Zeldzame aardmetalen (REE): alles wat u moet weten over het nieuwe goud van de 21e eeuw

In een wereld die steeds afhankelijker wordt van technologie, de elementen die bekend staan ​​als zeldzame aardmetalen Ze zijn naar voren gekomen als cruciale mineralen, een nieuw ‘goud’ van de 21e eeuw, en zijn een bron van conflicten tussen landen geweest, en zullen dat ook blijven. Deze elementen zijn, ondanks hun naam, van vitaal belang, en hier kun je leren waarom ze zo belangrijk zijn en wat deze REE-elementen (Rare Earth Elements) zijn.

¿Wat zijn de zeldzame landen?

De zeldzame aardmetalen, in het Engels REE (Rare-Earth Elements), Het zijn een reeks mineralen waarvan 15 elementen overvloedig aanwezig zijn in het periodiek systeem, bekend als de lanthanidereeks. Deze elementen zijn van fundamenteel belang voor technologieën die de uitstoot en het energieverbruik willen verminderen en de efficiëntie, prestaties, snelheid, duurzaamheid en thermische stabiliteit willen verbeteren. Ze zijn ook een belangrijk onderdeel van technologieën die producten lichter en kleiner willen maken. Daarom de basis van de huidige technologie, vandaar het belang ervan.

Dit maakt ze onmisbaar en onvervangbaar in veel elektrische, optische, magnetische en katalytische toepassingen, en aangezien deze niet in overvloed aanwezig zijn, heeft dit geleid tot conflicten, oorlogen en spanningen tussen landen, zoals we later zullen zien. Hoewel zeldzame aardmetalen relatief overvloedig aanwezig zijn in de aardkorst, zijn ze vanwege hun geochemische eigenschappen doorgaans wijd verspreid. Dit betekent dat ze niet vaak worden aangetroffen in concentraties die ze levensvatbaar maken voor mijnbouw. Het is precies deze schaarste die ervoor zorgde dat ze zeldzame aardmetalen werden genoemd.

tussen de de 17 elementen van de REE zijn:

1. Scandium (Sc)
2. Yttrium (Y)
3. Lanthaan (de)
4. Cerium (Ce)
5. Praseodymium (Pr)
6. Neodymium (Nd)
7. Promethium (Pm)
8. Samarium (Sm)
9. Europium (EU)
10. Gadolinium (Gd)
11. Terbium (Tb)
12. Dysprosium (Dy)
13. Holmium (Ho)
14. Erbium (Er)
15. Thulium
16. Ytterbium (Yb)
17. Lutetium (Lu)

Zeldzame aardeigenschappen

Wat betreft de De eigenschappen Van de zeldzame aardmetalen, of beter gezegd hun elementen, is het de moeite waard om te benadrukken:

• magnetische eigenschappen: Neodymium, dysprosium en samarium worden gewaardeerd vanwege hun magnetische eigenschappen. Ze kunnen grote hoeveelheden magnetische energie opslaan, waardoor ze bruikbaar zijn in windturbines, elektromotoren, geleidingssystemen, luidsprekers en harde schijven, enz.
• Lichtgevende eigenschappen: Europium, yttrium, erbium en neodymium hebben lichtgevende eigenschappen, wat betekent dat ze licht uitstralen wanneer ze worden gestimuleerd door elektromagnetische straling. Ze worden gebruikt in efficiënte lichtbronnen, displays, signaalversterking in glasvezellijnen en lasers.
• elektrische eigenschappen: Cerium, lanthaan, neodymium en praseodymium worden gebruikt in nikkel-metaalhydride (NiMH) batterijen vanwege hun elektrische eigenschappen. Ze geven de batterij een hogere energiedichtheid en een beter retentievermogen na vele ontlaad- en oplaadcycli.
• Katalytische eigenschappen: Cerium en lanthaan worden vanwege hun elektronische structuur gebruikt als katalysatoren voor chemische reacties. Ze zijn overvloediger en goedkoper dan andere zeldzame aardmetalen, waardoor ze de eerste keuze zijn voor katalytische toepassingen.

Geschiedenis

Zeldzame aardmetalen zijn al aanwezig sinds de vorming van de aarde, maar Ze werden pas in de 18e eeuw ontdekt door de Zweedse legerluitenant Carl Axel Arrhenius.. En de isolatie van de elementen van deze landen is zelfs nog recenter; sommige daarvan zouden pas in de 20e eeuw plaatsvinden.

Tijdens de 160 jaar van ontdekking (1787-1947) werd de Het scheiden en zuiveren van zeldzame aardelementen was een moeilijk en langdurig proces. Veel wetenschappers hebben hun hele leven gewijd aan het verkrijgen van deze pure elementen. Omdat de zeldzame aardelementen uiteindelijk splijtingsproducten van een uraniumatoom bleken te zijn, heeft de Amerikaanse Atomic Energy Commission grote inspanningen geleverd om nieuwe scheidingsmethoden te ontwikkelen. In 1947 werden resultaten gepubliceerd die aantoonden dat ionenuitwisselingsprocessen een betere manier boden om zeldzame aardmetalen te scheiden om de gebruikte elementen te produceren.

De zeldzame aardelementen, behalve scandium, zijn zwaarder dan ijzer en worden geproduceerd door nucleosynthese van supernovae of door het s-proces in sterren van de gigantische asymptotische tak. In de natuur produceert de spontane splijting van uranium-238 kleine hoeveelheden radioactief promethium, maar het meeste promethium wordt synthetisch geproduceerd in kernreactoren.

Wereldreserves van zeldzame aardmetalen

De belangrijkste reserves aan zeldzame aardmetalen In de wereld zijn ze te vinden in de volgende landen:

• China: Het heeft de grootste reserves ter wereld, met ongeveer 44 miljoen ton. Bovendien is het de grootste producent van zeldzame aardmetalen.
• Vietnam: Het is de thuisbasis van enorme voorraden zeldzame aardmetalen, vooral langs de noordwestelijke grens met China en langs de oostkust, met een omvang van 22 miljoen ton.
• Brazilië en Rusland: Beide landen hebben reserves van 21MT.
• India: heeft reserves van 6,9 miljoen ton.
• Australië: heeft reserves van 4,2 miljoen ton.
• USA: De reserves bedragen 2,3 miljoen ton.
• Groenland: Het wordt berekend rond 1,5 MT.

Het is belangrijk om te vermelden dat, hoewel sommige landen over grote reserves beschikken, hun productie om verschillende redenen laag kan zijn...

En Europa?

In Europa zijn de reserves aan zeldzame aardmetalen schaars, en zijn voornamelijk te vinden op de volgende plaatsen:

• Zweden: Er wordt aangenomen dat het de grootste reserve aan zeldzame aardmetalen in Europa heeft. Het Zweedse staatsmijnbedrijf LKAB heeft nabij de stad Kiruna, in het noorden van het land, een afzetting geïdentificeerd die meer dan een miljoen ton zeldzame aardmetalen bevat.
• Finland en Portugal: In deze landen zijn ook exploitatielocaties geïdentificeerd.

over SpanjeHet is bekend dat er zeldzame aardmetalen bestaan, ook al zijn deze nog niet grondig onderzocht. Campo de Montiel (Ciudad Real) en Monte Galiñeiro (Pontevedra) vallen bijvoorbeeld op, en de laatste tijd wordt er veel gesproken over de zeebodem vergeleken met de zaken op de Canarische Eilanden. Sommige van deze plaatsen zijn nog niet geëxploiteerd en de bestaande reserves zijn niet bekend. In het geval van het Galicische reservaat werd de exploitatie ervan om milieuredenen afgewezen, en in het geval van de Canarische Eilanden blijft Marokko spanningen houden om het over te nemen. deze uitbuitingen.…

Verwerking en scheiding

Zeldzame aardmetalen worden voornamelijk verkregen via industriële open mijnbouwIn sommige gevallen vindt de productie van zeldzame aardmetalen plaats als bijproduct van de ijzerwinning. Mineralen die zeldzame aardmetalen bevatten, komen voor als oxiden, dus moeten ze worden verwerkt om de elementen te verkrijgen:

1. De winning van zeldzame aardmetalen vindt plaats in open mijnen, waarbij gebruik wordt gemaakt van ontploffingen en zware machines.
2. Na extractie wordt het mineraal gemalen of gemalen voor een goede verwerking.
3. Om het erts in oxiden te scheiden, kunnen uitloog-, precipitatie- en kristallisatiemethoden worden gebruikt.
4. Met behulp van fysisch-chemische methoden wordt de verfijning van zeldzame aardoxiden in metalen met verschillende zuiverheidsniveaus uitgevoerd.
5. Legering van zeldzame aardmetalen door middel van chemische processen.
6. Transformatie van zeldzame aardlegeringen in componenten die in commerciële toepassingen worden gebruikt.

Soorten zeldzame aardmetalen

Allereerst moet gezegd worden dat die er zijn lichte zeldzame aardmetalen en zware zeldzame aardmetalen. De lichte, of LREE, zijn overvloediger aanwezig en zijn samengesteld uit lanthaan, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium en scandium. In het geval van de zware, of HREE, zijn ze meestal niet zo overvloedig en hebben ze concentraties van gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium en yttrium.

toepassingen

Tenslotte is het belangrijk om te weten wat zijn de mogelijke toepassingen van zeldzame aardmetalen om hun huidige belang te begrijpen:

• Katalysatoren en magneten: Wereldwijd worden de meeste zeldzame aardmetalen gebruikt voor hoogwaardige katalysatoren en magneten (neodymium), evenals voor de creatie van speciale keramische materialen, glas en voor polijsten. Cerium en lanthaan zijn bijvoorbeeld belangrijke katalysatoren en worden gebruikt bij de olieraffinage en als dieseladditieven. Aan de andere kant, als we het over magneten hebben, hebben we het niet alleen over conventionele magneten, maar deze worden gebruikt voor toepassingen zoals elektromotoren in hybride en elektrische voertuigen, generatoren in sommige windturbines, harde schijven, draagbare elektronica, microfoons en dergelijke. luidsprekers.
• Productie van legeringen en productie van brandstofcellen en nikkel-metaalhydridebatterijen: Cerium, lanthaan en neodymium zijn belangrijk bij de vervaardiging van legeringen en bij de productie van brandstofcellen en nikkel-metaalhydridebatterijen.
• elektronica: Cerium, gallium en neodymium zijn belangrijk in de elektronica en worden gebruikt bij de productie van LCD- en plasmaschermen, glasvezel en lasers, en bij medische beeldvorming.
• Medische toepassingen, meststoffen en waterbehandeling: Ze worden gebruikt als tracers in medische toepassingen, meststoffen en bij waterbehandeling.
• Landbouw: zijn in de landbouw gebruikt om de plantengroei, productiviteit en weerstand tegen stress te verhogen, blijkbaar zonder negatieve effecten voor menselijke en dierlijke consumptie. Bovendien zijn zeldzame aardelementen additieven aan veevoer, wat heeft geresulteerd in een verhoogde productie, zoals grotere dieren en een verhoogde productie van eieren en zuivelproducten.
• Meer: De toepassingen zijn zeer uitgebreid, ze kunnen bijvoorbeeld ook worden gebruikt voor het dateren van fossielen, aangezien de concentraties van zeldzame aardmetalen in gesteenten slechts langzaam veranderen door geochemische processen, en dit maakt ze nuttig voor datering. Andere voorbeelden zijn:
  • Scandium wordt gebruikt om lampen met hoge intensiteit te maken en als volgmiddel voor olieraffinaderijen.
  • Yttrium kan aan een groot aantal metaallegeringen worden toegevoegd om hun eigenschappen te verbeteren.
  • Lanthaan wordt gebruikt als katalysator voor het kraken van aardolie en als additief voor het maken van nodulair gietijzer.
  • Cerium kan in verschillende industrieën worden gebruikt, van katalysatoren om vervuiling te verminderen, tot uitlaatgassen van voertuigen, voor schoonmaakproducten en pigmenten.
  • Praseodymium kan worden gelegeerd met andere metalen om magneten voor elektronische apparaten te creëren, maar ook als katalysator.
  • Neodymium wordt veel gebruikt om zeer krachtige magneten te maken, met toepassingen zoals in de elektromotorindustrie, maar het wordt ook gebruikt voor camera's, optica met lasers, enz.
  • Promethium wordt door diktemeters gebruikt als bètabron, ook als pulsbatterij, het kan worden omgezet in een draagbare röntgenbron, enz.
  • Samarium wordt ook gebruikt voor de vervaardiging van krachtige permanente magneten, voor speciale lenzen en neutronenabsorberende materialen voor kernreactoren.
  • Europium is het meest reactieve van de zeldzame aardmetalen en komt niet vaak voor in praktische toepassingen.
  • Gadolinium wordt gebruikt in de geneeskunde, voor magnetische resonantiebeeldvorming, maar ook in magnetrons, kleurentelevisies, versterkers en professionele audiosystemen.
  • Terbium wordt gebruikt om bepaalde componenten te vervalsen, om elektronische apparaten te maken, enz.
  • Dysprosium wordt gebruikt in op neodymium gebaseerde magneetlegeringen om ze beter bestand te maken tegen demagnetisatie bij hoge temperaturen. Het wordt ook gebruikt in halogenide-ontladingslampen.
  • Holmium voor elektronische apparaten, plasmaschermen, kwiklampen, enz.
  • Herbium gebruikt voor legeringen, elektronische versterkers, lasers, enz.
  • Thulium wordt gebruikt voor röntgenapparatuur, lasers met groot bereik, keramisch-magnetische materialen, enz.
  • Ytterbium, gebruikelijk in de metallurgische industrie voor legeringen met ijzer en staal, katalysatoren, lasers en glasvezel. Ook in de nucleaire geneeskunde voor de behandeling van bepaalde ziekten en radiotherapie.
  • Lutetium, gebruikt als katalysator bij het kraken van koolwaterstoffen in de petrochemische industrie, kankertherapie, enz.

Zoals u kunt zien, is dit vooral van fundamenteel belang voor de elektronica-industrie keramische condensatoren vervaardigen dat je ze in veel printplaten terugvindt…