तंत्रज्ञानावर अधिकाधिक अवलंबून असलेल्या जगात, दुर्मिळ पृथ्वी म्हणून ओळखले जाणारे घटक ते 21 व्या शतकातील एक नवीन "सोने" म्हणून महत्त्वपूर्ण खनिजे म्हणून उदयास आले आहेत आणि देशांमधील संघर्षाचे स्रोत आहेत आणि पुढेही राहतील. हे घटक, त्यांचे नाव असूनही, महत्त्वाचे आहेत, आणि ते इतके महत्त्वाचे का आहेत आणि हे REE घटक (रेअर अर्थ एलिमेंट्स) काय आहेत हे तुम्ही येथे शिकू शकता.
¿दुर्मिळ जमीन कोणती?
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना दुर्मिळ पृथ्वी, इंग्रजीमध्ये REE (रेअर-अर्थ एलिमेंट्स), ते खनिजांचा एक संच आहे ज्यामध्ये नियतकालिक सारणीमध्ये 15 घटक मुबलक आहेत, ज्याला लॅन्थानाइड मालिका म्हणून ओळखले जाते. हे घटक उत्सर्जन, ऊर्जेचा वापर कमी करण्यासाठी आणि कार्यक्षमता, कार्यप्रदर्शन, गती, टिकाऊपणा आणि थर्मल स्थिरता सुधारण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या तंत्रज्ञानासाठी मूलभूत आहेत. ते तंत्रज्ञानातील एक प्रमुख घटक आहेत जे उत्पादने हलके आणि लहान बनवण्याचा प्रयत्न करतात. म्हणून, सध्याच्या तंत्रज्ञानाचा आधार, म्हणून त्याचे महत्त्व.
हे त्यांना बनवते अनेक इलेक्ट्रिकल, ऑप्टिकल, चुंबकीय आणि उत्प्रेरक अनुप्रयोगांमध्ये अपरिहार्य आणि अपरिवर्तनीय, आणि ते मुबलक नसल्यामुळे, यामुळे देशांमधील संघर्ष, युद्धे आणि तणाव निर्माण झाला आहे, जसे आपण नंतर पाहू. बरं, जरी दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक पृथ्वीच्या कवचामध्ये तुलनेने मुबलक असले तरी, त्यांच्या भू-रासायनिक गुणधर्मांमुळे, ते सहसा मोठ्या प्रमाणावर विखुरलेले असतात. याचा अर्थ असा आहे की ते खाणकामासाठी व्यवहार्य बनवणाऱ्या एकाग्रतेमध्ये सहसा आढळत नाहीत. नेमक्या याच टंचाईमुळे त्यांना दुर्मिळ पृथ्वी म्हटले जाऊ लागले.
entre 17 घटक REE मधील आहेत:
- स्कँडियम (Sc)
- यत्रियम (Y)
- लॅन्थॅनम (द)
- सेरिअम (सीई)
- प्रासोडायमियम (पीआर)
- निओडीमियम (एनडी)
- प्रोमिथियम (पीएम)
- समारियम (Sm)
- युरोपियम (Eu)
- गॅडोलिनियम (Gd)
- टर्बियम (टीबी)
- डिस्प्रोसियम (Dy)
- होल्मियम (हो)
- एर्बियम (एर)
- तुलिओ
- यटरबियम (Yb)
- ल्युटेटियम (लु)
दुर्मिळ पृथ्वी गुणधर्म
साठी म्हणून गुणधर्म दुर्मिळ पृथ्वी किंवा त्याऐवजी त्यांचे घटक, हे हायलाइट करण्यासारखे आहे:
- चुंबकीय गुणधर्म: निओडीमियम, डिस्प्रोसियम आणि सॅमेरियम त्यांच्या चुंबकीय गुणधर्मांसाठी मूल्यवान आहेत. ते मोठ्या प्रमाणात चुंबकीय ऊर्जा साठवू शकतात, ज्यामुळे ते पवन टर्बाइन, इलेक्ट्रिक मोटर्स, मार्गदर्शन प्रणाली, स्पीकर आणि हार्ड ड्राइव्ह इत्यादींमध्ये उपयुक्त ठरतात.
- ल्युमिनेसेंट गुणधर्म: Europium, yttrium, erbium आणि neodymium मध्ये ल्युमिनेसेंट गुणधर्म आहेत, म्हणजे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनद्वारे उत्तेजित झाल्यावर ते प्रकाश उत्सर्जित करतात. ते कार्यक्षम प्रकाश स्रोत, डिस्प्ले, फायबर ऑप्टिक लाईन्स आणि लेसरमध्ये सिग्नल प्रवर्धनासाठी वापरले जातात.
- विद्युत गुणधर्म: निकेल-मेटल हायड्राइड (NiMH) बॅटऱ्यांमध्ये सेरिअम, लॅन्थॅनम, निओडीमियम आणि प्रासोडायमियम यांचा विद्युत गुणधर्मांमुळे वापर केला जातो. ते अनेक डिस्चार्ज-रिचार्ज चक्रांनंतर बॅटरीला उच्च ऊर्जा घनता आणि चांगली ठेवण्याची क्षमता प्रदान करतात.
- उत्प्रेरक गुणधर्म: सेरिअम आणि लॅन्थॅनमचा वापर त्यांच्या इलेक्ट्रॉनिक रचनेमुळे रासायनिक अभिक्रियांसाठी उत्प्रेरक म्हणून केला जातो. ते इतर दुर्मिळ पृथ्वीपेक्षा अधिक मुबलक आणि स्वस्त आहेत, ज्यामुळे ते उत्प्रेरक अनुप्रयोगांसाठी प्राथमिक निवड करतात.
कथा
पृथ्वीच्या निर्मितीपासून दुर्मिळ पृथ्वी अस्तित्वात आहेत, तथापि, स्वीडिश सैन्याच्या लेफ्टनंट कार्ल एक्सेल अर्हेनियसने 18 व्या शतकापर्यंत त्यांचा शोध लावला नव्हता.. आणि या जमिनींच्या घटकांचे पृथक्करण अगदी अलीकडचे आहे, काही 20 व्या शतकापर्यंत येणार नाहीत.
शोधाच्या 160 वर्षांमध्ये (1787-1947), द दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांचे पृथक्करण आणि शुद्धीकरण ही एक कठीण आणि लांब प्रक्रिया होती. अनेक शास्त्रज्ञांनी आपले संपूर्ण आयुष्य हे शुद्ध तत्व मिळविण्यासाठी समर्पित केले. शेवटी, दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक हे युरेनियम अणूचे विखंडन उत्पादने असल्याचे आढळल्यामुळे, यूएस अणुऊर्जा आयोगाने नवीन पृथक्करण पद्धती विकसित करण्यासाठी खूप प्रयत्न केले. 1947 मध्ये, आयन एक्सचेंज प्रक्रिया वापरलेल्या घटकांची निर्मिती करण्यासाठी दुर्मिळ पृथ्वी घटकांना वेगळे करण्याचा एक चांगला मार्ग दर्शविते असे परिणाम प्रकाशित झाले.
स्कँडियम वगळता पृथ्वीचे दुर्मिळ घटक लोखंडापेक्षा जड असतात आणि त्यातून निर्माण होतात सुपरनोव्हाचे न्यूक्लियोसिंथेसिस किंवा ताऱ्यांमधील एस-प्रक्रियेद्वारे महाकाय एसिम्प्टोटिक शाखेचा. निसर्गात, युरेनियम-238 चे उत्स्फूर्त विखंडन कमी प्रमाणात किरणोत्सर्गी प्रोमिथियम तयार करते, परंतु बहुतेक प्रोमिथियम परमाणु अणुभट्ट्यांमध्ये कृत्रिमरित्या तयार केले जाते.
दुर्मिळ पृथ्वीचे जागतिक साठे
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना दुर्मिळ पृथ्वीचे सर्वात महत्वाचे साठे जगात ते खालील देशांमध्ये आढळतात:
- चीनः सुमारे 44 दशलक्ष टनांसह जगातील सर्वात मोठा साठा आहे. याव्यतिरिक्त, हे दुर्मिळ पृथ्वीचे सर्वात मोठे उत्पादक आहे.
- व्हिएतनाम: येथे दुर्मिळ पृथ्वीचा प्रचंड साठा आहे, विशेषत: चीनच्या वायव्य सीमेवर आणि पूर्व किनारपट्टीवर, 22 दशलक्ष टन.
- ब्राझील आणि रशिया: दोन्ही देशांकडे 21 लाख टन इतका साठा आहे.
- भारत: 6,9 दशलक्ष टनांचा साठा आहे.
- ऑस्ट्रेलिया: 4,2 दशलक्ष टन साठा आहे.
- युनायटेड स्टेट्स: त्याचा साठा 2,3 दशलक्ष टन इतका आहे.
- ग्रीनलँड: त्याची गणना सुमारे 1,5MT आहे.
हे नमूद करणे महत्त्वाचे आहे की, काही देशांमध्ये मोठा साठा असला तरी, त्यांचे उत्पादन विविध कारणांमुळे कमी असू शकते...
आणि युरोप?
युरोपमध्ये, दुर्मिळ पृथ्वीचे साठे दुर्मिळ आहेत, आणि प्रामुख्याने खालील ठिकाणी आढळतात:
- सुएसीया: युरोपमधील दुर्मिळ पृथ्वीचा सर्वात मोठा साठा येथे असल्याचे मानले जाते. स्वीडिश राज्य-चालित खाण कंपनी LKAB ने देशाच्या उत्तरेकडील किरुना शहराजवळ एक ठेव ओळखली आहे, ज्यामध्ये एक दशलक्ष टनांहून अधिक दुर्मिळ पृथ्वी आहेत.
- फिनलंड आणि पोर्तुगाल: या देशांमध्ये शोषणाची ठिकाणे देखील ओळखली गेली आहेत.
स्पेन बद्दल, दुर्मिळ पृथ्वीचे साठे अस्तित्वात असल्याचे ज्ञात आहे, जरी त्यांची कसून चौकशी केली गेली नाही. उदाहरणार्थ, कॅम्पो डी मॉन्टिएल (सियुडाड रिअल), मॉन्टे गॅलिनेरो (पॉन्टेवेड्रा) हे वेगळे आहेत आणि अलीकडेच कॅनरी बेटांमधील गोष्टींच्या तुलनेत समुद्रतळाबद्दल बरीच चर्चा झाली आहे. यापैकी काही ठिकाणे अद्याप शोषली गेली नाहीत आणि अस्तित्वात असलेले साठे माहित नाहीत. गॅलिशियन रिझर्व्हच्या बाबतीत, पर्यावरणाच्या कारणास्तव त्याचे शोषण नाकारले गेले आणि कॅनरी बेटांच्या बाबतीत, मोरोक्कोने ताब्यात घेण्याचा तणाव कायम ठेवला. हे शोषण.…
प्रक्रिया आणि वेगळे करणे
दुर्मिळ पृथ्वी प्रामुख्याने द्वारे प्राप्त होते औद्योगिक ओपन पिट खाण., काही प्रकरणांमध्ये दुर्मिळ पृथ्वीचे उत्पादन लोह खाणकामाचे उपउत्पादन म्हणून होते. दुर्मिळ पृथ्वी असलेली खनिजे ऑक्साईड म्हणून आढळतात, म्हणून घटक मिळविण्यासाठी त्यांच्यावर प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे:
- दुर्मिळ पृथ्वीचे उत्खनन खुल्या खाणींमध्ये, विस्फोट आणि अवजड यंत्रसामग्री वापरून होते.
- निष्कर्षणानंतर, खनिज योग्य प्रक्रियेसाठी ठेचून किंवा ग्राउंड केले जाते.
- धातूचे ऑक्साइडमध्ये विभक्त करण्यासाठी, लीचिंग, पर्जन्य आणि क्रिस्टलायझेशन पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात.
- भौतिक-रासायनिक पद्धतींचा वापर करून, दुर्मिळ पृथ्वीच्या ऑक्साईडचे शुद्धतेचे विविध स्तर असलेल्या धातूंचे शुद्धीकरण केले जाते.
- रासायनिक प्रक्रियेद्वारे दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंचे मिश्रण.
- दुर्मिळ पृथ्वी मिश्रधातूंचे व्यावसायिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या घटकांमध्ये रूपांतर.
दुर्मिळ पृथ्वीचे प्रकार
सर्व प्रथम, असे म्हटले पाहिजे की तेथे आहेत हलकी दुर्मिळ पृथ्वी आणि जड दुर्मिळ पृथ्वी. हलके, किंवा LREE, अधिक मुबलक आहेत, आणि ते लॅन्थॅनम, सेरिअम, प्रासोडीमियम, निओडीमियम, प्रोमिथियम, समेरियम, युरोपियम आणि स्कँडियम यांनी बनलेले आहेत. जड किंवा HREE च्या बाबतीत, ते सहसा इतके मुबलक नसतात, आणि त्यात गॅडोलिनियम, टर्बियम, डिस्प्रोशिअम, होल्मियम, एर्बियम, थ्युलियम, यटरबियम, ल्युटेटियम आणि यट्रियमचे प्रमाण असते.
अॅप्लिकेशन्स
शेवटी, हे जाणून घेणे महत्वाचे आहे संभाव्य अनुप्रयोग काय आहेत दुर्मिळ पृथ्वीचे त्यांचे वर्तमान महत्त्व समजून घेण्यासाठी:
- उत्प्रेरक आणि चुंबक: जागतिक स्तरावर, बहुतेक दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचा वापर उच्च-कार्यक्षमता उत्प्रेरक आणि चुंबक (निओडीमियम), तसेच विशेष सिरॅमिक साहित्य, चष्मा आणि पॉलिशिंगसाठी केला जातो. उदाहरणार्थ, सेरिअम आणि लॅन्थॅनम हे महत्त्वाचे उत्प्रेरक आहेत आणि ते तेल शुद्धीकरणात आणि डिझेल ॲडिटीव्ह म्हणून वापरले जातात. दुसरीकडे, जेव्हा आपण चुंबकांबद्दल बोलतो, तेव्हा आपण केवळ पारंपारिक चुंबकाचा संदर्भ देत नाही, तर ते हायब्रीड आणि इलेक्ट्रिक वाहनांमधील इलेक्ट्रिक मोटर्स, काही विंड टर्बाइनमधील जनरेटर, हार्ड ड्राइव्हस्, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, मायक्रोफोन्स आणि अशा अनुप्रयोगांसाठी वापरले जातात. स्पीकर्स
- मिश्रधातूचे उत्पादन आणि इंधन पेशी आणि निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरीचे उत्पादन: सेरिअम, लॅन्थॅनम आणि निओडीमियम मिश्रधातूंच्या निर्मितीमध्ये आणि इंधन पेशी आणि निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरीच्या निर्मितीमध्ये महत्त्वपूर्ण आहेत.
- इलेक्ट्रॉनिक्स: Cerium, gallium आणि neodymium इलेक्ट्रॉनिक्स मध्ये महत्वाचे आहेत आणि LCD आणि प्लाझ्मा डिस्प्ले, फायबर ऑप्टिक्स आणि लेसर आणि वैद्यकीय इमेजिंग मध्ये वापरले जातात.
- वैद्यकीय अनुप्रयोग, खते आणि पाणी उपचार: ते वैद्यकीय अनुप्रयोग, खते आणि पाणी उपचारांमध्ये ट्रेसर म्हणून वापरले जातात.
- शेती: शेतीमध्ये वनस्पतींची वाढ, उत्पादकता आणि ताणाचा प्रतिकार वाढवण्यासाठी वापरला गेला आहे, वरवर पाहता मानवी आणि प्राण्यांच्या वापरावर नकारात्मक परिणाम न होता. याव्यतिरिक्त, दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक हे पशुधनाच्या खाद्यासाठी जोडणारे आहेत, ज्यामुळे उत्पादन वाढले आहे, जसे की मोठे प्राणी आणि अंडी आणि दुग्धजन्य पदार्थांचे उत्पादन वाढले आहे.
- अधिक: उपयोग खूप विस्तृत आहेत, उदाहरणार्थ, ते डेटिंग जीवाश्मांसाठी देखील वापरले जाऊ शकतात, कारण खडकांमधील दुर्मिळ पृथ्वीची एकाग्रता केवळ भू-रासायनिक प्रक्रियेमुळे हळूहळू बदलते आणि यामुळे ते डेटिंगसाठी उपयुक्त ठरतात. इतर उदाहरणे आहेत:
- स्कँडियमचा वापर उच्च-तीव्रतेचे दिवे तयार करण्यासाठी आणि तेल शुद्धीकरणासाठी ट्रॅकिंग एजंट म्हणून केला जातो.
- य्ट्रिअमचे गुणधर्म सुधारण्यासाठी अनेक धातूंच्या मिश्रधातूंमध्ये जोडले जाऊ शकते.
- लॅन्थॅनमचा वापर पेट्रोलियम क्रॅकिंग उत्प्रेरक म्हणून केला जातो आणि नोड्युलर कास्ट आयर्न तयार करण्यासाठी जोड म्हणून केला जातो.
- Cerium विविध उद्योगांमध्ये, उत्प्रेरकांपासून प्रदूषण कमी करण्यासाठी, वाहनांच्या बाहेर जाण्यासाठी, उत्पादने आणि रंगद्रव्ये स्वच्छ करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
- इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी चुंबक तयार करण्यासाठी प्रासोडीमियम इतर धातूंसोबत मिश्रित केले जाऊ शकते, परंतु उत्प्रेरक म्हणून देखील.
- निओडीमियमचा वापर इलेक्ट्रिक मोटर इंडस्ट्रीसारख्या ऍप्लिकेशन्ससह अतिशय शक्तिशाली चुंबक तयार करण्यासाठी केला जातो, जरी तो कॅमेरा, लेझरसह ऑप्टिक्स इत्यादींसाठी देखील वापरला जातो.
- प्रोमिथियमचा वापर जाडी मापकांद्वारे बीटा स्त्रोत म्हणून केला जातो, तसेच नाडीची बॅटरी म्हणून, ती पोर्टेबल एक्स-रे स्त्रोतामध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकते इ.
- समारियमचा वापर उच्च-शक्तीचे कायम चुंबक, विशेष लेन्ससाठी आणि अणुभट्ट्यांसाठी न्यूट्रॉन-शोषक सामग्री तयार करण्यासाठी देखील केला जातो.
- युरोपिअम हे पृथ्वीच्या दुर्मिळ धातूंपैकी सर्वात जास्त प्रतिक्रियाशील आहे, आणि व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये ते सामान्य नाही.
- गॅडोलिनियमचा वापर औषधात, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंगसाठी, तसेच मायक्रोवेव्ह, रंगीत टेलिव्हिजन, ॲम्प्लीफायर आणि व्यावसायिक ऑडिओ सिस्टममध्ये केला जातो.
- टर्बियमचा वापर काही घटकांमध्ये भेसळ करणे, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे बनवणे इत्यादीसाठी होतो.
- डिस्प्रोशिअमचा वापर निओडीमियम-आधारित चुंबक मिश्र धातुंमध्ये उच्च तापमानात डिमॅग्नेटायझेशनसाठी अधिक प्रतिरोधक बनवण्यासाठी केला जातो. हे हॅलाइड डिस्चार्ज दिवे मध्ये देखील वापरले जाते.
- इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी होल्मियम, प्लाझ्मा स्क्रीन, पारा दिवे इ.
- मिश्रधातू, इलेक्ट्रॉनिक ॲम्प्लिफायर, लेसर इत्यादींसाठी हर्बियमचा वापर केला जातो.
- थ्युलियमचा वापर एक्स-रे युनिट्स, हाय-रेंज लेसर, सिरॅमिक-चुंबकीय साहित्य इत्यादींसाठी केला जातो.
- यटरबियम, लोह आणि पोलाद, उत्प्रेरक, लेसर आणि फायबर ऑप्टिक्ससह मिश्र धातुंसाठी धातूशास्त्र उद्योगात सामान्य आहे. विशिष्ट रोग आणि रेडिओथेरपीवर उपचार करण्यासाठी आण्विक औषधांमध्ये देखील.
- पेट्रोकेमिकल उद्योग, कॅन्सर थेरपी इत्यादींमध्ये हायड्रोकार्बन्सच्या क्रॅकमध्ये उत्प्रेरक म्हणून वापरला जाणारा ल्युटेटियम.
जसे आपण पाहू शकता, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगासाठी मूलभूत, विशेषतः सिरेमिक कॅपेसिटर तयार करण्यासाठी ते तुम्हाला अनेक PCB मध्ये सापडतील...