Într-o lume din ce în ce mai dependentă de tehnologie, elementele cunoscute sub numele de pământuri rare Ele au apărut ca minerale cruciale, un nou „aur” al secolului 21 și au fost o sursă de conflict între țări și vor continua să fie. Aceste elemente, în ciuda numelui lor, sunt vitale și aici puteți afla de ce sunt atât de importante și care sunt aceste elemente REE (Elementele Pământului Rare).
¿Care sunt terenurile rare?
Las pământuri rare, în engleză REE (Rare-Earth Elements), Sunt un set de minerale printre care 15 elemente sunt abundente în tabelul periodic, cunoscut sub numele de seria lantanidelor. Aceste elemente sunt fundamentale pentru tehnologiile care urmăresc să reducă emisiile, consumul de energie și să îmbunătățească eficiența, performanța, viteza, durabilitatea și stabilitatea termică. Ele sunt, de asemenea, o componentă cheie în tehnologiile care urmăresc să facă produse mai ușoare și mai mici. Prin urmare, baza tehnologiei actuale, de aici și importanța acesteia.
Asta îi face indispensabil și de neînlocuit în multe aplicații electrice, optice, magnetice și catalitice, și din moment ce nu sunt abundente, acest lucru a dus la conflicte, războaie și tensiuni între țări, așa cum vom vedea mai târziu. Ei bine, deși elementele pământurilor rare sunt relativ abundente în scoarța terestră, datorită proprietăților lor geochimice, ele sunt de obicei dispersate pe scară largă. Aceasta înseamnă că nu se găsesc adesea în concentrații care le fac viabile pentru minerit. Tocmai această penurie i-a determinat să fie numite pământuri rare.
Între cele 17 elemente ale REE sunt:
- Scandiu (Sc)
- ytriu (Y)
- Lantan (The)
- ceriu (Ce)
- Praseodimiu (Pr)
- Neodim (Nd)
- Prometiu (pm)
- Samariul (Sm)
- Europiu (UE)
- Gadoliniu (Gd)
- Terbiu (Tb)
- Disprosiu (Dy)
- Holmiu (Ho)
- Erbiu (Er)
- Tuliu
- Iterbiu (Yb)
- Lutețiu (Lu)
Proprietăți pământuri rare
Cu privire la proprietatile Dintre pământurile rare, sau mai degrabă elementele lor, merită evidențiate:
- Proprietăți magnetice: Neodimul, disproziul și samariul sunt apreciate pentru proprietățile lor magnetice. Acestea pot stoca cantități mari de energie magnetică, făcându-le utile în turbine eoliene, motoare electrice, sisteme de ghidare, difuzoare și hard disk-uri etc.
- Proprietăți luminiscente: Europiul, ytriul, erbiul și neodimul au proprietăți luminiscente, adică emit lumină atunci când sunt stimulate de radiația electromagnetică. Sunt utilizate în surse de lumină eficiente, afișaje, amplificarea semnalului în linii de fibră optică și lasere.
- proprietăți electrice: Ceriul, lantanul, neodimul și praseodimiul sunt folosite în bateriile nichel-hidrură metalică (NiMH) datorită proprietăților lor electrice. Acestea oferă bateriei o densitate de energie mai mare și o capacitate de reținere mai bună după multe cicluri de descărcare-reîncărcare.
- Proprietăți catalitice: Ceriul și lantanul sunt folosite ca catalizatori pentru reacții chimice datorită structurii lor electronice. Sunt mai abundente și mai ieftine decât alte pământuri rare, ceea ce le face alegerea principală pentru aplicațiile catalitice.
istorie
Pământurile rare au fost prezente de la formarea Pământului, totuși, Ele nu au fost descoperite până în secolul al XVIII-lea de către locotenentul armatei suedeze Carl Axel Arrhenius.. Iar izolarea elementelor acestor terenuri este și mai recentă, unele n-ar ajunge decât în secolul XX.
În cei 160 de ani de descoperire (1787-1947), Separarea și purificarea elementelor pământurilor rare a fost un proces dificil și îndelungat. Mulți oameni de știință și-au dedicat întreaga viață obținerii acestor elemente pure. În cele din urmă, deoarece elementele pământurilor rare s-au dovedit a fi produse de fisiune ale unui atom de uraniu, Comisia pentru Energie Atomică din SUA a depus eforturi mari în dezvoltarea unor noi metode de separare. În 1947, au fost publicate rezultate care arată că procesele de schimb ionic ofereau o modalitate mai bună de a separa elementele pământurilor rare pentru a produce elementele utilizate.
Elementele pământurilor rare, cu excepția scandiului, sunt mai grele decât fierul și sunt produse de nucleosinteza supernovelor sau prin procesul s în stele a ramului asimptotic gigant. În natură, fisiunea spontană a uraniului-238 produce cantități mici de prometiu radioactiv, dar majoritatea prometiuului este produs sintetic în reactoare nucleare.
Rezerve mondiale de pământuri rare
Las cele mai importante rezerve de pământuri rare În lume se găsesc în următoarele țări:
- China: Are cele mai mari rezerve din lume, cu aproximativ 44 de milioane de tone. În plus, este cel mai mare producător de pământuri rare.
- Vietnam: Adăpostește rezerve uriașe de pământuri rare, în special de-a lungul graniței de nord-vest cu China și de-a lungul coastei de est, la 22 de milioane de tone.
- Brazilia și Rusia: Ambele țări au rezerve de 21 de tone.
- India: are rezerve de 6,9 milioane de tone.
- Australia: are rezerve de 4,2 milioane de tone.
- Statele Unite ale Americii: Rezervele sale se ridică la 2,3 milioane de tone.
- Groenlanda: Se calculează în jur de 1,5 MT.
Este important de menționat că, deși unele țări au rezerve mari, producția lor poate fi scăzută din diverse motive...
Și Europa?
În Europa, rezervele de pământuri rare sunt rareși se găsesc în principal în următoarele locuri:
- Suedia: Se crede că are cea mai mare rezervă de pământuri rare din Europa. Compania minieră de stat suedeză LKAB a identificat un zăcământ în apropierea orașului Kiruna, în nordul țării, care conține peste un milion de tone de pământuri rare.
- Finlanda și Portugalia: În aceste țări au fost identificate și locuri de exploatare.
Cât despre Spania, se știe că există rezerve de pământuri rare, deși nu au fost investigate temeinic. De exemplu, se remarcă Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra), iar recent s-a vorbit mult despre fundul mării în comparație cu lucrurile din Insulele Canare. Unele dintre aceste locuri nu au fost încă exploatate, iar rezervele care există nu sunt cunoscute.În cazul rezervației Galice, exploatarea acesteia a fost respinsă din motive de mediu, iar în cazul Insulelor Canare, Marocul menține tensiuni pentru preluarea. aceste exploatari...
Prelucrare și separare
Pământurile rare se obțin în principal prin minerit industrial la cariera deschisa., în unele cazuri producția de pământuri rare are loc ca produs secundar al exploatării fierului. Mineralele care conțin pământuri rare apar sub formă de oxizi, așa că trebuie prelucrate pentru a obține elementele:
- Extracția pământurilor rare are loc în minele deschise, folosind detonații și mașini grele.
- După extracție, mineralul este zdrobit sau măcinat pentru o prelucrare adecvată.
- Pentru a separa minereul în oxizi, pot fi utilizate metode de levigare, precipitare și cristalizare.
- Prin metode fizico-chimice se realizează rafinarea oxizilor de pământuri rare în metale cu diferite niveluri de puritate.
- Aliarea metalelor pământurilor rare prin procese chimice.
- Transformarea aliajelor de pământuri rare în componente utilizate în aplicații comerciale.
Tipuri de pământuri rare
În primul rând, trebuie spus că există pământuri rare ușoare și pământuri rare grele. Cele ușoare, sau LREE, sunt mai abundente și sunt compuse din lantan, ceriu, praseodim, neodim, prometiu, samariu, europiu și scandiu. În cazul celor grele, sau HREE, acestea nu sunt de obicei atât de abundente și au concentrații de gadoliniu, terbiu, disproziu, holmiu, erbiu, tuliu, iterbiu, lutețiu și ytriu.
aplicatii
În sfârșit, este important să știți care sunt aplicațiile potențiale a pământurilor rare pentru a înțelege importanța lor actuală:
- Catalizatori și magneți: La nivel global, cele mai multe elemente din pământuri rare sunt folosite pentru catalizatori și magneți de înaltă performanță (neodim), precum și pentru crearea de materiale ceramice speciale, ochelari și pentru lustruire. De exemplu, ceriul și lantanul sunt catalizatori importanți și sunt utilizați în rafinarea petrolului și ca aditivi pentru motorină. Pe de altă parte, când vorbim despre magneți, nu ne referim doar la magneți convenționali, ci aceștia sunt folosiți pentru aplicații precum motoare electrice în vehicule hibride și electrice, generatoare în unele turbine eoliene, hard disk-uri, electronice portabile, microfoane și difuzoare.
- Fabricarea aliajelor și producția de pile de combustie și baterii nichel-hidrură metalică: Ceriul, lantanul și neodimul sunt importante în fabricarea aliajelor și în producerea pilelor de combustie și a bateriilor nichel-hidrură metalică.
- Electronică: Ceriul, galiul și neodimul sunt importante în electronică și sunt utilizate în producția de afișaje LCD și cu plasmă, fibre optice și lasere și în imagistica medicală.
- Aplicații medicale, îngrășăminte și tratarea apei: Sunt folosiți ca trasori în aplicații medicale, îngrășăminte și în tratarea apei.
- agricultură: au fost folosite în agricultură pentru a crește creșterea plantelor, productivitatea și rezistența la stres aparent fără efecte negative pentru consumul uman și animal. În plus, elementele pământurilor rare sunt aditivi la hrana animalelor, ceea ce a dus la creșterea producției, cum ar fi animalele mai mari și creșterea producției de ouă și produse lactate.
- Mai mult: Utilizările sunt foarte extinse, de exemplu, pot fi folosite și pentru datarea fosilelor, deoarece concentrațiile de pământuri rare din roci se modifică doar lent prin procese geochimice, iar acest lucru le face utile pentru datare. Alte exemple sunt:
- Scandiul este folosit pentru a face lumini de mare intensitate și ca agent de urmărire pentru rafinăriile de petrol.
- Ytriul poate fi adăugat la o multitudine de aliaje metalice pentru a le îmbunătăți proprietățile.
- Lantanul este folosit ca catalizator de cracare a petrolului și ca aditiv pentru a face fontă nodulară.
- Ceriul poate fi folosit în diverse industrii, de la catalizatori pentru reducerea poluării, până la evacuarea vehiculelor, pentru produse de curățare și pigmenți.
- Praseodimiul poate fi aliat cu alte metale pentru a crea magneți pentru dispozitive electronice, dar și ca catalizator.
- Neodimul este utilizat pe scară largă la fabricarea magneților foarte puternici, cu aplicații precum în industria motoarelor electrice, deși este folosit și pentru camere, optice cu lasere etc.
- Promethium este folosit de calibrele de grosime ca sursă beta, și ca baterie de impuls, poate fi convertit într-o sursă portabilă de raze X etc.
- Samariul este, de asemenea, folosit pentru fabricarea de magneți permanenți de mare putere, pentru lentile speciale și materiale care absorb neutroni pentru reactoare nucleare.
- Europiul este cel mai reactiv dintre metalele pământurilor rare și nu este obișnuit în aplicațiile practice.
- Gadoliniul este folosit în medicină, pentru imagistica prin rezonanță magnetică, precum și în cuptoare cu microunde, televizoare color, amplificatoare și sisteme audio profesionale.
- Terbiul este folosit pentru a adultera anumite componente, pentru a face dispozitive electronice etc.
- Disprosiul este utilizat în aliajele de magneti pe bază de neodim pentru a le face mai rezistente la demagnetizare la temperaturi ridicate. Este, de asemenea, utilizat în lămpile cu descărcare cu halogenuri.
- Holmium pentru dispozitive electronice, ecrane cu plasmă, lămpi cu mercur etc.
- Herbium folosit pentru aliaje, amplificatoare electronice, lasere etc.
- Tuliul este utilizat pentru unități de raze X, lasere cu rază înaltă, materiale ceramice-magnetice etc.
- Iterbiul, comun în industria metalurgică pentru aliaje cu fier și oțel, catalizatori, lasere și fibre optice. De asemenea, în medicina nucleară pentru a trata anumite boli și radioterapie.
- Lutețiu, folosit ca catalizator în cracarea hidrocarburilor în industria petrochimică, terapia cancerului etc.
După cum puteți vedea, fundamental pentru industria electronică, în special pentru fabricarea condensatoarelor ceramice că le veți găsi în multe PCB-uri...