Dysproz metal jest miękkim, połyskującym srebrem pierwiastek ziem rzadkich (REE) stosowany w magnesach trwałych ze względu na jego wytrzymałość paramagnetyczną i wytrzymałość na wysokie temperatury.
Nieruchomości
- Symbol atomowy: Dy
- Liczba atomowa: 66
- Kategoria pierwiastka: metal lantanowca
- Masa atomowa: 162,50
- Temperatura topnienia: 1412 ° C
- Temperatura wrzenia: 2567 ° C
- Gęstość: 8,551 g / cm3
- Twardość Vickersa: 540 MPa
Charakterystyka
Chociaż metal dysprozowy jest stosunkowo stabilny w powietrzu w temperaturze otoczenia, reaguje z zimną wodą i szybko rozpuszcza się w kontakcie z kwasami. Jednak w kwasie fluorowodorowym ciężki metal ziem rzadkich tworzy ochronną warstwę fluorku dysprozu (DyF3).
Głównym zastosowaniem miękkiego, srebrnego metalu jest magnes stały. Wynika to z faktu, że czysty dysproz ma silnie paramagnetyczny powyżej -93°C (-136°F), co oznacza, że jest przyciągany magnetyczny pola w szerokim zakresie temperatur.
Wraz z holmem dysprosium ma również najwyższy moment magnetyczny (siła i kierunek przyciągania wynikający z wpływu pola magnetycznego) dowolnego elementu.
Wysoka temperatura topnienia Dysprozu i przekrój absorpcji neutronów pozwalają również na stosowanie go w prętach kontroli jądrowej.
Podczas gdy dysprosium obrabia się bez iskrzenia, nie jest komercyjnie stosowany jako czysty metal ani w konstrukcjach stopy.
Podobnie jak inne pierwiastki lantanowców (lub pierwiastków ziem rzadkich), dysproz najczęściej występuje naturalnie w ciałach rudy z innymi pierwiastkami ziem rzadkich.
Historia
Francuski chemik Paul-Emile Lecoq de Boisbadran po raz pierwszy uznał dysprosium za niezależny pierwiastek w 1886 r., Kiedy analizował tlenek erbu.
Odzwierciedlając intymną naturę pierwiastków ziem rzadkich, de Boisbaudran początkowo badał zanieczyszczony tlenek itru, z którego czerpał erb i terb za pomocą kwasu i amoniaku. Stwierdzono, że sam tlenek erbu zawiera dwa inne pierwiastki: holm i tul.
Gdy de Boisbaudran pracował dalej w swoim domu, żywioły zaczęły się ujawniać jak rosyjskie lalki, a potem Dzięki 32 sekwencjom kwasu i 26 strąceniom amoniaku de Boisbaudran był w stanie zidentyfikować dysprosium jako unikalny element. Nowy element nazwał po greckim słowie dysprositos, co oznacza „trudne do zdobycia”.
Bardziej czyste formy pierwiastka zostały przygotowane w 1906 roku przez Georgesa Urbaina, zaś czysta forma (do dziś standardy) pierwiastka nie wyprodukowano do 1950 r., po opracowaniu separacji jonowymiennej i metalograficzny techniki redukcji opracowane przez Franka Harolda Speddinga, pioniera badań nad metalami ziem rzadkich i jego zespół w Ames Laboratory.
Laboratorium Amesa, wraz z Naval Ordnance Laboratory, również odgrywało kluczową rolę w opracowywaniu jednego z pierwszych głównych zastosowań dysprosium, Terfenolu-D. Materiał magnetostrykcyjny został zbadany w latach 70. XX wieku i wprowadzony na rynek w latach 80. XX wieku do zastosowania w sonarach morskich, czujnikach magnetyczno-mechanicznych, siłownikach i przetwornikach.
Zastosowanie dyspspium w magnesach trwałych również wzrosło wraz z powstaniem neodymużelazo-bor (NdFeB) magnesy w latach 80. Badania przeprowadzone przez General Motors i Sumitomo Special Metals doprowadziły do stworzenia tych mocniejszych, tańszych wersji pierwszej stałej (samarium-kobalt) magnesy, które zostały opracowane 20 lat wcześniej.
Dodatek od 3 do 6 procent dysprozu (wagowo) do stopu magnetycznego NdFeB zwiększa Curie magnesu punkt i koercja, co poprawia stabilność i wydajność w wysokich temperaturach, a jednocześnie zmniejsza rozmagnesowanie.
Magnesy NdFeB są obecnie standardem w zastosowaniach elektronicznych i hybrydowych pojazdach elektrycznych.
REE, w tym dysprosium, znalazły się w centrum uwagi światowych mediów w 2009 r. Po tym, jak ograniczenia chińskiego eksportu pierwiastków doprowadziły do niedoborów dostaw i zainteresowania inwestorów metalami. To z kolei doprowadziło do gwałtownie rosnących cen i znacznych inwestycji w rozwój alternatywnych źródeł.
Produkcja
Ostatnie zainteresowanie mediów analizujące globalną zależność od chińskiej produkcji REE często podkreśla fakt, że kraj ten stanowi około 90% światowej produkcji REE.
Podczas gdy wiele rodzajów rud, w tym monazyt i bastnasit, może zawierać dysproz, źródła o najwyższym procent zawartego dysprosium to glinki adsorpcyjne jonów z prowincji Jiangxi, Chin i rud ksenotimowych w południowych Chinach i Malezja.
W zależności od rodzaju rudy należy zastosować różnorodne techniki hydrometalurgiczne w celu wydobycia poszczególnych REE. Flotacja pianowa i prażenie koncentraty to najczęstsza metoda ekstrakcji siarczanu ziem rzadkich, związku prekursorowego, który w konsekwencji może być przetwarzany poprzez wymianę jonową przemieszczenie. Powstałe jony dysprozowe są następnie stabilizowane fluorem z wytworzeniem fluorku dysprozowego.
Fluorek dysprozowy można zredukować do metalowych wlewków przez ogrzewanie wapniem w wysokich temperaturach w tyglach tantalu.
Globalna produkcja dysprozu jest ograniczona do około 1800 ton metrycznych (zawartej dysprozy) rocznie. Stanowi to tylko około 1 procent wszystkich rafinowanych metali ziem rzadkich każdego roku.
Najwięksi producenci metali ziem rzadkich to Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. i Aluminium Corp. Chin (CHALCO).
Aplikacje
Zdecydowanie największym konsumentem dysprozy jest przemysł magnesów trwałych. Takie magnesy dominują na rynku wysokowydajnych silników trakcyjnych stosowanych w pojazdach hybrydowych i elektrycznych, generatorach turbin wiatrowych i napędach dysków twardych.
Kliknij tutaj aby dowiedzieć się więcej o aplikacjach dysprosium.
Źródła:
Emsley, John. Bloki natury: przewodnik po żywiołach od A do Z..
Oxford University Press; Nowa edycja (wrzesień 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Ważna rola dysprozy w nowoczesnych magnesach trwałych. 17 stycznia 2012 r.
British Geological Survey. Rzadkie elementy ziemi. Listopad 2011 r.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. „Czy chińska dynastia ziem rzadkich przetrwa”. Chińska Konferencja Minerałów i Rynków Przemysłowych. Prezentacja: 24 września 2013 r.
Śledź Terence na Google+