Oppia Dysprosium

Dysprosium-metalli on pehmeä, kiiltävä hopea harvinaisten maametallielementti (REE), jota käytetään kestomagneeteissa sen paramagneettisen lujuuden ja korkean lämpötilan kestävyyden vuoksi.

Ominaisuudet

• Atomic Symbol: Dy
• Atomic Number: 66
• Elementtityyppi: Lanthanidimetalli
• Atomipaino: 162. 50
• Sulamispiste: 1412 ° C
• Kiehumispiste: 2567 ° C
• Tiheys: 8. 551g / cm ³
• Vickers-kovuus: 540 MPa

Ominaisuudet

Vaikka ilman lämpötila pysyy suhteellisen vakaana, dysprosiummetalli reagoi kylmään veteen ja liukenee nopeasti kosketukseen hapon kanssa.

Vetyfluorihapossa raskas harvinaiset maametallit muodostavat kuitenkin dysprosiumfluoridin suojakerroksen (DyF ₃ ).

Pehmeä, hopeanvärinen metallin päähakemus on kestomagneetteja. Tämä johtuu siitä, että puhdas dysprosium on voimakkaasti paramagneettinen yli -93 ° C (-136 ° F), mikä merkitsee sitä, että magneettikenttiä houkutellaan laajalla lämpötila-alueella.

Yhdessä holmin kanssa dysprosiumilla on myös suurin magneettinen momentti (magneettikentän kärsimän lujuuden ja suuntauksen) jokaisesta elementistä.

Dysprosiumin korkean sulamislämpötilan ja neutronin absorptiopinta-alan ansiosta sitä voidaan käyttää myös ydinvoiman säätösauvoissa.

Vaikka dysprosium on kone ilman kipinöitä, sitä ei käytetä kaupallisesti puhtaana metallina tai rakenteellisina seoksina.

Muiden lantanidi (tai harvinaisten maametallien) elementtien tavoin dysprosium liittyy useimmiten luonnollisesti malmin runkoihin muiden harvinaisten maametallien kanssa.

Historia

Ranskalainen kemisti Paul-Emile Lecoq de Boisbadran tunnisti ensimmäisen kerran dysprosium itsenäisenä elementtinä vuonna 1886, kun hän analysoi erbiumoksidia.

REE: n intiimeä luontoa heijastaen de Boisbaudran tutkivat aluksi epäpuhdasta yttriumoksidia, josta hän pyysi erbiumia ja terbiumia hapolla ja ammoniakilla.

Erbiumoksidilla itsessään löydettiin kaksi muuta elementtiä, holmiumia ja tiuliumia.

Kun de Boisbaudran työskenteli poissa kotonaan, elementit alkoivat paljastaa itsensä kuin venäläiset nuket, ja sen jälkeen, kun 32 happosekvenssiä ja 26 ammoniakkipäästöä oli, Boisbaudran pystyi tunnistamaan dysprosiumin ainutlaatuiseksi elementiksi. Hän nimitti uuden elementin kreikkalaisen sanan dysprositos jälkeen, mikä tarkoittaa "vaikea saada".

Elementin puhtaampia muotoja valmisteli Georges Urbain vuonna 1906, kun taas elementin puhdasta muotoa (nykyisillä standardeilla) ei ole valmistettu vuoteen 1950, kun Frank Harold kehitti i-exchange-erotuksen ja metallografisen vähennystekniikan Harvinaisuus, harvinaisten maametallien tutkimuksen edelläkävijä, ja hänen tiiminsä Ames-laboratoriossa.

Ames-laboratorio yhdessä Naval Ordnance Laboratoryn kanssa oli keskeisessä asemassa kehittämässä ensimmäistä suurta käyttöä dysprosium Terfenol-D: lle.Magnetostriktiivistä materiaalia tutkittiin 1970-luvulla ja kaupallistettiin 1980-luvulla käytettäväksi merivoimien, magneto-mekaanisten anturien, toimilaitteiden ja muuntimien käytössä.

Dysprosiumin käyttö kestomagneeteissa kasvoi myös luomalla neodyymi-rauta-booria (NdFeB) magneetteja 1980-luvulla. General Motorsin ja Sumitomon erikoismetallien tutkimus johti näiden 20 vuotta aiemmin kehitettyjen ensimmäisten pysyvien (samarium-koboltti) magneettien vahvempien ja halvempien versioiden luomiseen.

NdFeB-magneettiseoksella lisättäessä 3-6 prosenttia dysprosiumia (painosta) lisää magneetin Curie-pistettä ja sitomiskykyä, mikä parantaa stabiilisuutta ja suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa vähentäen samalla demagnetisaatiota.

NdFeB-magneetit ovat nyt standardi sähköisissä sovelluksissa ja hybridiajoneuvoissa.

REE: t, mukaan lukien dysprosium, pantiin globaaleihin mediavalaisimiin vuonna 2009 sen jälkeen, kun alkuaineiden viennin rajat rajoitettiin, mikä johti toimitusten puutteisiin ja sijoittajien kiinnostukseen metalleista. Tämä puolestaan ​​johti hintojen nopeaan nousuun ja merkittäviin investointeihin vaihtoehtoisten lähteiden kehittämisessä.

Tuotanto

Viimeaikaiset tiedotusvälineet, jotka tutkivat maailmanlaajuista riippuvuutta kiinalaisesta REE-tuotannosta, korostavat usein sitä, että maassa on noin 90% globaalista REE-tuotannosta.

Vaikka useat malmityypit, mukaan lukien monatsiitti ja bastnasiitti, voivat sisältää dysprosiumia, lähteet, joissa suurin osa sisältämästä dysprosiumista, ovat Jiangxin maakunnan, Kiinan ja xenotime-malmien ionin adsorboivat savet Etelä-Kiinassa ja Malesiassa.

Riippuen malmityyppiin on käytettävä erilaisia ​​hydrometallurgisia menetelmiä yksittäisten REE: iden uuttamiseksi. Väriaineiden vaahdotus ja paahtaminen on tavallisimmin harvinainen maasulfaatti-uutetta, esiasteen yhdistettä, jota voidaan tämän vuoksi käsitellä ioninvaihdon siirtymällä. Tulokseksi saadut dysprosiumioniet stabiloituvat sitten fluorilla disprosiumfluoridin muodostamiseksi.

Dysprosiumfluoridia voidaan vähentää metalli-valanteiksi lämmittämällä kalsiumia korkeissa lämpötiloissa tantaaliupokkaissa.

Dysprosiumin maailmanlaajuinen tuotanto on rajoitettu noin 1800 metriseen tonniin (sisältää dysprosiumia) vuosittain. Tämä merkitsee vain noin 1 prosenttia kaikista harvinainen maa jalostetaan joka vuosi.

Suurimmat harvinaisten maametallien tuottajat ovat Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., Kiina Minmetals Corp. ja Kiinan Aluminium Corp. (CHALCO).

Sovellukset

Dysprosiumin suurin kuluttaja on pitkälti kestomagneettiteollisuus. Tällaiset magneetit hallitsevat hybridi- ja sähköajoneuvoissa, tuuliturbiinigeneraattoreissa ja kovalevyissä käytettävien tehokkaiden vetomoottoreiden markkinoilla.

Napsauta tästä saadaksesi lisätietoja dysprosium-sovelluksista.

_Lähteet:

_{Emsley, John. Luonnon rakennusosat: A-Z-opas elementeille .
Oxford University Press; Uusi versio (14.9.2011)
Arnold Magnetic Technologies. Dysprosiumin tärkeä rooli nykyaikaisissa pysyväismagneereissa . 17. tammikuuta 2012.
British Geological Survey. Harvinaiset maapallon elementit . Marraskuu 2011.
URL: www. mineralsuk. com
Kingsnorth, Prof. Dudley "Voiko Kiinan harvinainen maasto-dynastiikka selviytyä". Kiinan Industrial Minerals & Markets -konferenssi. Esittely: 24. syyskuuta 2013.}

_{Seuraa Terence Google+ -palvelussa}