В мире, который все больше зависит от технологий, элементы, известные как редкоземельные элементы Они превратились в важнейшие минералы, новое «золото» XXI века, были и будут оставаться источником конфликтов между странами. Эти элементы, несмотря на свое название, жизненно важны, и здесь вы можете узнать, почему они так важны и что представляют собой эти РЗЭ (редкоземельные элементы).
¿Какие редкие земли?
Лас- редкие земли, по-английски REE (Rare-Earth Elements), Они представляют собой набор минералов, среди которых в периодической таблице часто встречаются 15 элементов, известных как ряд лантаноидов. Эти элементы имеют основополагающее значение для технологий, направленных на сокращение выбросов, энергопотребления и повышение эффективности, производительности, скорости, долговечности и термической стабильности. Они также являются ключевым компонентом в технологиях, направленных на то, чтобы сделать продукцию легче и меньше. Следовательно, основа современной технологии, отсюда и ее важность.
Это делает их незаменим и незаменим во многих электрических, оптических, магнитных и каталитических приложениях., а поскольку их не так много, это привело к конфликтам, войнам и напряженности между странами, как мы увидим позже. Что ж, хотя редкоземельные элементы относительно распространены в земной коре, из-за своих геохимических свойств они обычно широко рассеяны. Это означает, что они не часто встречаются в концентрациях, которые делают их пригодными для добычи полезных ископаемых. Именно из-за этого дефицита их стали называть редкоземельными.
Между 17 элементов из РЭЭ являются:
- Скандий (Sc)
- Иттрий (Y)
- Лантан (The)
- Церий (Ce)
- Празеодим (Pr)
- Неодим (Nd)
- Прометий (Pm)
- Самарий (См)
- Европий (ЕС)
- Гадолиний (Gd)
- Тербий (Тб)
- Диспрозий (Dy)
- Гольмий (Хо)
- Эрбий (Эр)
- тулий
- Иттербий (Yb)
- Лютеций (Lu)
Редкоземельные свойства
О свойства Из редких земель, а точнее их элементов, стоит выделить:
- Магнитные свойства: Неодим, диспрозий и самарий ценятся за свои магнитные свойства. Они могут хранить большое количество магнитной энергии, что делает их полезными в ветряных турбинах, электродвигателях, системах наведения, динамиках, жестких дисках и т. д.
- Люминесцентные свойства: Европий, иттрий, эрбий и неодим обладают люминесцентными свойствами, то есть излучают свет при воздействии электромагнитного излучения. Они используются в эффективных источниках света, дисплеях, усилении сигнала в волоконно-оптических линиях и лазерах.
- электрические свойства: Церий, лантан, неодим и празеодим используются в никель-металлогидридных (NiMH) батареях из-за их электрических свойств. Они обеспечивают аккумулятору более высокую плотность энергии и лучшую удерживающую способность после многих циклов разрядки-перезарядки.
- Каталитические свойства: Церий и лантан используются в качестве катализаторов химических реакций благодаря своей электронной структуре. Они более распространены и дешевле, чем другие редкоземельные элементы, что делает их основным выбором для каталитических применений.
история
Однако редкоземельные элементы присутствовали с момента образования Земли. Они не были обнаружены до 18 века лейтенантом шведской армии Карлом Акселем Аррениусом.. А изоляция элементов этих земель произошла еще позже, некоторые из них появились только в 20 веке.
За 160 лет открытий (1787-1947 гг.) Разделение и очистка редкоземельных элементов было сложным и длительным процессом.. Многие учёные посвятили всю свою жизнь получению этих чистых элементов. Наконец, поскольку было обнаружено, что редкоземельные элементы являются продуктами деления атома урана, Комиссия по атомной энергии США приложила большие усилия для разработки новых методов разделения. В 1947 году были опубликованы результаты, показывающие, что процессы ионного обмена предлагают лучший способ разделения редкоземельных элементов для производства используемых элементов.
Редкоземельные элементы, за исключением скандия, тяжелее железа и производятся нуклеосинтез сверхновых или s-процесс в звездах гигантской асимптотической ветви. В природе спонтанное деление урана-238 дает небольшое количество радиоактивного прометия, но большая часть прометия производится синтетически в ядерных реакторах.
Мировые запасы редких земель
Лас- важнейшие запасы редких земель В мире они встречаются в следующих странах:
- Китай: Он обладает крупнейшими запасами в мире - около 44 миллионов тонн. Кроме того, это крупнейший производитель редкоземельных металлов.
- Вьетнам: Здесь находятся огромные запасы редкоземельных металлов, особенно вдоль северо-западной границы с Китаем и вдоль восточного побережья, в 22 миллиона тонн.
- Бразилия и Россия: Обе страны имеют запасы в размере 21 тонны нефти.
- Индия: имеет запасы 6,9 млн тонн.
- Австралия: имеет запасы 4,2 млн тонн.
- США: Его запасы составляют 2,3 млн тонн.
- Гренландия: Рассчитано примерно на 1,5 МТ.
Важно отметить, что, хотя некоторые страны обладают большими запасами, их добыча может быть низкой по разным причинам...
А Европа?
В Европе запасы редкоземельных металлов скудныи в основном встречаются в следующих местах:
- Швеция: Считается, что здесь находится самый большой запас редкоземельных металлов в Европе. Шведская государственная горнодобывающая компания LKAB обнаружила недалеко от города Кируна на севере страны месторождение, содержащее более миллиона тонн редкоземельных элементов.
- Финляндия и Португалия: В этих странах также выявлены места добычи.
Что касается ИспанииИзвестно, что существуют запасы редкоземельных элементов, хотя они досконально не исследованы. Например, выделяются Кампо-де-Монтьель (Сьюдад-Реаль), Монте-Галиньейро (Понтеведра), а в последнее время много говорят о морском дне по сравнению с тем, что происходит на Канарских островах. Некоторые из этих мест еще не эксплуатируются, а существующие запасы неизвестны. В случае с Галисийским заповедником его эксплуатация была отклонена по экологическим причинам, а в случае с Канарскими островами Марокко сохраняет напряженность, чтобы захватить контроль над ними. эти эксплуатации…
Обработка и разделение
Редкоземельные элементы получают главным образом путем промышленная добыча открытым способом., в некоторых случаях производство редких земель происходит как побочный продукт добычи железа. Минералы, содержащие редкоземельные элементы, встречаются в виде оксидов, поэтому их необходимо перерабатывать для получения элементов:
- Добыча редкоземельных металлов происходит в открытых шахтах с использованием взрывов и тяжелой техники.
- После добычи минерал дробят или измельчают для надлежащей обработки.
- Для разделения руды на оксиды можно использовать методы выщелачивания, осаждения и кристаллизации.
- Физико-химическими методами осуществляется очистка оксидов редкоземельных металлов в металлы различной степени чистоты.
- Легирование редкоземельных металлов химическими процессами.
- Превращение редкоземельных сплавов в компоненты, используемые в коммерческих целях.
Виды редких земель
Прежде всего, следует сказать, что существуют легкие редкоземельные элементы и тяжелые редкоземельные элементы. Легкие, или легкие РЗЭ, более распространены и состоят из лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия и скандия. Что касается тяжелых, то есть HREE, то они обычно не столь многочисленны и содержат концентрации гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия.
приложений
Наконец, важно знать каковы потенциальные применения редких земель, чтобы понять их нынешнюю важность:
- Катализаторы и магниты: Во всем мире большинство редкоземельных элементов используются для изготовления высокоэффективных катализаторов и магнитов (неодим), а также для создания специальных керамических материалов, стекол и для полировки. Например, церий и лантан являются важными катализаторами и используются в нефтепереработке и в качестве присадок к дизельному топливу. С другой стороны, когда мы говорим о магнитах, мы имеем в виду не только обычные магниты, но они используются в таких приложениях, как электродвигатели в гибридных и электромобилях, генераторы в некоторых ветряных турбинах, жесткие диски, портативная электроника, микрофоны и т. д. динамики.
- Производство сплавов и производство топливных элементов и никель-металлогидридных аккумуляторов.: Церий, лантан и неодим играют важную роль в производстве сплавов, а также в производстве топливных элементов и никель-металлогидридных батарей.
- Электроника: Церий, галлий и неодим играют важную роль в электронике и используются в производстве ЖК- и плазменных дисплеев, волоконной оптики и лазеров, а также в медицинской визуализации.
- Медицинское применение, удобрения и очистка воды: Они используются в качестве индикаторов в медицине, в удобрениях и при очистке воды.
- Сельское хозяйство: использовались в сельском хозяйстве для увеличения роста, продуктивности и устойчивости растений к стрессу, очевидно, без негативных последствий для потребления человеком и животными. Кроме того, редкоземельные элементы являются добавками к кормам для скота, что привело к увеличению производства, например, у более крупных животных, а также к увеличению производства яиц и молочных продуктов.
- более: Применение очень обширно, например, их также можно использовать для датирования окаменелостей, поскольку концентрации редкоземельных элементов в горных породах изменяются лишь медленно в результате геохимических процессов, и это делает их полезными для датирования. Другие примеры:
- Скандий используется для изготовления ламп высокой интенсивности и в качестве агента слежения на нефтеперерабатывающих заводах.
- Иттрий можно добавлять во множество металлических сплавов для улучшения их свойств.
- Лантан используется в качестве катализатора крекинга нефти и в качестве добавки при производстве чугуна с шаровидным графитом.
- Церий может использоваться в различных отраслях промышленности: от катализаторов для снижения загрязнения до выхлопных газов автомобилей, чистящих средств и пигментов.
- Празеодим можно сплавлять с другими металлами для создания магнитов для электронных устройств, а также в качестве катализатора.
- Неодим широко используется для изготовления очень мощных магнитов, например, в электромоторной промышленности, хотя он также используется для камер, оптики с лазерами и т. д.
- Прометий используется толщинометрами как источник бета-излучения, а также как импульсный аккумулятор, может быть преобразован в портативный источник рентгеновского излучения и т. д.
- Самарий также используется для производства мощных постоянных магнитов, специальных линз и материалов, поглощающих нейтроны, для ядерных реакторов.
- Европий является наиболее реакционноспособным из редкоземельных металлов и не распространен в практическом применении.
- Гадолиний используется в медицине, для магнитно-резонансной томографии, а также в микроволновых печах, цветных телевизорах, усилителях и профессиональных аудиосистемах.
- Тербий используется для фальсификации определенных компонентов, изготовления электронных устройств и т. д.
- Диспрозий используется в магнитных сплавах на основе неодима, чтобы сделать их более устойчивыми к размагничиванию при высоких температурах. Он также используется в галогенных газоразрядных лампах.
- Гольмий для электронных устройств, плазменных экранов, ртутных ламп и т.п.
- Гербий используется для изготовления сплавов, электронных усилителей, лазеров и т. д.
- Тулий используется для рентгеновских аппаратов, лазеров дальнего действия, керамико-магнитных материалов и т. д.
- Иттербий, распространенный в металлургической промышленности для сплавов с железом и сталью, катализаторов, лазеров и волоконной оптики. Также в ядерной медицине для лечения некоторых заболеваний и лучевой терапии.
- Лютеций, используемый в качестве катализатора при крекинге углеводородов, в нефтехимической промышленности, терапии рака и т. д.
Как видите, фундаментальное значение для электронной промышленности, особенно для производства керамических конденсаторов что вы найдете их во многих печатных платах…