¿Cuáles son los usos de las tierras raras?

Las tierras raras se denominan "oro" en la industria. Debido a sus excelentes propiedades ópticas, electromagnéticas y otras propiedades físicas, se puede combinar con otros materiales para formar una variedad de nuevos materiales con diferentes propiedades. Su efecto más significativo es mejorar enormemente la calidad y el rendimiento de otros productos. Por ejemplo, se mejorará enormemente el rendimiento táctico del acero, las aleaciones de aluminio, las aleaciones de magnesio y las aleaciones de titanio utilizadas para fabricar tanques, aviones y misiles.

Las tierras raras también son lubricantes para muchas industrias de alta tecnología, como la electrónica, el láser, la industria nuclear y la superconductividad. Una vez que la tecnología de tierras raras se utilice en el ejército, inevitablemente se producirá un salto en la tecnología militar. En cierto sentido, el control abrumador del ejército estadounidense en varias guerras locales después de la Guerra Fría se debió a sus ventajas en el campo de la tecnología de tierras raras.

2. Industria metalúrgica

Agregar metales de tierras raras o fluoruros y siliciuros al acero puede desempeñar el papel de refinar, desulfurar y neutralizar impurezas nocivas con puntos de fusión bajos y puede mejorar el corte del acero. rendimiento; la aleación de ferrosilicio de tierras raras y la aleación de ferrosilicio y magnesio de tierras raras se utilizan como agentes nodularizantes para producir hierro dúctil de tierras raras. Se utilizan ampliamente en automóviles, tractores, motores diésel y otras industrias de fabricación de maquinaria porque son particularmente adecuados para la producción de complejos. Hierro dúctil con requerimientos especiales. Agregar metales de tierras raras a aleaciones no ferrosas como magnesio, aluminio, cobre, zinc y níquel puede mejorar las propiedades físicas y químicas de la aleación y mejorar las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y alta temperatura de la aleación.

3. Industria petroquímica

Los catalizadores de tamiz molecular de tierras raras tienen las ventajas de una alta actividad, buena selectividad y una fuerte resistencia al envenenamiento por metales pesados, y pueden reemplazar los catalizadores de silicato de aluminio en el petróleo. proceso de craqueo catalítico.

En el proceso de síntesis de amoníaco, se utiliza una pequeña cantidad de nitrato de tierras raras como cocatalizador, y su capacidad de procesamiento de gas es 1,5 veces mayor que la del catalizador de níquel-aluminio en el proceso de síntesis de caucho de butadieno; y caucho de isopreno, se utilizan naftenos de tierras raras como catalizador de sal-triisobutilaluminio, el producto resultante tiene las ventajas de un rendimiento excelente, menor adherencia al equipo, operación estable y un proceso de posprocesamiento corto. Los óxidos complejos de tierras raras también se pueden utilizar como catalizadores para purificar los gases de escape de los motores de combustión interna, y el naftenato de cerio también se puede utilizar como secador de pintura.

4. Vidrio cristalizado

Incluye principalmente los siguientes aspectos: cerámica superconductora, cerámica piezoeléctrica, cerámica conductora, cerámica dieléctrica y cerámica sensible.

Los óxidos de tierras raras o los concentrados de tierras raras procesados ​​se pueden utilizar ampliamente como polvo de pulido para pulir vidrio óptico, lentes de gafas, tubos de imagen, tubos de osciloscopio, vidrio plano, plásticos y vajillas de metal en el proceso de fusión de vidrio; En el vidrio, el fuerte efecto de oxidación de la ceria sobre el hierro se puede utilizar para reducir el contenido de hierro en el vidrio, logrando así el propósito de desverdizar el vidrio;

La adición de óxidos de tierras raras se puede utilizar para Producimos vidrio óptico y vidrio especial para diferentes propósitos, incluido vidrio que puede dejar pasar los rayos infrarrojos y absorber los rayos ultravioleta, vidrio resistente a los ácidos y al calor, y vidrio a prueba de rayos X. Agregar tierras raras a los esmaltes y esmaltes cerámicos puede reducir la fragmentación del esmalte y hacer que los productos muestren diferentes colores. Se usa ampliamente en la industria cerámica.

Con el desarrollo de la ciencia de los materiales, las cerámicas compuestas funcionales han atraído mucha atención en los últimos años, y el dopaje con tierras raras también ha logrado grandes avances en el desarrollo y la investigación de las cerámicas compuestas funcionales. Chen Ang y otros de la Universidad de Zhejiang utilizaron el método de preparación convencional de cerámicas funcionales para componer YBa2Cu3O7-x con cerámica ferroeléctrica BaTiO3, y obtuvieron cerámicas funcionales compuestas del sistema YBa2Cu3O7-x-BaTiO3 con propiedades ferroeléctricas y superconductoras. Sus propiedades conductoras son consistentes con el comportamiento conductor tridimensional y es superconductor cuando el contenido de YBa2Cu3O7-x es alto.

Zhou Dongxiang, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, señaló que las cerámicas funcionales compuestas de las series LaCoO3-SrCoO3 y Lacro 3-SrCoO 3 se pueden utilizar como materiales de electrodos y materiales sensibles a los gases para motores magnetohidrodinámicos. En la cerámica compuesta termosensible NTC NiMn2O4-LaCrO3, la fase conductora del nuevo compuesto LaMnO3 determina las principales propiedades de la cerámica.

La cerámica inteligente hace referencia a una cerámica funcional con características de autodiagnóstico, autorregulación, autorrecuperación y autoconversión. Las cerámicas de titanato de circonato de plomo (PLZT) obtenidas añadiendo lantano de tierras raras a las cerámicas de titanato de circonato de plomo (PZT) no solo son una excelente cerámica electroóptica, sino que también se convierten en cerámicas inteligentes.

El concepto de materiales cerámicos inteligentes aboga por un nuevo concepto de desarrollo y diseño de materiales cerámicos, que es extremadamente beneficioso para ampliar la aplicación de tierras raras en la cerámica funcional moderna. Investigaciones recientes también muestran que las tierras raras también desempeñan un papel único en nuevos materiales cerámicos como las biocerámicas y las cerámicas antibacterianas. Dado que los elementos de tierras raras pueden crear sinergia con elementos de transición como la plata, el zinc y el cobre, el fosfato compuesto de tierras raras desarrollado puede generar una gran cantidad de radicales hidroxilo en la superficie de la cerámica, mejorando así las propiedades antibacterianas de la cerámica.

Los pigmentos cerámicos de tierras raras se refieren principalmente a la combinación de cinco tonos de pigmentos cerámicos de tierras raras a base de circonio.

Puede utilizarse como material decorativo para la construcción de cerámicas como baldosas esmaltadas, revestimientos exteriores y pavimentos. , especialmente adecuado para la decoración de colores de productos cerámicos sanitarios, y también se puede utilizar como base de color para colores de porcelana sobre vidriado, sobre vidriado y bajo vidriado. Utilizando óxido de circonio y sílice como materiales de matriz, elementos de transición y elementos de tierras raras como colorantes compuestos, agregando una pequeña cantidad de mineralizador y reacción en fase sólida a 900 ~ 1150 °C para sintetizar pigmentos cerámicos de colores compuestos de tierras raras a base de circonio. Sus principales indicadores técnicos son los siguientes: el tono es rojo, amarillo, azul, verde, gris, estabilidad ≤1280 ℃, máximo hasta 1300 ℃), la atmósfera adaptable es una llama oxidante, el tamaño de partícula es inferior a 15 μm, no inferior a 92, cero material nuevo.

Los materiales magnéticos permanentes de cobalto y NdFeB de tierras raras tienen alta remanencia, alta coercitividad y alta energía magnética, y se utilizan ampliamente en las industrias electrónica y aeroespacial. Los monocristales y policristales de ferrita tipo granate compuestos de óxidos puros de tierras raras y óxidos de hierro se utilizan en las industrias de microondas y electrónica. El vidrio de neodimio hecho de granate de itrio y aluminio y óxido de neodimio de alta pureza se puede utilizar como material láser sólido; el hexaboruro de tierras raras se puede utilizar para fabricar materiales catódicos de lantano y níquel, que es un material de almacenamiento de hidrógeno desarrollado recientemente en la década de 1970.

El cromato de lantano es un material termoeléctrico de alta temperatura; actualmente, todos los países del mundo pueden obtener superconductores hechos de óxido a base de bario modificado por bario, itrio, cobre y oxígeno en la zona de temperatura del nitrógeno líquido. logrando avances superconductores en el desarrollo de materiales. Además, las tierras raras también se utilizan ampliamente en fuentes de iluminación, fósforos para televisores de proyección, fósforos para pantallas intensificadoras, fósforos de tres colores primarios y polvos para lámparas de copia en la agricultura; la aplicación de una pequeña cantidad de nitrato de tierras raras a los cultivos de campo puede aumentar los rendimientos en un 5; hasta el 10%; en la industria textil, los cloruros de tierras raras también se utilizan ampliamente en el curtido y teñido de pieles, el teñido de lana y el teñido de alfombras.

5. Agricultura

Los resultados muestran que los elementos de tierras raras pueden aumentar el contenido de clorofila de las plantas, mejorar la fotosíntesis, promover el desarrollo de las raíces y aumentar la absorción de nutrientes por parte de las raíces. Las tierras raras también pueden promover la germinación de las semillas, aumentar la tasa de germinación de las semillas y promover el crecimiento de las plántulas. Además de las funciones principales anteriores, también tiene la capacidad de mejorar la resistencia a las enfermedades, al frío y a la sequía de ciertos cultivos.

Un gran número de estudios también han demostrado que el uso de concentraciones adecuadas de elementos de tierras raras puede promover la absorción, transformación y utilización de nutrientes por las plantas. Cuando las semillas del maíz se cubren con tierras raras, las etapas de plántula y unión son de 1 a 2 días antes que el control, la altura de la planta aumenta en 0,2 metros y la semilla es de 3 a 5 días antes que el control. lleno y el rendimiento aumenta en 14. Cuando las semillas de soja se cubren con tierras raras, las plántulas emergen un día antes, el número de vainas por planta aumenta de 14,8 a 26,6, el número de tres vainas aumenta y el rendimiento aumenta de 14,5 a 20,0. La pulverización de tierras raras puede aumentar el contenido de Vc, el contenido total de azúcar y la relación azúcar-ácido de las manzanas y los cítricos, y promover la coloración de las frutas y su maduración temprana. También puede inhibir la intensidad de la respiración durante el almacenamiento y reducir la tasa de descomposición.

Datos ampliados:

Tierras raras es el nombre general de 17 elementos metálicos, incluidas la serie de los lantánidos, el escandio y el itrio, en la tabla periódica química. Hay 250 minerales de tierras raras en la naturaleza. El químico finlandés Gadolin fue el primero en descubrir las tierras raras. En 1794, el primer "elemento" de tierras raras (tierra de itrio o Y2O3) se aisló de un mineral pesado similar al asfalto. Dado que en el siglo XVIII se descubrieron muy pocos minerales de tierras raras, sólo una pequeña cantidad de óxidos insolubles en agua podían prepararse mediante métodos químicos. Históricamente, tradicionalmente se les llamaba "tierra", de ahí el nombre de tierras raras.

Se pueden producir diferentes características basadas en la estructura de la capa electrónica y las propiedades físicas y químicas de los elementos de tierras raras, así como su estado de aparición en minerales y diferentes radios iónicos.

Las tierras raras ligeras incluyen lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio y neodimio.

Las tierras raras pesadas incluyen gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, escandio e itrio.

Clasificados por características minerales:

Grupo del cerio (tierras raras ligeras) - lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario y europio;

Grupo itrio ( Tierras raras pesadas): gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio y escandio.

Clasificación por extracción y separación:

Tierras raras ligeras (P204 extracción con ácido débil) - lantano, cerio, praseodimio, neodimio

Tierras raras medias (P204); Extracción de baja acidez) - samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio;

Elementos de tierras raras pesadas (extracción ácida en P204) - holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio e itrio.

En su apogeo, las reservas de tierras raras de China representaban el 71,1% del total mundial, y actualmente representan menos del 23%.

Las reservas de tierras raras de China cayeron un 37% entre 1996 y 2009, dejando sólo 27 millones de toneladas. Según el ritmo de producción actual, las reservas medianas y pesadas de tierras raras de China sólo pueden durar entre 15 y 20 años, y tendrán que importarse del extranjero para satisfacer la demanda interna alrededor de 2040-2050.

China no es el único país del mundo que posee tierras raras, pero ha asumido el papel de suministrarlas al mundo durante las últimas décadas, lo que ha provocado la destrucción de su entorno natural y el agotamiento. de sus propios recursos.

Japón comenzó a buscar recursos de tierras raras en todo el mundo que pudieran sustituir a China. Tokio planea invertir 654.3802 millones de dólares para mejorar el suministro de tierras raras. Japón ha llegado a un acuerdo con Mongolia Inazuma para comenzar a desarrollar los recursos de tierras raras del país a partir de este mes. Corea del Sur, otro gran consumidor de tierras raras, tiene planes similares. A principios de este mes, Corea del Sur anunció una inversión de 654,38 05 millones de dólares para reservar 654,38 0200 toneladas de tierras raras hasta el año 2065.438 06.

Materiales de referencia:

Enciclopedia Baidu-Tierras Raras