Vsebina
- Kaj so redki zemeljski elementi (REE)?
- Uporaba redkih zemeljskih elementov
- Kritične uporabe
- Izgledi za redke elemente Zemlje
Izdelava redkih zemeljskih elementov: Ta grafikon prikazuje zgodovino proizvodnje redkih zemeljskih elementov v metričnih tonah ekvivalenta redkega zemeljskega oksida med letoma 1950 in 2017. Jasno prikazuje, da so ZDA vstopile na trg sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja, ko je barvna televizija povečala povpraševanje. Ko je Kitajska v poznih 80. letih in v začetku devetdesetih let začela redko prodajati zelo nizke cene, so se rudniki v ZDA prisilno zaprli, ker niso mogli več prinašati dobička. Ko je Kitajska leta 2010 znižala izvoz, so se redke cene zemlje močno povečale. To je motiviralo novo proizvodnjo v ZDA, Avstraliji, Rusiji, na Tajskem, v Maleziji in drugih državah. V letu 2016 se je proizvodnja redkih zemlje v ZDA ustavila, saj je bil edini preostali rudnik dan na nego in vzdrževanje.
Periodična tabela REE: Redki zemeljski elementi so 15 elementov serije lantanidov in itrij. Skandij najdemo v večini nahajališč redkih zemeljskih elementov in ga včasih uvrščamo med redke zemeljske prvine. Slika avtor.
Kaj so redki zemeljski elementi (REE)?
Redko zemeljski elementi so skupina sedemnajstih kemičnih elementov, ki se pojavljajo skupaj v periodični tabeli (glej sliko). Skupino sestavljajo itrij in 15 lantanidnih elementov (lantan, cerijev, prazeodimij, neodim, promethij, samarij, evropij, gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, til, itterbij in lutecij). Skandij najdemo v večini nahajališč redkih zemeljskih elementov in ga včasih uvrščamo med redke zemeljske prvine. Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije vključuje skandij v njihovo opredelitev redkih zemeljskih elementov.
Redko zemeljski elementi so vse kovine, skupino pa pogosto imenujemo "redke zemeljske kovine." Te kovine imajo veliko podobnih lastnosti, zaradi česar jih pogosto najdemo v geoloških nahajališčih. Imenujejo jih tudi kot "redki zemeljski oksidi", ker se veliko od njih običajno prodaja kot oksidne spojine.
Uporaba redkozemeljskih elementov: Ta grafikon prikazuje uporabo redkozemeljskih elementov v ZDA v letu 2017. Veliko vozil uporablja katalizatorje redkih zemlje v svojih izpušnih sistemih za nadzor onesnaževanja zraka. Veliko število zlitin je z dodatkom redkih zemeljskih kovin bolj trpežno. Steklo, granit, marmor in dragi kamni so pogosto polirani s prahom cerijevega oksida. Številni motorji in generatorji vsebujejo magnete, izdelane z redko zemeljskimi elementi. Fosfor, ki se uporablja v digitalnih prikazovalnikih, monitorjih in televizorjih, je ustvarjen z redkimi zemeljskimi oksidi. Večina baterij za računalnik, mobilni telefon in električna vozila je izdelanih iz redkih kovin.
Uporaba redkih zemeljskih elementov
Redko zemeljske kovine in zlitine, ki jih vsebujejo, se uporabljajo v mnogih napravah, ki jih ljudje uporabljajo vsak dan, kot so računalniški pomnilnik, DVD-ji, polnilne baterije, mobilni telefoni, katalitični pretvorniki, magneti, fluorescenčna osvetlitev in še veliko več.
V zadnjih dvajsetih letih je prišlo do eksplozije po številnih predmetih, ki zahtevajo redke zemeljske kovine. Pred dvajsetimi leti je bilo v uporabi zelo malo mobilnih telefonov, danes pa se je število povečalo na dobrih 7 milijard. Uporaba redkozemeljskih elementov v računalnikih raste skoraj tako hitro kot mobilni telefoni.
Številne baterije za ponovno polnjenje so narejene z redkimi zemeljskimi spojinami. Povpraševanje po baterijah vodi povpraševanje po prenosnih elektronskih napravah, kot so mobilni telefoni, bralniki, prenosni računalniki in kamere.
Več kilogramov redkozemeljskih spojin je v baterijah, ki napajajo vsako električno vozilo in hibridno-električno vozilo. Kar zadeva energetsko neodvisnost, podnebne spremembe in druga vprašanja, ki spodbujajo prodajo električnih in hibridnih vozil, se bo povpraševanje po baterijah iz redkih zemeljskih spojin povečalo še hitreje.
Redke zemlje se uporabljajo kot katalizatorji, fosforji in polirne spojine. Uporabljajo se za nadzor onesnaževanja zraka, osvetljene zaslone na elektronskih napravah in poliranje stekla z optično kakovostjo. Pričakuje se, da bodo vsi ti izdelki deležni naraščajočega povpraševanja.
Druge snovi lahko nadomestimo z redko zemeljskimi elementi pri njihovih najpomembnejših namenih; vendar so ti nadomestki običajno manj učinkoviti in dragi.
Od petdesetih do začetka 2000-ih je bil cerijev oksid zelo priljubljen lapidarni lak. Bilo je poceni in zelo učinkovito. Nedavno zvišanje cen je skoraj odpravilo uporabo cerijevega oksida pri prebijanju kamnin in lapidarni umetnosti. Zdaj se uporabljajo druge vrste laka, kot sta aluminij in titanov oksid.
Kritične uporabe
Redki zemeljski elementi igrajo bistveno vlogo pri naši nacionalni obrambi. Vojska uporablja očala za nočno opazovanje, natančno vodeno orožje, komunikacijsko opremo, GPS opremo, baterije in drugo obrambno elektroniko. To daje ameriški vojski ogromno prednost. Redko zemeljske kovine so ključne sestavine za izdelavo zelo trdih zlitin, ki se uporabljajo v oklepnih vozilih in projektilih, ki se ob udarcu razbijejo.
Nadomestki se lahko uporabljajo za redke zemeljske elemente v nekaterih obrambnih aplikacijah; vendar ti nadomestki običajno niso tako učinkoviti in zmanjšujejo vojaško premoč. Več priložnosti redkih zemeljskih elementov je povzetih v priloženi tabeli.
Izgledi za redke elemente Zemlje
Globalno povpraševanje po avtomobilih, potrošniški elektroniki, energetsko učinkoviti razsvetljavi in katalizatorjih naj bi se v naslednjem desetletju hitro povečalo. Pričakuje se, da se bo povečalo povpraševanje po redkem zemeljskem magnetu, prav tako tudi povpraševanje po polnilnih baterijah. Z novim razvojem medicinske tehnologije naj bi se povečala uporaba kirurških laserjev, slikanje z magnetno resonanco in detektorji scintilacije pozitronske emisijske tomografije.
Redko zemeljski elementi se močno uporabljajo v vseh teh panogah, zato bi moralo povpraševanje po njih ostati veliko.