Düsproosiummetall on pehme, läikiv-hõbedane haruldaste muldmetallide element (REE), mida kasutatakse püsimagnetites paramagneetilise tugevuse ja vastupidavuse tõttu kõrgel temperatuuril.
Omadused
- Aatomisümbol: sure
- Aatomarv: 66
- Elementide kategooria: metalli lantaaniid
- Aatomikaal: 162,50
- Sulamistemperatuur: 1412 ° C
- Keemispunkt: 2567 ° C
- Tihedus: 8,551g / cm3
- Vickersi kõvadus: 540 MPa
Omadused
Ehkki düsproosiummetall on õhutemperatuuril suhteliselt stabiilne, reageerib see külma veega ja lahustub kiiresti hapetega kiiresti. Vesinikfluoriidhappes moodustab raske haruldane muldmetall kaitsekihi düsproosiumfluoriidi (DyF3).
Pehme hõbedase metalli peamine rakendus on püsimagnetites. See on tingitud asjaolust, et puhas düsproosium on tugevalt paramagneetiline kõrgemal kui -93°C (-136°F), mis tähendab, et see on huvitatud magnetiline väljad laias temperatuurivahemikus.
Koos holmiumiga on düsprosiumil ka mis tahes elemendi suurim magnetiline moment (tõmbetugevus ja tõmbe suund, mida mõjutab magnetväli).
Dysprosiumi kõrge sulamistemperatuur ja neutroni neeldumise ristlõige võimaldavad seda kasutada ka tuumajuhtimisvarrastes.
Düsproosium töötab küll ilma sädemeid tekitamata, kuid seda ei kasutata kaubanduses puhta metalli ega konstruktsioonina sulamid.
Nagu teisedki lantaniidide (või haruldaste muldmetallide) elemendid, on düsproosium enamasti maagi kehades looduslikult seotud teiste haruldaste muldmetallidega.
Ajalugu
Prantsuse keemik Paul-Emile Lecoq de Boisbadran tunnistas düsproosiumit iseseisva elemendina 1886. aastal, kui ta analüüsis erbiumoksiidi.
ReE-de intiimsust peegeldades uuris de Boisbaudran algselt ebapuhta ütriumoksiidi, millest ta ammutas happe ja ammoniaagi abil erbiumi ja terbiumi. Erbiumoksiid ise sisaldas kaht muud elementi, holmiumi ja tuuliumit.
Kuna de Boisbaudran töötas oma kodus ära, hakkasid elemendid ilmnema nagu vene nukud ja pärast seda 32 happejärjestust ja 26 ammoniaagi sadestumist suutis de Boisbaudran tuvastada düsprosoumi ainulaadse elemendina. Ta nimetas uue elemendi kreeka sõna järgi düsprositoosid, mis tähendab 'raske saada'.
Elemendi puhtad vormid valmistas 1906. aastal Georges Urbain, samas kui puhta vormi (tänase päeva järgi) pärast io-vahetuse eraldamise väljatöötamist toodeti element alles 1950. aastal ja metallograafiline redutseerimise tehnikad: haruldaste muldmetallide uurimise pioneer Frank Harold Spedding ja tema meeskond Amesi laboris.
Amesi laboratooriumil koos mereväe lahingumoona laboratooriumiga oli keskne koht ka düsproosiumi ühe esimese suurema kasutamise, Terfenol-D väljatöötamisel. Magnetostriktiivset materjali uuriti 1970. aastatel ja hakati seda 1980. aastatel müüma mereväe sonarites, magneto-mehaanilistes andurites, ajamites ja muundurites kasutamiseks.
Dysprosiumi kasutamine püsimagnetites kasvas ka koos neodüümi-rauda-boor (NdFeB) magnetid 1980ndatel. General Motorsi ja Sumitomo Special Metals uuringud viisid esimese püsiva (samarium-koobalt) magnetid, mis olid välja töötatud 20 aastat varem.
3–6 protsenti massiprotsenti düsproosiumit NdFeB magneesiumsulamile suurendab magneti kõverus punkt ja sunnivus, parandades seeläbi stabiilsust ja jõudlust kõrgetel temperatuuridel, vähendades samal ajal ka demagnetization.
NdFeB magnetid on nüüd elektrooniliste rakenduste ja hübriidsõidukite standard.
REE-d, sealhulgas düsproosium, tõmbusid 2009. aastal ülemaailmse meedia tähelepanu keskpunkti, pärast seda, kui Hiina elementide ekspordi piirangud põhjustasid tarnete puudujääke ja investorite huvi metallide vastu. See omakorda tõi kaasa kiire hinnatõusu ja märkimisväärsed investeeringud alternatiivsete allikate arendamisse.
Tootmine
Hiljutine meedia tähelepanu, mille käigus uuriti ülemaailmset sõltuvust Hiina haruldaste haruldaste materjalide tootmisest, toob sageli esile asjaolu, et riigi osa maailmas moodustab umbes 90% haruldaste polüetüleentereftalaadi tootmisest.
Kuigi mitmed maagitüübid, sealhulgas monasiit ja bastnasiit, võivad sisaldada düsproosiumit, on kõige suurema allikaga sisalduva düsproosiumisisalduse protsent on Hiina Jiangxi provintsi ioonide adsorptsiooni savid ja Lõuna-Hiina ksenotimemaagid Malaisia.
Sõltuvalt maagi tüübist tuleb üksikute REE eraldamiseks kasutada mitmesuguseid hüdrometallurgilisi meetodeid. Vahustamine ja röstimine kontsentraadid on kõige levinum meetod haruldaste muldmetallide sulfaadi - lähteühendi - ekstraheerimiseks, mida saab järelikult töödelda ioonvahetuse teel nihkumine. Saadud düsproosiumioonid stabiliseeritakse seejärel fluoriga, moodustades düsproosiumfluoriidi.
Düsproosiumfluoriidi saab redutseerida metalli valuplokkideks, kuumutades kaltsiumi tantaaltiiglites kõrgel temperatuuril.
Düsproosiumi ülemaailmne tootmine piirdub umbes 1800 tonniga (sisaldas düsproosiumit) aastas. See moodustab vaid umbes 1% kõigist haruldastest muldmetallidest, mida igal aastal rafineeritakse.
Suurimate haruldaste muldmetallide tootjate hulka kuuluvad Baotou terasest haruldaste muldmetallide Hi-Tech Co., China Minmetals Corp ja Aluminium Corp. Hiina (CHALCO).
Rakendused
Vaieldamatult on düsproosumi suurim tarbija püsimagnetitööstus. Sellised magnetid domineerivad hübriid- ja elektrisõidukites kasutatavate ülitõhusate veomootorite, tuuleturbiinigeneraatorite ja kõvakettadraivide turul.
Kliki siia düsproosiumirakenduste kohta lisateavet.
Allikad:
Emsley, John. Looduse ehitusplokid: elementide A-Z juhend.
Oxford University Press; Uue väljaande väljaanne (sept. 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Düsproosiumi oluline roll tänapäevastes püsimagnetites. 17. jaanuar 2012.
Briti geoloogiakeskus. Haruldaste muldmetallide elemendid. November 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. "Kas Hiina haruldaste muldmetallide dünastia võib ellu jääda". Hiina tööstuslike mineraalide ja turgude konverents. Esitlus: 24. september 2013.
Jälgi Terence'i Google+