Obsah
- Čo sú prvky vzácnych zemín (REE)?
- Použitie prvkov vzácnych zemín
- Použitie kritickej obrany
- Výzva Zeme Zeme
Výroba prvkov vzácnych zemín: Tento graf ukazuje históriu výroby prvkov vzácnych zemín v metrických tonách ekvivalentov oxidu vzácnych zemín medzi rokmi 1950 a 2017. Jasne ukazuje vstup Spojených štátov na trh v polovici 60. rokov, keď dopyt po farebnej televízii explodoval. Keď Čína koncom 80. a začiatkom 90. rokov začala predávať vzácne zeminy za veľmi nízke ceny, boli dolu v Spojených štátoch nútené zatvárať, pretože už nemohli dosahovať zisk. Keď Čína v roku 2010 znížila vývoz, ceny vzácnych zemín prudko stúpali. To motivovalo novú produkciu v Spojených štátoch, Austrálii, Rusku, Thajsku, Malajzii a ďalších krajinách. V roku 2016 sa výroba vzácnych zemín v Spojených štátoch zastavila, keďže jediná zvyšná baňa bola umiestnená na starostlivosť a údržbu.
Periodická tabuľka REE: Prvky vzácnych zemín sú prvkami série 15 lanthanidov plus ytrium. Škandium sa nachádza vo väčšine ložísk prvkov vzácnych zemín a niekedy je klasifikované ako prvok vzácnych zemín. Obrázok autora.
Čo sú prvky vzácnych zemín (REE)?
Prvky vzácnych zemín sú skupinou sedemnástich chemických prvkov, ktoré sa vyskytujú spolu v periodickej tabuľke (pozri obrázok). Táto skupina pozostáva z ytria a 15 lanthanidových prvkov (lantán, cér, praseodym, neodym, prométium, samárium, europium, gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium a lutécium). Škandium sa nachádza vo väčšine ložísk prvkov vzácnych zemín a niekedy je klasifikované ako prvok vzácnych zemín. Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie zahŕňa do definície prvkov vzácnych zemín škandium.
Prvkami vzácnych zemín sú všetky kovy a táto skupina sa často označuje ako „kovy vzácnych zemín“. Tieto kovy majú veľa podobných vlastností, ktoré často spôsobujú, že sa nachádzajú v geologických ložiskách. Nazývajú sa aj oxidy vzácnych zemín, pretože mnohé z nich sa zvyčajne predávajú ako oxidové zlúčeniny.
Použitie prvkov vzácnych zemín: Tento graf ukazuje použitie prvkov vzácnych zemín v Spojených štátoch v roku 2017. Mnoho vozidiel používa katalyzátory vzácnych zemín vo svojich výfukových systémoch na kontrolu znečistenia ovzdušia. Pridaním kovov vzácnych zemín sa odolnosť veľkého počtu zliatin stáva trvanlivejšou. Sklo, žula, mramor a drahé kamene sa často leštia práškovým oxidom céru. Mnoho motorov a generátorov obsahuje magnety vyrobené z prvkov vzácnych zemín. Fosfory používané v digitálnych displejoch, monitoroch a televízoroch sa vyrábajú s oxidmi vzácnych zemín. Väčšina batérií pre počítače, mobilné telefóny a elektrické vozidlá sa vyrába z kovov vzácnych zemín.
Použitie prvkov vzácnych zemín
Kovy a zliatiny vzácnych zemín, ktoré ich obsahujú, sa používajú v mnohých zariadeniach, ktoré ľudia používajú každý deň, napríklad v počítačovej pamäti, DVD, nabíjateľných batériách, mobilných telefónoch, katalyzátoroch, magnetoch, žiarivkách a oveľa viac.
Počas posledných dvadsiatich rokov došlo k výbuchu dopytu po mnohých položkách, ktoré vyžadujú kovy vzácnych zemín. Pred dvadsiatimi rokmi sa používalo veľmi málo mobilných telefónov, ale ich počet sa dnes zvýšil na vyše 7 miliárd. Používanie prvkov vzácnych zemín v počítačoch sa rozrástlo takmer rovnako rýchlo ako mobilné telefóny.
Mnoho nabíjateľných batérií sa vyrába so zlúčeninami vzácnych zemín. Dopyt po batériách je poháňaný dopytom po prenosných elektronických zariadeniach, ako sú mobilné telefóny, čítačky, prenosné počítače a fotoaparáty.
Niekoľko libier zlúčenín vzácnych zemín je v batériách, ktoré poháňajú každé elektrické vozidlo a hybridné elektrické vozidlo. Pokiaľ ide o energetickú nezávislosť, zmenu podnebia a ďalšie problémy, ktoré poháňajú predaj elektrických a hybridných vozidiel, dopyt po batériách vyrobených zo zlúčenín vzácnych zemín bude stúpať ešte rýchlejšie.
Ako katalyzátory, fosfory a leštiace zlúčeniny sa používajú vzácne zeminy. Používajú sa na reguláciu znečistenia ovzdušia, osvetlené obrazovky elektronických zariadení a na leštenie skla optickej kvality. Očakáva sa, že všetky tieto výrobky zažijú rastúci dopyt.
Prvky vzácnych zemín môžu byť pri najdôležitejších použitiach nahradené inými látkami; tieto náhrady sú však zvyčajne menej efektívne a nákladné.
Oxid ceričitý bol od 50-tych rokov do začiatku 2000-tych rokov veľmi populárnym lapidárnym lakom. Bolo to lacné a veľmi efektívne. Nedávne zvýšenie cien takmer vylúčilo použitie oxidu ceričitého pri omývaní hornín a pri lapidárii. Namiesto toho sa v súčasnosti používajú iné druhy poľských výrobkov, ako je hliník a oxid titaničitý.
Použitie kritickej obrany
Prvky vzácnych zemín zohrávajú v našej národnej obrane zásadnú úlohu. Armáda používa ochranné okuliare pre nočné videnie, precízne vedené zbrane, komunikačné vybavenie, vybavenie GPS, batérie a ďalšiu obrannú elektroniku. Tieto poskytujú armáde Spojených štátov obrovskú výhodu. Kovy vzácnych zemín sú kľúčovými prísadami na výrobu veľmi tvrdých zliatin používaných v obrnených vozidlách a projektiloch, ktoré sa pri náraze rozbijú.
Náhradníky sa môžu použiť v prípade prvkov vzácnych zemín v niektorých obranných aplikáciách; tieto náhrady však zvyčajne nie sú také účinné a to znižuje vojenskú nadradenosť. V priloženej tabuľke je zhrnuté niekoľko použití prvkov vzácnych zemín.
Výzva Zeme Zeme
Očakáva sa, že globálny dopyt po automobiloch, spotrebnej elektronike, energeticky účinnom osvetlení a katalyzátoroch v nasledujúcom desaťročí prudko vzrastie. Očakáva sa, že sa zvýši dopyt po magnetoch vzácnych zemín, ako aj dopyt po nabíjateľných batériách. Očakáva sa, že nový vývoj v lekárskej technike zvýši používanie chirurgických laserov, zobrazovanie magnetickou rezonanciou a scintilačné detektory pozitrónovej emisnej tomografie.
Vo všetkých týchto odvetviach sa prvky vzácnych zemín vo veľkej miere používajú, takže dopyt po nich by mal zostať vysoký.