Ve světě, který je stále více závislý na technologii, prvky známé jako vzácné zeminy Objevily se jako klíčové nerosty, nové „zlato“ 21. století a byly zdrojem konfliktů mezi zeměmi a budou i nadále. Tyto prvky, navzdory svému názvu, jsou životně důležité a zde se můžete dozvědět, proč jsou tak důležité a jaké jsou tyto prvky REE (prvky vzácných zemin).
Jaké jsou vzácné země?
the vzácné zeminy, anglicky REE (Rare-Earth Elements), Jedná se o soubor minerálů, mezi nimiž je 15 prvků hojně zastoupeno v periodické tabulce, známé jako řada lanthanoidů. Tyto prvky jsou zásadní pro technologie, které se snaží snížit emise, spotřebu energie a zlepšit účinnost, výkon, rychlost, odolnost a tepelnou stabilitu. Jsou také klíčovou součástí technologií, které usilují o to, aby byly výrobky lehčí a menší. Proto je základem současné technologie, proto její význam.
To je dělá nepostradatelné a nenahraditelné v mnoha elektrických, optických, magnetických a katalytických aplikacícha protože jich není mnoho, vedlo to ke konfliktům, válkám a napětí mezi zeměmi, jak uvidíme později. I když prvky vzácných zemin jsou v zemské kůře relativně hojné, díky svým geochemickým vlastnostem jsou obvykle široce rozptýleny. To znamená, že se často nevyskytují v koncentracích, které je činí životaschopnými pro těžbu. Je to přesně tento nedostatek, který vedl k tomu, že se jim začalo říkat vzácné zeminy.
Mezi těch 17 prvků z REE jsou:
- Scandium (SC)
- Yttrium (Y)
- Lanthan (The)
- cer (ce)
- Praseodym (Pr)
- neodym (Nd)
- Promethium (Pm)
- Samarium (Sm)
- europium (Eu)
- gadolinium (Gd)
- terbium (Tb)
- dysprosium (Dy)
- Holmium (Ho)
- Erbium (Er)
- Tulio
- Ytterbium (Yb)
- lutecium (lu)
Vlastnosti vzácných zemin
Týkající se vlastnosti Ze vzácných zemin, nebo spíše jejich prvků, stojí za to zdůraznit:
- magnetické vlastnosti: Neodym, dysprosium a samarium jsou ceněny pro své magnetické vlastnosti. Mohou uchovávat velké množství magnetické energie, díky čemuž jsou užitečné ve větrných turbínách, elektromotorech, naváděcích systémech, reproduktorech a pevných discích atd.
- Luminiscenční vlastnosti: Europium, yttrium, erbium a neodym mají luminiscenční vlastnosti, což znamená, že při stimulaci elektromagnetickým zářením vyzařují světlo. Používají se v účinných světelných zdrojích, displejích, zesilování signálu v optických linkách a laserech.
- elektrické vlastnosti: Cer, lanthan, neodym a praseodym se používají v nikl-metal hydridových (NiMH) bateriích kvůli jejich elektrickým vlastnostem. Poskytují baterii vyšší hustotu energie a lepší retenční kapacitu po mnoha cyklech vybití a nabití.
- Katalytické vlastnosti: Cer a lanthan se díky své elektronové struktuře používají jako katalyzátory chemických reakcí. Jsou hojnější a levnější než jiné vzácné zeminy, což z nich dělá primární volbu pro katalytické aplikace.
historie
Vzácné zeminy jsou přítomny již od vzniku Země, nicméně Objevil je až v 18. století poručík švédské armády Carl Axel Arrhenius.. A izolace prvků těchto zemí je ještě novější, některé by dorazily až ve 20. století.
Během 160 let objevování (1787-1947) Separace a čištění prvků vzácných zemin byl obtížný a zdlouhavý proces. Mnoho vědců zasvětilo celý svůj život získávání těchto čistých prvků. Konečně, protože bylo zjištěno, že prvky vzácných zemin jsou produkty štěpení atomu uranu, věnovala americká komise pro atomovou energii velké úsilí vývoji nových separačních metod. V roce 1947 byly zveřejněny výsledky ukazující, že procesy iontové výměny nabízejí lepší způsob, jak oddělit prvky vzácných zemin za účelem výroby použitých prvků.
Prvky vzácných zemin, kromě skandia, jsou těžší než železo a jsou produkovány nukleosyntézou supernov nebo s-procesem ve hvězdách obří asymptotické větve. V přírodě spontánní štěpení uranu-238 produkuje malá množství radioaktivního promethia, ale většina promethia se vyrábí synteticky v jaderných reaktorech.
Světové zásoby vzácných zemin
the nejvýznamnější zásoby vzácných zemin Ve světě se nacházejí v následujících zemích:
- Čína: Má největší zásoby na světě, s přibližně 44 miliony tun. Navíc je největším producentem vzácných zemin.
- Vietnam: Nachází se zde obrovské zásoby vzácných zemin, zejména podél severozápadní hranice s Čínou a podél východního pobřeží, ve výši 22 milionů tun.
- Brazílie a Rusko: Obě země mají rezervy 21 MT.
- Indie: má zásoby 6,9 mil. tun.
- Austrálie: má zásoby 4,2 mil. tun.
- Spojené státy: Jeho zásoby dosahují 2,3 mil. tun.
- Grónsko: Počítá se kolem 1,5 MT.
Je důležité zmínit, že ačkoliv některé země mají velké rezervy, jejich produkce může být z různých důvodů nízká...
A Evropa?
V Evropě jsou zásoby vzácných zemin vzácnéa nacházejí se hlavně na následujících místech:
- Švédsko: Předpokládá se, že má největší zásobu vzácných zemin v Evropě. Švédská státní těžařská společnost LKAB identifikovala ložisko poblíž města Kiruna na severu země, které obsahuje více než jeden milion tun vzácných zemin.
- Finsko a Portugalsko: V těchto zemích byla také identifikována místa těžby.
Ohledně Španělskaje známo, že existují rezervace vzácných zemin, i když nebyly důkladně prozkoumány. Vyniká například Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra) a v poslední době se hodně mluví o mořském dně oproti věcem na Kanárských ostrovech. Některá z těchto míst ještě nebyla využita a existující rezervace nejsou známy. V případě galicijské rezervace byla její těžba zamítnuta z ekologických důvodů a v případě Kanárských ostrovů Maroko udržuje napětí, aby převzal tyto zneužívání...
Zpracování a separace
Vzácné zeminy se získávají především prostřednictvím průmyslová povrchová těžba., v některých případech dochází k produkci vzácných zemin jako vedlejší produkt těžby železa. Minerály obsahující vzácné zeminy se vyskytují jako oxidy, takže je nutné je zpracovat, aby se získaly prvky:
- K těžbě vzácných zemin dochází v otevřených dolech, za použití detonací a těžké techniky.
- Po vytěžení se minerál drtí nebo mele pro správné zpracování.
- K separaci rudy na oxidy lze použít metody loužení, srážení a krystalizace.
- Pomocí fyzikálně-chemických metod se provádí rafinace oxidů vzácných zemin v kovech s různou úrovní čistoty.
- Legování kovů vzácných zemin chemickými procesy.
- Transformace slitin vzácných zemin na komponenty používané v komerčních aplikacích.
Druhy vzácných zemin
Předně je třeba říci, že existují lehké vzácné zeminy a těžké vzácné zeminy. Hojnější jsou ty lehké neboli LREE, které se skládají z lanthanu, ceru, praseodymu, neodymu, promethia, samaria, europia a skandia. V případě těžkých, neboli HREE, nejsou obvykle tak hojné a mají koncentrace gadolinia, terbia, dysprosia, holmia, erbia, thulia, ytterbia, lutcia a yttria.
aplikace
Nakonec je důležité vědět jaké jsou potenciální aplikace vzácných zemin, abyste pochopili jejich současný význam:
- Katalyzátory a magnety: Globálně se většina prvků vzácných zemin používá pro vysoce výkonné katalyzátory a magnety (neodym), stejně jako pro vytváření speciálních keramických materiálů, skel a pro leštění. Například cer a lanthan jsou důležité katalyzátory a používají se při rafinaci ropy a jako přísady do nafty. Na druhou stranu, když mluvíme o magnetech, nemáme na mysli pouze konvenční magnety, ale ty se používají pro aplikace, jako jsou elektromotory v hybridních a elektrických vozidlech, generátory v některých větrných turbínách, pevné disky, přenosná elektronika, mikrofony a Řečníci.
- Výroba slitin a výroba palivových článků a nikl-metal hydridových baterií: Cer, lanthan a neodym jsou důležité při výrobě slitin a při výrobě palivových článků a nikl-metal hydridových baterií.
- Elektronika: Cer, gallium a neodym jsou důležité v elektronice a používají se při výrobě LCD a plazmových displejů, vláknové optiky a laserů a v lékařském zobrazování.
- Medicínské aplikace, hnojiva a úprava vody: Používají se jako značkovací látky v lékařských aplikacích, hnojivech a úpravě vody.
- Zemědělství: byly použity v zemědělství ke zvýšení růstu rostlin, produktivity a odolnosti vůči stresu zjevně bez negativních účinků na lidskou a zvířecí spotřebu. Prvky vzácných zemin jsou navíc přísadami do krmiv pro hospodářská zvířata, což vedlo ke zvýšené produkci, jako jsou větší zvířata a zvýšená produkce vajec a mléčných výrobků.
- více: Využití je velmi rozsáhlé, lze je například použít i pro datování fosilií, protože koncentrace vzácných zemin v horninách se geochemickými procesy mění jen pomalu, a proto jsou užitečné pro datování. Další příklady jsou:
- Scandium se používá k výrobě vysoce intenzivních světel a jako sledovací prostředek pro ropné rafinérie.
- Yttrium lze přidat do mnoha kovových slitin pro zlepšení jejich vlastností.
- Lanthan se používá jako katalyzátor krakování ropy a jako přísada pro výrobu tvárné litiny.
- Cer může být použit v různých průmyslových odvětvích, od katalyzátorů ke snížení znečištění až po výfuky vozidel, pro čisticí prostředky a pigmenty.
- Praseodym lze legovat s jinými kovy za účelem vytvoření magnetů pro elektronická zařízení, ale také jako katalyzátor.
- Neodym se široce používá k výrobě velmi silných magnetů s aplikacemi, jako je průmysl elektromotorů, ačkoli se používá také pro kamery, optiku s lasery atd.
- Promethium využívají tloušťkoměry jako beta zdroj, také jako pulzní baterie, lze jej přeměnit na přenosný rentgenový zdroj atd.
- Samarium se také používá k výrobě vysoce výkonných permanentních magnetů, pro speciální čočky a materiálů pohlcujících neutrony pro jaderné reaktory.
- Europium je nejreaktivnější z kovů vzácných zemin a v praktických aplikacích není běžné.
- Gadolinium se používá v lékařství, pro zobrazování magnetickou rezonancí, dále v mikrovlnách, barevných televizorech, zesilovačích a profesionálních audio systémech.
- Terbium se používá k falšování určitých součástí, k výrobě elektronických zařízení atd.
- Dysprosium se používá v magnetových slitinách na bázi neodymu, aby byly odolnější vůči demagnetizaci při vysokých teplotách. Používá se také v halogenidových výbojkách.
- Holmium pro elektronická zařízení, plazmové obrazovky, rtuťové výbojky atd.
- Herbium používané pro slitiny, elektronické zesilovače, lasery atd.
- Thulium se používá pro rentgenové jednotky, lasery s vysokým dosahem, keramicko-magnetické materiály atd.
- Ytterbium, běžné v metalurgickém průmyslu pro slitiny se železem a ocelí, katalyzátory, lasery a vláknová optika. Také v nukleární medicíně k léčbě některých nemocí a radioterapii.
- Lutecium, používané jako katalyzátor při krakování uhlovodíků v petrochemickém průmyslu, léčbě rakoviny atd.
Jak vidíte, zásadní zejména pro elektronický průmysl na výrobu keramických kondenzátorů že je najdete v mnoha PCB...