Λάβετε πληροφορίες σχετικά με την ιστορία, την παραγωγή, τις εφαρμογές αυτού του μαλακού μετάλλου
Το μέταλλο Δυσπρόσου είναι ένα μαλακό, λαμπερό-ασημένιο στοιχείο σπάνιας γης (REE) που χρησιμοποιείται σε μόνιμους μαγνήτες λόγω της παραμαγνητικής του αντοχής και της ανθεκτικότητας σε υψηλή θερμοκρασία.
Ιδιότητες
- Ατομικό σύμβολο: Dy
- Ατομικός αριθμός: 66
- Στοιχείο Κατηγορία: Μεταλλική λανθανίδη
- Ατομικό Βάρος: 162,50
- Σημείο τήξης: 1412 ° C
- Σημείο ζέσεως: 2567 ° C
- Πυκνότητα: 8,551 g / cm3
- Σκληρότητα Vickers: 540 ΜΡα
Χαρακτηριστικά
Ενώ είναι σχετικά σταθερό στον αέρα σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, το μέταλλο δυσψρώου θα αντιδράσει με κρύο νερό και θα διαλύεται γρήγορα σε επαφή με οξέα.
Εντούτοις, στο υδροφθορικό οξύ, το βαρύ μέταλλο σπανίων γαιών θα σχηματίσει ένα προστατευτικό στρώμα φθοριούχου δυσδρόζου (DyF 3 ).
Η κύρια εφαρμογή του μαλακού, ασημί χρώματος μέταλλο είναι σε μόνιμους μαγνήτες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το καθαρό δυσπρόσιο είναι ισχυρά παραμαγνητικό πάνω από -93 ° C (-136 ° F), που σημαίνει ότι προσελκύεται από μαγνητικά πεδία σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.
Μαζί με το όλμιο, το δυσπρόσιο έχει επίσης την υψηλότερη μαγνητική ροπή (την ισχύ και την κατεύθυνση της έλξης που επηρεάζεται από ένα μαγνητικό πεδίο) οποιουδήποτε στοιχείου.
Η υψηλή θερμοκρασία τήξης του Dysprosium και η διατομή απορρόφησης νετρονίων επιτρέπουν επίσης τη χρήση του σε ράβδους πυρηνικού ελέγχου.
Ενώ το δυσψρώμιο θα λειτουργεί χωρίς σπινθήρα, δεν χρησιμοποιείται εμπορικά ως καθαρό μέταλλο ή σε δομικά κράματα .
Όπως και άλλα στοιχεία λανθανιδίου (ή σπανίων γαιών), το δυσδρόδιο συνηθέστερα συσχετίζεται φυσιολογικά με οργανισμούς μετάλλων με άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών.
Ιστορία
Ο γάλλος χημικός Paul-Emile Lecoq de Boisbadran αναγνώρισε για πρώτη φορά το δυσπρόσιο ως ανεξάρτητο στοιχείο το 1886 ενώ ανέλυε το οξείδιο του erbium.
Αντανακλώντας την οικειότητα των REEs, ο de Boisbaudran αρχικά διερεύνησε το ακάθαρτο οξείδιο του υττρίου, από το οποίο εφάρμοσε το έρβιο και το τερβιο χρησιμοποιώντας οξύ και αμμωνία.
Το ίδιο το οξείδιο του έρβιου βρέθηκε να φιλοξενεί άλλα δύο στοιχεία, το περλίμιο και το θούλιο.
Καθώς ο De Boisbaudran εργάστηκε μακριά στο σπίτι του, τα στοιχεία άρχισαν να αποκαλύπτονται σαν ρωσικές κούκλες, και μετά από 32 αλληλουχίες οξέων και 26 κατακρημνισμάτων αμμωνίας, ο de Boisbaudran κατάφερε να αναγνωρίσει το δψπρόσιο σαν ένα μοναδικό στοιχείο. Ονομάστηκε το νέο στοιχείο μετά την ελληνική λέξη dysprositos , που σημαίνει «δύσκολο να πάρει».
Οι καθαρότερες μορφές του στοιχείου προετοιμάστηκαν το 1906 από τον Georges Urbain, ενώ μια καθαρή μορφή (με τα σημερινά πρότυπα) του στοιχείου δεν δημιουργήθηκε μέχρι το 1950, μετά την ανάπτυξη τεχνικών διαχωρισμού i-ανταλλαγής και μεταλλογραφικής αναγωγής από τον Frank Harold Spedding πρωτοπόρος της έρευνας σπάνιων γαιών και της ομάδας του στο εργαστήριο Ames.
Το Εργαστήριο Ames, μαζί με το Εργαστήριο Ναυτικών Αρχαιοτήτων, ήταν επίσης κεντρικό στην ανάπτυξη μιας από τις πρώτες σημαντικές χρήσεις του δυσπροζίου, Terfenol-D. Το μαγνητοσυστολικό υλικό ερευνήθηκε κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970 και εμπορευματοποιήθηκε στη δεκαετία του 1980 για χρήση σε ναυτικά ηχοσυστήματα, μαγνητομηχανικούς αισθητήρες, ενεργοποιητές και μετατροπείς.
Η χρήση του Dysprosium σε μόνιμους μαγνήτες αυξήθηκε επίσης με τη δημιουργία μαγνητών νεοδυμίου- σιδήρου - βορίου (NdFeB) τη δεκαετία του 1980. Οι έρευνες της General Motors και της Sumitomo Special Metals οδήγησαν στη δημιουργία αυτών των ισχυρότερων, φθηνότερων εκδόσεων των πρώτων μόνιμων (μαγνητών σαμαρίου- κοβαλτίου ) που αναπτύχθηκαν 20 χρόνια νωρίτερα.
Η προσθήκη από 3 έως 6 τοις εκατό δυσπρόσσιου (κατά βάρος) στο μαγνητικό κράμα NdFeB αυξάνει το σημείο Curie του μαγνήτη και τη συνεκτικότητα, βελτιώνοντας έτσι τη σταθερότητα και την απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ παράλληλα μειώνει την απομαγνητισμό.
Οι μαγνήτες NdFeB αποτελούν πλέον το πρότυπο στις ηλεκτρονικές εφαρμογές και τα υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα.
Τα REEs, συμπεριλαμβανομένου του δυσπροσίου, έρχονται στο προσκήνιο των παγκόσμιων μέσων μαζικής ενημέρωσης το 2009, αφού τα όρια των κινεζικών εξαγωγών των στοιχείων οδήγησαν σε ελλείψεις εφοδιασμού και το ενδιαφέρον των επενδυτών για τα μέταλλα. Αυτό, με τη σειρά του, οδήγησε σε ταχέως αυξανόμενες τιμές και σημαντικές επενδύσεις στην ανάπτυξη εναλλακτικών πηγών.
Παραγωγή
Η πρόσφατη προσοχή των μέσων ενημέρωσης που εξετάζει την παγκόσμια εξάρτηση από την κινεζική παραγωγή REE υπογραμμίζει συχνά το γεγονός ότι η χώρα αντιπροσωπεύει περίπου το 90% της παγκόσμιας παραγωγής REE.
Ενώ διάφοροι τύποι ορυκτών, συμπεριλαμβανομένου του monazite και του bastnasite, μπορεί να περιέχουν δυσπρόσιο, οι πηγές με το υψηλότερο ποσοστό περιεχόμενου dysprosium είναι οι άργιλοι προσρόφησης ιόντων της επαρχίας Jiangxi, της Κίνας και των μεταλλευμάτων xenotime στη Νότια Κίνα και τη Μαλαισία.
Ανάλογα με τον τύπο του μεταλλεύματος, πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια ποικιλία υδρομεταλλουργικών τεχνικών για την εξαγωγή μεμονωμένων REE. Η επίπλευση και το ψήσιμο των συμπυκνωμάτων από αφρό είναι η πλέον συνηθισμένη μέθοδος εκχύλισης θειικής σπανίας γης, μιας πρόδρομης ένωσης που μπορεί κατά συνέπεια να υποβληθεί σε επεξεργασία με μετατόπιση ιοντοανταλλαγής. Τα προκύπτοντα ιόντα δυσπροζίου στη συνέχεια σταθεροποιούνται με φθόριο για να σχηματίσουν φθοριούχο δυσψρώμιο.
Το φθορίδιο του δυσψρώου μπορεί να μειωθεί σε πλινθώματα μετάλλου με θέρμανση με ασβέστιο σε υψηλές θερμοκρασίες σε χωνευτήρια τανταλίου.
Η παγκόσμια παραγωγή δυσψρώματος περιορίζεται σε περίπου 1800 μετρικούς τόνους (που περιέχει δυσπρόσιο) ετησίως. Αυτό αντιπροσωπεύει μόνο περίπου το 1 τοις εκατό του συνόλου των σπάνιων γαιών εκλεπτυσμένο κάθε χρόνο.
Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν την Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., την Κίνα Minmetals Corp. και την Αλουμίνιο Corp. της Κίνας (CHALCO).
Εφαρμογές
Μέχρι στιγμής, ο μεγαλύτερος καταναλωτής δυσπροζίου είναι η βιομηχανία μόνιμων μαγνητών. Τέτοιοι μαγνήτες κυριαρχούν στην αγορά κινητήρων έλξης υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα, γεννήτριες ανεμογεννητριών και μονάδες σκληρών δίσκων.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με τις εφαρμογές dysprosium.
Πηγές:
Emsley, John. Τα οικοδομικά τετράγωνα της φύσης: Ένας οδηγός AZ για τα στοιχεία .
Oxford University Press; Έκδοση νέας έκδοσης (14 Σεπτεμβρίου 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Ο σημαντικός ρόλος του δυσψρώματος στους σύγχρονους μόνιμους μαγνήτες . 17 Ιανουαρίου 2012.
Βρετανική Γεωλογική Έρευνα. Στοιχεία σπάνιων γαιών . Νοέμβριος 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Καθ. Dudley. "Μπορεί να επιζήσει η δυναστεία των σπάνιων γαιών της Κίνας". Συνδιάσκεψη Βιομηχανικών Ορυκτών και Αγορών της Κίνας. Παρουσίαση: 24 Σεπτεμβρίου 2013.
Ακολουθήστε το Terence στο Google+