U svijetu koji sve više ovisi o tehnologiji, elementi poznati kao rijetke zemlje Pojavili su se kao ključni minerali, novo "zlato" 21. vijeka, i bili su izvor sukoba između zemalja, i biće i dalje. Ovi elementi su, uprkos svom nazivu, vitalni, a ovdje možete naučiti zašto su toliko važni i šta su ovi REE elementi (elementi rijetke zemlje).
¿Koje su rijetke zemlje?
u rijetke zemlje, na engleskom REE (Rare-Earth Elements), Oni su skup minerala među kojima 15 elemenata ima u izobilju u periodnom sistemu, poznatom kao serija lantanida. Ovi elementi su fundamentalni za tehnologije koje nastoje da smanje emisije, potrošnju energije i poboljšaju efikasnost, performanse, brzinu, izdržljivost i termičku stabilnost. Oni su također ključna komponenta u tehnologijama koje nastoje učiniti proizvode lakšim i manjim. Stoga je osnova sadašnje tehnologije, otuda i njen značaj.
Ovo ih čini nezamjenjiv i nezamjenjiv u mnogim električnim, optičkim, magnetskim i katalitičkim primjenama, a kako ih nema u izobilju, to je dovelo do sukoba, ratova i tenzija među državama, što ćemo kasnije vidjeti. Pa, iako su rijetki zemni elementi relativno bogati u Zemljinoj kori, zbog svojih geohemijskih svojstava, oni su obično široko rasprostranjeni. To znači da se ne nalaze često u koncentracijama koje ih čine održivim za rudarenje. Upravo je ta oskudica dovela do toga da ih se naziva rijetkim zemljama.
između 17 elemenata REE su:
- skandij (Sc)
- itrijum (Y)
- Lantan (The)
- cerij (Ce)
- prazeodim (Pr)
- neodim (Nd)
- prometijum (pm)
- samarijum (Sm)
- europuj (Eu)
- gadolinij (Gd)
- terbijum (Tb)
- disprozijum (Dy)
- holmijum (ho)
- erbijum (er)
- Thulium
- iterbijum (Yb)
- lutecij (Lu)
Svojstva rijetkih zemalja
Što se tiče svojstva Od rijetkih zemalja, odnosno njihovih elemenata, vrijedi istaknuti:
- Magnetna svojstva: Neodim, disprozijum i samarijum su cenjeni zbog svojih magnetnih svojstava. Oni mogu pohraniti velike količine magnetske energije, što ih čini korisnim u vjetroturbinama, električnim motorima, sistemima za navođenje, zvučnicima i tvrdim diskovima, itd.
- Luminescentna svojstva: Europijum, itrijum, erbijum i neodimijum imaju luminescentna svojstva, što znači da emituju svetlost kada su stimulisani elektromagnetnim zračenjem. Koriste se u efikasnim izvorima svjetlosti, displejima, pojačavanju signala u optičkim linijama i laserima.
- električna svojstva: Cerijum, lantan, neodimijum i prazeodimijum se koriste u nikl-metal hidridnim (NiMH) baterijama zbog svojih električnih svojstava. Oni obezbeđuju bateriji veću gustinu energije i bolji kapacitet zadržavanja nakon mnogih ciklusa pražnjenja i punjenja.
- Katalitička svojstva: Cerijum i lantan se koriste kao katalizatori za hemijske reakcije zbog njihove elektronske strukture. Oni su u izobilju i jeftiniji od ostalih rijetkih zemalja, što ih čini primarnim izborom za katalitičke primjene.
historia
Međutim, rijetke zemlje su prisutne od nastanka Zemlje, Tek u 18. vijeku ih je otkrio poručnik švedske vojske Carl Axel Arrhenius.. A izolacija elemenata ovih zemalja je još novija, neki bi stigli tek u 20. vijeku.
Tokom 160 godina otkrića (1787-1947), Odvajanje i pročišćavanje rijetkih zemnih elemenata bio je težak i dugotrajan proces. Mnogi naučnici su cijeli svoj život posvetili dobijanju ovih čistih elemenata. Konačno, budući da je otkriveno da su rijetki zemni elementi fisijski proizvodi atoma uranijuma, Komisija za atomsku energiju SAD-a uložila je velike napore u razvoj novih metoda razdvajanja. Godine 1947. objavljeni su rezultati koji pokazuju da procesi jonske izmjene nude bolji način odvajanja rijetkih zemnih elemenata kako bi se proizveli korišteni elementi.
Rijetki zemni elementi, osim skandijuma, teži su od željeza i proizvode ih nukleosintezom supernova ili s-procesom u zvijezdama gigantske asimptotske grane. U prirodi, spontana fisija uranijuma-238 proizvodi male količine radioaktivnog prometija, ali većina prometija se proizvodi sintetički u nuklearnim reaktorima.
Svjetske rezerve rijetkih zemalja
u najvažnije rezerve retkih zemalja U svijetu se nalaze u sljedećim zemljama:
- Kina: Ima najveće rezerve na svijetu, sa oko 44 miliona tona. Osim toga, najveći je proizvođač rijetkih zemalja.
- Vijetnam: Dom je ogromnim rezervama retkih zemalja, posebno duž severozapadne granice sa Kinom i duž istočne obale, od 22 miliona tona.
- Brazil i Rusija: Obje zemlje imaju rezerve od 21 MT.
- Indija: ima rezerve od 6,9 miliona tona.
- Australija: ima rezerve od 4,2 miliona tona.
- Sjedinjene Američke Države: Njegove rezerve iznose 2,3 miliona tona.
- Grenland: Izračunato je oko 1,5MT.
Važno je napomenuti da, iako neke zemlje imaju velike rezerve, njihova proizvodnja može biti niska iz različitih razloga...
A Evropa?
U Evropi su rezerve retkih zemalja oskudne, a uglavnom se nalaze na sljedećim mjestima:
- Suecia: Smatra se da ima najveću rezervu retkih zemalja u Evropi. Švedska državna rudarska kompanija LKAB identifikovala je nalazište u blizini grada Kirune, na severu zemlje, koje sadrži više od milion tona retkih zemalja.
- Finskoj i Portugalu: U ovim zemljama su takođe identifikovana mesta eksploatacije.
Što se tiče Španije, poznato je da rezerve retkih zemalja postoje, iako nisu detaljno istražene. Na primjer, ističu se Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra), a nedavno se mnogo priča o morskom dnu u poređenju sa stvarima na Kanarskim ostrvima. Neka od ovih mjesta još nisu eksploatirana, a rezerve koje postoje nisu poznate.U slučaju galicijskog rezervata, njegova eksploatacija je odbijena iz ekoloških razloga, a u slučaju Kanarskih ostrva, Maroko održava tenzije da preuzme ove eksploatacije...
Obrada i odvajanje
Rijetke zemlje se uglavnom dobijaju putem industrijski otvoreni kop., u nekim slučajevima dolazi do proizvodnje rijetkih zemalja kao nusproizvoda rudarenja željeza. Minerali koji sadrže rijetke zemlje javljaju se kao oksidi, pa se moraju preraditi da bi se dobili elementi:
- Vađenje rijetkih zemalja se odvija u otvorenim rudnicima, uz pomoć detonacija i teške mašinerije.
- Nakon ekstrakcije, mineral se drobi ili melje radi odgovarajuće obrade.
- Za odvajanje rude u okside mogu se koristiti metode luženja, taloženja i kristalizacije.
- Fizičko-hemijskim metodama vrši se rafiniranje oksida rijetkih zemalja u metalima različitog stepena čistoće.
- Legiranje retkih zemnih metala hemijskim procesima.
- Transformacija legura rijetkih zemalja u komponente koje se koriste u komercijalnim primjenama.
Vrste rijetkih zemalja
Prije svega, mora se reći da ih ima lake retke zemlje i teške retke zemlje. Laki, ili LREE, su zastupljeniji i sastoje se od lantana, cerijuma, prazeodimija, neodimijuma, prometija, samarija, europijuma i skandijuma. U slučaju teških, ili HREE, oni obično nisu tako obilni i imaju koncentracije gadolinija, terbija, disprozijuma, holmijuma, erbija, tulijuma, iterbija, lutecijuma i itrijuma.
Aplicaciones
Konačno, važno je znati koje su potencijalne aplikacije rijetkih zemalja kako bismo razumjeli njihov trenutni značaj:
- Katalizatori i magneti: Globalno, većina rijetkih zemnih elemenata koristi se za katalizatore i magnete visokih performansi (neodimijum), kao i za izradu specijalnih keramičkih materijala, stakla i za poliranje. Na primjer, cerij i lantan su važni katalizatori i koriste se u preradi nafte i kao aditivi za dizel. S druge strane, kada govorimo o magnetima, ne mislimo samo na konvencionalne magnete, već se oni koriste za primjene kao što su električni motori u hibridnim i električnim vozilima, generatori u nekim vjetroturbinama, tvrdi diskovi, prijenosna elektronika, mikrofoni i zvučnici.
- Proizvodnja legura i proizvodnja gorivih ćelija i nikl-metal hidridnih baterija: Cerij, lantan i neodimijum su važni u proizvodnji legura i u proizvodnji gorivih ćelija i nikl-metal hidridnih baterija.
- Elektronika: Cerijum, galijum i neodimijum su važni u elektronici i koriste se u proizvodnji LCD i plazma displeja, optičkih vlakana i lasera, te u medicinskom snimanju.
- Medicinske primjene, gnojiva i tretman vode: Koriste se kao markeri u medicinskim aplikacijama, đubrivima i u tretmanu vode.
- Poljoprivreda: koriste se u poljoprivredi za povećanje rasta biljaka, produktivnosti i otpornosti na stres očigledno bez negativnih efekata na ishranu ljudi i životinja. Osim toga, rijetki zemni elementi su aditivi stočnoj hrani, što je rezultiralo povećanom proizvodnjom, kao što su veće životinje i povećana proizvodnja jaja i mliječnih proizvoda.
- više: Upotreba je vrlo široka, na primjer, mogu se koristiti i za datiranje fosila, budući da se koncentracije rijetkih zemalja u stijenama samo sporo mijenjaju geohemijskim procesima, što ih čini korisnim za datiranje. Drugi primjeri su:
- Skandij se koristi za pravljenje svetla visokog intenziteta i kao sredstvo za praćenje za rafinerije nafte.
- Itrij se može dodati mnoštvu metalnih legura kako bi se poboljšala njihova svojstva.
- Lantan se koristi kao katalizator krekiranja nafte i kao aditiv za izradu nodularnog livenog gvožđa.
- Cerijum se može koristiti u raznim industrijama, od katalizatora za smanjenje zagađenja, do izduvnih gasova vozila, za proizvode za čišćenje i pigmente.
- Prazeodim se može legirati sa drugim metalima za stvaranje magneta za elektronske uređaje, ali i kao katalizator.
- Neodim se široko koristi za proizvodnju vrlo moćnih magneta, sa primenama kao što je u industriji elektromotora, iako se koristi i za kamere, optiku sa laserima itd.
- Prometijum se koristi u debljinama kao beta izvor, takođe kao pulsna baterija, može se pretvoriti u prenosivi izvor rendgenskih zraka itd.
- Samarijum se takođe koristi za proizvodnju trajnih magneta velike snage, za specijalna sočiva i materijala koji apsorbuju neutrone za nuklearne reaktore.
- Europijum je najreaktivniji metal retkih zemnih metala i nije uobičajen u praksi.
- Gadolinijum se koristi u medicini, za snimanje magnetnom rezonancom, kao i u mikrotalasnim pećnicama, televizorima u boji, pojačalima i profesionalnim audio sistemima.
- Terbijum se koristi za falsifikovanje određenih komponenti, za izradu elektronskih uređaja itd.
- Disprozij se koristi u magnetnim legurama na bazi neodima kako bi bile otpornije na demagnetizaciju na visokim temperaturama. Takođe se koristi u halogenim lampama na pražnjenje.
- Holmijum za elektronske uređaje, plazma ekrane, živine lampe, itd.
- Herbij koji se koristi za legure, elektronska pojačala, lasere itd.
- Tulij se koristi za rendgenske uređaje, lasere visokog dometa, keramičko-magnetne materijale itd.
- Iterbijum, uobičajen u metalurškoj industriji za legure sa gvožđem i čelikom, katalizatore, lasere i optička vlakna. Također u nuklearnoj medicini za liječenje određenih bolesti i radioterapija.
- Lutecij, koji se koristi kao katalizator u krekingu ugljovodonika u petrohemijskoj industriji, terapiji raka, itd.
Kao što vidite, fundamentalno za elektronsku industriju, posebno za proizvodnju keramičkih kondenzatora da ćete ih naći u mnogim PCB-ima...