Nadir toprak elementleri (REE): 21. yüzyılın yeni altını hakkında bilmeniz gereken her şey

Giderek teknolojiye bağımlı hale gelen bir dünyada, nadir toprak elementleri olarak bilinen elementler Bunlar, 21. yüzyılın yeni bir "altını" olan çok önemli mineraller olarak ortaya çıktılar ve ülkeler arasında bir çatışma kaynağı oldular ve olmaya da devam edecekler. Bu elementler, adlarına rağmen hayati öneme sahiptir ve burada neden bu kadar önemli olduklarını ve bu REE elementlerinin (Nadir Toprak Elementleri) ne olduğunu öğrenebilirsiniz.

¿Nadir topraklar nelerdir?

W nadir toprak elementleri, İngilizce REE (Nadir Toprak Elementleri), Lantanit serisi olarak bilinen, periyodik tabloda 15 elementin bol miktarda bulunduğu bir dizi mineraldir. Bu unsurlar, emisyonları, enerji tüketimini azaltmayı ve verimliliği, performansı, hızı, dayanıklılığı ve termal kararlılığı iyileştirmeyi amaçlayan teknolojiler için temeldir. Bunlar aynı zamanda ürünleri daha hafif ve daha küçük hale getirmeyi amaçlayan teknolojilerin de önemli bir bileşenidir. Dolayısıyla günümüz teknolojisinin temeli, önemi buradan gelmektedir.

Bu onları birçok elektriksel, optik, manyetik ve katalitik uygulamada vazgeçilmez ve yeri doldurulamazve bunların bol olmaması, daha sonra göreceğimiz gibi, ülkeler arasında çatışmalara, savaşlara ve gerilimlere yol açmıştır. Nadir toprak elementleri yerkabuğunda nispeten bol miktarda bulunmasına rağmen, jeokimyasal özelliklerinden dolayı genellikle geniş bir alana dağılmış durumdadırlar. Bu, onları madencilik için uygun kılan konsantrasyonlarda sıklıkla bulunmadıkları anlamına gelir. Onlara nadir toprak elementleri denmesine yol açan da tam olarak bu kıtlıktır.

Arasında 17 element REE'nin özellikleri şunlardır:

1. Skandiyum (Sc)
2. İtriyum (Y)
3. Lantan (The)
4. Seryum (Ce)
5. Praseodimyum (Pr)
6. Neodimyum (Nd)
7. Prometyum (Pm)
8. Samaryum (Sm)
9. Evropyum (AB)
10. Gadolinyum (Gd)
11. Terbiyum (Tb)
12. Disprosyum (Dy)
13. Holmiyum (Ho)
14. Erbiyum (Er)
15. Tulio
16. İterbiyum (Yb)
17. Lutesyum (Lu)

Nadir toprak özellikleri

Ilişkin özellikler Nadir toprak elementlerinden veya daha doğrusu elementlerinden şunu vurgulamakta fayda var:

• Manyetik özellikler: Neodimyum, disprosyum ve samaryum manyetik özellikleri nedeniyle değerlidir. Büyük miktarlarda manyetik enerji depolayabilirler, bu da onları rüzgar türbinlerinde, elektrik motorlarında, yönlendirme sistemlerinde, hoparlörlerde ve sabit sürücülerde vb. kullanışlı hale getirir.
• Lüminesans özellikleri: Evropiyum, itriyum, erbiyum ve neodimyumun ışıldayan özellikleri vardır, yani elektromanyetik radyasyonla uyarıldığında ışık yayarlar. Verimli ışık kaynaklarında, ekranlarda, fiber optik hatlarda ve lazerlerde sinyal amplifikasyonunda kullanılırlar.
• elektriksel özellikler: Nikel-metal hidrit (NiMH) pillerde elektriksel özelliklerinden dolayı seryum, lantan, neodimyum ve praseodimyum kullanılmaktadır. Birçok deşarj-şarj döngüsünden sonra bataryaya daha yüksek enerji yoğunluğu ve daha iyi tutma kapasitesi sağlarlar.
• Katalitik özellikler: Seryum ve lantan elektronik yapıları nedeniyle kimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılır. Diğer nadir toprak elementlerine göre daha bol ve ucuz olmaları onları katalitik uygulamalarda birincil tercih haline getiriyor.

tarih

Nadir toprak elementleri Dünya'nın oluşumundan bu yana mevcuttur. 18. yüzyıla kadar İsveç ordusunda teğmen Carl Axel Arrhenius tarafından keşfedilmemişti.. Ve bu toprakların unsurlarının izolasyonu daha da yenidir; bazıları 20. yüzyıla kadar gelmeyecektir.

160 yıllık keşif sırasında (1787-1947), Nadir toprak elementlerinin ayrılması ve saflaştırılması zor ve uzun bir süreçti. Pek çok bilim adamı tüm yaşamını bu saf elementleri elde etmeye adadı. Son olarak, nadir toprak elementlerinin bir uranyum atomunun fisyon ürünleri olduğu tespit edildiğinden, ABD Atom Enerjisi Komisyonu yeni ayırma yöntemleri geliştirmek için büyük çaba harcadı. 1947'de, iyon değiştirme işlemlerinin, kullanılan elementleri üretmek için nadir toprak elementlerini ayırmanın daha iyi bir yolunu sunduğunu gösteren sonuçlar yayınlandı.

Skandiyum dışındaki nadir toprak elementleri demirden daha ağırdır ve süpernovaların nükleosentezi veya yıldızlardaki s-süreci ile dev asimptotik dalın. Doğada, uranyum-238'in kendiliğinden fisyonu küçük miktarlarda radyoaktif prometyum üretir, ancak prometyumun çoğu nükleer reaktörlerde sentetik olarak üretilir.

Nadir toprakların dünya rezervleri

W nadir toprakların en önemli rezervleri Dünyada aşağıdaki ülkelerde bulunurlar:

• Çin: Yaklaşık 44 milyon tonla dünyanın en büyük rezervine sahiptir. Ayrıca nadir toprak elementlerinin de en büyük üreticisidir.
• Vietnam: Özellikle Çin ile olan kuzeybatı sınırı ve doğu kıyısı boyunca 22 milyon tonluk devasa nadir toprak rezervlerine ev sahipliği yapmaktadır.
• Brezilya ve Rusya: Her iki ülkenin de 21 milyon ton rezervi var.
• Hindistan: 6,9 milyon ton rezerve sahiptir.
• Avustralya: 4,2 milyon ton rezerve sahiptir.
• Amerika Birleşik Devletleri: Rezervi 2,3 milyon tondur.
• Grönland: 1,5MT civarında hesaplanmaktadır.

Şunu da belirtmekte fayda var ki, bazı ülkeler büyük rezervlere sahip olsa da çeşitli sebeplerden dolayı üretimleri düşük olabiliyor...

Ve Avrupa?

Avrupa'da nadir toprak rezervleri azdırve esas olarak aşağıdaki yerlerde bulunur:

• Suecia: Avrupa'nın en büyük nadir toprak rezervine sahip olduğuna inanılıyor. İsveç devleti tarafından işletilen madencilik şirketi LKAB, ülkenin kuzeyindeki Kiruna şehri yakınlarında bir milyon tondan fazla nadir toprak içeren bir yatak tespit etti.
• Finlandiya ve Portekiz: Bu ülkelerde de sömürü alanları tespit edilmiştir.

İspanya ile ilgiliKapsamlı bir şekilde araştırılmamış olmasına rağmen, nadir toprak rezervlerinin varlığı bilinmektedir. Örneğin Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra) öne çıkıyor ve son zamanlarda Kanarya Adaları'ndakilerle karşılaştırıldığında deniz yatağı hakkında çok fazla konuşma yapılıyor. Bu yerlerin bir kısmı henüz işletilmemiş ve mevcut rezervler bilinmiyor.Galiçya rezervinde çevresel nedenlerden dolayı işletilmesi reddedilirken, Kanarya Adaları vakasında Fas yönetimi ele geçirmek için gerilimi sürdürüyor. bu sömürüler…

İşleme ve ayırma

Nadir topraklar esas olarak aşağıdaki yollarla elde edilir: endüstriyel açık ocak madenciliğiBazı durumlarda nadir toprak üretimi demir madenciliğinin bir yan ürünü olarak ortaya çıkar. Nadir toprak içeren mineraller oksit halinde bulunur, bu nedenle aşağıdaki elementleri elde etmek için işlenmeleri gerekir:

1. Nadir toprakların çıkarılması, açık madenlerde, patlamalar ve ağır makineler kullanılarak gerçekleşir.
2. Ekstraksiyondan sonra mineral uygun şekilde işlenmek üzere ezilir veya öğütülür.
3. Cevherin oksitlere ayrılması için liç, çökeltme ve kristalleştirme yöntemleri kullanılabilir.
4. Fiziksel-kimyasal yöntemler kullanılarak, nadir toprak oksitlerin farklı saflık seviyelerindeki metallerde rafine edilmesi gerçekleştirilir.
5. Nadir toprak metallerinin kimyasal işlemlerle alaşımlanması.
6. Nadir toprak alaşımlarının ticari uygulamalarda kullanılan bileşenlere dönüştürülmesi.

Nadir toprak türleri

Her şeyden önce şunu söylemek gerekir ki hafif nadir toprak elementleri ve ağır nadir toprak elementleri. Hafif olanlar veya LREE daha bol miktarda bulunur ve lantan, seryum, praseodimyum, neodimyum, prometyum, samaryum, europiyum ve skandiyumdan oluşur. Ağır olanlar veya HREE durumunda, genellikle o kadar bol değildirler ve gadolinyum, terbiyum, disprosyum, holmiyum, erbiyum, tülyum, iterbiyum, lutesyum ve itriyum konsantrasyonlarına sahiptirler.

uygulamaları

Son olarak şunu bilmek önemlidir potansiyel uygulamalar nelerdir nadir toprak elementlerinin güncel önemini anlamak için:

• Katalizörler ve mıknatıslar: Dünya çapında nadir toprak elementlerinin çoğu, yüksek performanslı katalizörler ve mıknatıslar (neodimyum) ile özel seramik malzemelerin, camların oluşturulmasında ve cilalamada kullanılır. Örneğin seryum ve lantan önemli katalizörlerdir ve petrol rafine etmede ve dizel katkı maddesi olarak kullanılırlar. Öte yandan mıknatıslardan bahsettiğimizde sadece geleneksel mıknatıslardan bahsetmiyoruz, bunlar hibrit ve elektrikli araçlardaki elektrik motorları, bazı rüzgar türbinlerindeki jeneratörler, sabit diskler, taşınabilir elektronikler, mikrofonlar ve mikrofonlar gibi uygulamalarda kullanılıyor. hoparlörler.
• Alaşımlı imalat ve yakıt hücreleri ve nikel-metal hidrit pillerin üretimi: Seryum, lantan ve neodimyum alaşımların üretiminde, yakıt pilleri ve nikel-metal hidrit pillerin üretiminde önemlidir.
• Elektronik: Seryum, galyum ve neodimyum elektronikte önemlidir ve LCD ve plazma ekranların, fiber optiklerin ve lazerlerin üretiminde ve tıbbi görüntülemede kullanılır.
• Tıbbi uygulamalar, gübreler ve su arıtma: Tıbbi uygulamalarda, gübrelerde ve su arıtmada izleyici olarak kullanılırlar.
• Tarım: Tarımda bitki büyümesini, üretkenliğini ve strese karşı direnci arttırmak için, görünüşe göre insan ve hayvan tüketimine olumsuz etkileri olmaksızın kullanılmıştır. Ek olarak, nadir toprak elementleri besi hayvanı yemine katkı maddesidir ve bu da daha büyük hayvanlar ve yumurta ve süt ürünleri üretimi gibi üretimin artmasına neden olur.
• daha fazla: Kullanım alanları çok geniştir; örneğin fosillerin tarihlendirilmesi için de kullanılabilirler, çünkü kayalardaki nadir toprak konsantrasyonları jeokimyasal süreçlerle yalnızca yavaş bir şekilde değişir ve bu da onları tarihleme için yararlı kılar. Diğer örnekler şunlardır:
  • Skandiyum, yüksek yoğunluklu ışıklar yapmak için ve petrol rafinerileri için bir izleme maddesi olarak kullanılır.
  • Özelliklerini geliştirmek için çok sayıda metal alaşımına itriyum eklenebilir.
  • Lantan, petrol parçalama katalizörü olarak ve küresel dökme demir yapımında katkı maddesi olarak kullanılır.
  • Seryum, kirliliği azaltmak için katalizörlerden, araç egzozuna, temizlik ürünleri ve pigmentlere kadar çeşitli endüstrilerde kullanılabilir.
  • Praseodimyum, elektronik cihazlar için mıknatıs oluşturmak amacıyla diğer metallerle alaşımlandırılabileceği gibi aynı zamanda bir katalizör olarak da kullanılabilir.
  • Neodimyum, elektrik motoru endüstrisi gibi uygulamalarla çok güçlü mıknatıslar üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak aynı zamanda kameralar, lazerli optikler vb. için de kullanılmaktadır.
  • Promethium, kalınlık ölçüm cihazları tarafından bir beta kaynağı olarak, aynı zamanda bir darbe pili olarak kullanılır, taşınabilir bir X-ışını kaynağına vb. dönüştürülebilir.
  • Samaryum ayrıca özel lensler için yüksek güçlü kalıcı mıknatıslar ve nükleer reaktörler için nötron emici malzemeler üretmek için de kullanılır.
  • Evropiyum nadir toprak metalleri arasında en reaktif olanıdır ve pratik uygulamalarda yaygın değildir.
  • Gadolinyum tıpta, manyetik rezonans görüntülemede, mikrodalgalarda, renkli televizyonlarda, amplifikatörlerde ve profesyonel ses sistemlerinde kullanılır.
  • Terbiyum, belirli bileşenlere katkı sağlamak, elektronik cihazlar yapmak vb. için kullanılır.
  • Disprosyum, neodimyum bazlı mıknatıs alaşımlarında, onları yüksek sıcaklıklarda demanyetizasyona karşı daha dirençli hale getirmek için kullanılır. Halide deşarjlı lambalarda da kullanılır.
  • Elektronik cihazlar, plazma ekranlar, cıva lambaları vb. için Holmiyum
  • Herbiyum alaşımlar, elektronik amplifikatörler, lazerler vb. için kullanılır.
  • Tülyum, X-ışını üniteleri, yüksek menzilli lazerler, seramik-manyetik malzemeler vb. için kullanılır.
  • İterbiyum, metalurji endüstrisinde demir ve çelik alaşımları, katalizörler, lazerler ve fiber optikler için yaygın olarak kullanılır. Ayrıca nükleer tıpta bazı hastalıkların tedavisinde ve radyoterapide de kullanılır.
  • Lutesyum, petrokimya endüstrisinde, kanser tedavisinde vb. hidrokarbonların parçalanmasında katalizör olarak kullanılır.

Gördüğünüz gibi elektronik endüstrisi için temel, özellikle seramik kapasitörler üretmek bunları birçok PCB'de bulacaksınız…