¿Qué son las tierras raras? ¿Cuáles son las funciones de las tierras raras?

1. Aspectos militares

Las tierras raras son conocidas como el "oro" de la industria. Debido a sus excelentes propiedades ópticas y electromagnéticas, pueden combinarse con otros materiales para formar una amplia gama. variedad de materiales con diferentes propiedades. La función más importante de los nuevos materiales es mejorar en gran medida la calidad y el rendimiento de otros productos. Por ejemplo, se puede mejorar 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.

Además, 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 conducirá a 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 su superioridad en el campo de la tecnología de tierras raras.

2. Industria metalúrgica

Se añaden metales de tierras raras o fluoruros y siliciuros al acero para refinarlo, desulfurarlo, neutralizar impurezas nocivas con puntos de fusión bajos y mejorar el rendimiento del procesamiento del acero. La aleación de ferrosilicio de tierras raras y la aleación de silicio y magnesio de tierras raras se utilizan como agentes nodularizantes para producir hierro dúctil de tierras raras. Dado que este tipo de hierro dúctil es particularmente adecuado para la producción de piezas complejas de hierro dúctil con requisitos especiales, se usa ampliamente en automóviles y tractores. , motores diésel y otra maquinaria industria manufacturera La adición de metales de tierras raras a aleaciones no ferrosas como magnesio, aluminio, cobre, zinc y níquel puede mejorar las propiedades físicas y químicas de las aleaciones y mejorar las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a altas temperaturas. las aleaciones.

3. Industria petroquímica

Los catalizadores de tamiz molecular hechos de tierras raras tienen las ventajas de una alta actividad, buena selectividad y una fuerte resistencia al envenenamiento por metales pesados, reemplazando así a los catalizadores de silicato de aluminio. el proceso de craqueo catalítico del petróleo;

En el proceso de síntesis de amoníaco, se utiliza una pequeña cantidad de nitrato de tierras raras como cocatalizador, y su volumen de gas de procesamiento es 1,5 veces mayor que el del catalizador de níquel-aluminio. en el proceso de síntesis de caucho de butadieno y caucho de isopreno, utilizando un catalizador tipo naftenato de tierras raras-triisobutilo de aluminio, el producto obtenido tiene un rendimiento excelente, tiene las ventajas de menos pegamento en el equipo, operación estable y un proceso de posprocesamiento corto; El óxido compuesto de tierras raras también se puede utilizar como catalizador de purificación de gases de escape de motores de combustión interna. El naftenato de cerio también se puede utilizar como secador de pintura.

4. Cerámicas de vidrio

Incluyen principalmente los siguientes aspectos: cerámicas superconductoras, cerámicas piezoeléctricas, cerámicas conductoras, cerámicas dieléctricas y cerámicas sensibles, etc.

Los óxidos de tierras raras o los concentrados de tierras raras procesados ​​se pueden utilizar 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 fabricación; vidrio, el dióxido de cerio se puede usar para tener un fuerte efecto de oxidación sobre el hierro, reduciendo el contenido de hierro en el vidrio para lograr el propósito de eliminar el color verde en el vidrio.

Se puede hacer agregando raro; óxidos de tierra Vidrio óptico y vidrio especial para diferentes usos, incluido el vidrio que puede dejar pasar los rayos infrarrojos, absorber los rayos ultravioleta, el vidrio resistente a los ácidos y al calor, el vidrio resistente a los rayos X, etc., añadiendo tierras raras a los esmaltes y vidriados cerámicos; puede reducir la rotura del esmalte. Es muy duradero y puede hacer que los productos muestren diferentes colores y brillos, y 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 de la Universidad de Zhejiang y otros utilizaron métodos convencionales de preparación de cerámica funcional para combinar YBa2Cu3O7-x y cerámica ferroeléctrica BaTiO3 para obtener una cerámica funcional compuesta de la serie YBa2Cu3O7-x-BaTiO3 con excelente ferroelectricidad y superconductividad. Su conductividad eléctrica Las características son consistentes con tres. comportamiento conductor dimensional y se vuelven superconductores cuando el contenido de YBa2Cu3O7-x es alto.

La investigación realizada por Zhou Dongxiang y otros de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong señaló que las cerámicas funcionales compuestas de las series LaCoO3-SrCoO3 y LaCrO3-SrCrO3 se pueden utilizar como materiales de electrodos y materiales sensibles a los gases para motores de fluido magnético. ; mientras que en el material compuesto termosensible NTC NiMn2O4 -En las cerámicas LaCrO3, la fase conductora del nuevo compuesto LaMnO3 determina las principales propiedades de las cerámicas.

La cerámica inteligente hace referencia a un tipo de cerámica funcional con características como autodiagnóstico, autoajuste, autorrestauración y autoconversión. Como se mencionó anteriormente, la cerámica de titanato de circonato de plomo (PLZT) obtenida agregando lantano de tierras raras a la cerámica de titanato de circonato de plomo (PZT) no solo es una cerámica electroóptica excelente, sino que también tiene una función de memoria de forma que refleja. Mecanismo de autoajuste para la autorrestauración de la forma, por lo que también es una cerámica inteligente.

La introducción del 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.

Las investigaciones de los últimos años también han demostrado 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, los fosfatos compuestos de tierras raras antibacterianos desarrollados pueden 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 pigmentos cerámicos de tierras raras a base de circonio que son una combinación de cinco tonos.

Se puede utilizar como material decorativo para cerámicas arquitectónicas, como azulejos esmaltados de colores, revestimientos exteriores y pavimentos. También puede ser adecuado para la decoración coloreada de productos sanitarios cerámicos. Se utiliza como baldosas sobre vidriado, sobre vidriado y sobre vidriado para porcelana. La base de color del color bajo vidriado. Los pigmentos cerámicos de tierras raras a base de circonio de colores combinados utilizan dióxido de circonio y sílice como materiales de matriz, elementos de transición y elementos de tierras raras como colorantes combinados, agregan una pequeña cantidad de agente mineralizante y se sintetizan mediante una reacción en estado sólido a altas temperaturas de 900 a 1150°C. Sus principales indicadores técnicos son los siguientes: el tono es rojo, amarillo, azul, verde y gris, la estabilidad es menor o igual a 1280 ℃ y hasta 1300 ℃), la atmósfera adaptable es una llama oxidante, el diámetro de las partículas es menor menos de 15 μm, no menos de 92 % y más de 30 μm no son materiales nuevos

Los materiales magnéticos permanentes de cobalto, neodimio, hierro y boro de tierras raras tienen alta remanencia, alta coercitividad y alta energía magnética, y se utilizan ampliamente en las industrias electrónica y aeroespacial; óxidos puros de tierras raras. Se pueden utilizar monocristales y policristales de ferrita de tipo granate combinados con óxido férrico; en las industrias de microondas y electrónica se puede utilizar granate de itrio y aluminio y vidrio de neodimio hecho de óxido de neodimio de alta pureza; materiales láser sólidos; seis boruros se pueden utilizar para fabricar materiales catódicos emisores de electrones; el metal de lantano-níquel 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, países de todo el mundo utilizan elementos de bario, itrio, cobre y oxígeno para mejorar. Los materiales superconductores hechos de óxidos a base de bario pueden obtener superconductores en la zona de temperatura del nitrógeno líquido, logrando avances revolucionarios en el desarrollo de materiales superconductores. 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 trazas de nitrato de tierras raras a los cultivos de campo puede aumentar su rendimiento en. 5 ~ 10%; en la industria textil ligera, los cloruros de tierras raras también se utilizan ampliamente en el curtido de pieles, teñido de pieles, teñido de lana y teñido de alfombras.

5. Aspectos agrícolas

Los resultados de la investigación 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 favorecer la absorción, transformación y utilización de nutrientes por las plantas. Cuando las semillas del maíz se cubren con tierras raras, las plántulas y las uniones aparecen de 1 a 2 días antes que el control, la altura de la planta aumenta en 0,2 metros, el maíz madura de 3 a 5 días antes y los granos están regordetes, aumentando el rendimiento en un 14%. Cuando las semillas de soja se cubren con tierras raras, las plántulas emergerán un día antes, el número de vainas por planta aumentará de 14,8 a 26,6, el número de 3 vainas aumentará y el rendimiento aumentará 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 la fruta y la maduración temprana. También puede inhibir la intensidad de la respiración durante el almacenamiento y reducir la tasa de descomposición.

Información ampliada:

Tierras raras es el nombre general de los elementos de la serie de los lantánidos, el escandio y el itrio en la tabla periódica química. Hay 250 tipos de minerales de tierras raras en la naturaleza. El primero en descubrir las tierras raras fue el químico finlandés John Gadolin. El primer "elemento" de tierras raras (tierra de itrio, Y2O3) se aisló de un trozo de mineral pesado con forma de asfalto en 1794. Debido a que se descubrieron pocos minerales de tierras raras en el siglo XVIII, sólo una pequeña cantidad de insoluble en agua solo pudo Los óxidos de óxidos se denominaban históricamente "tierra", de ahí el nombre de tierras raras.

En función de la estructura de la capa de electrones y las propiedades físicas y químicas de las tierras raras, así como de su aparición en minerales y diferentes radios iónicos, se pueden producir diferentes propiedades.

Tierras raras ligeras incluyen: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario y europio.

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 acidez débil) - lantano, cerio, praseodimio, neodimio

Tierras raras medias (P204); extracción de baja acidez): samario, europio, gadolinio, terbio y disprosio;

Tierras raras pesadas (extracción de acidez media P204): holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio e itrio.

Las reservas de tierras raras de China representaban el 71,1% del total mundial cuando estaban en su punto más alto, 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 de tierras raras medianas y pesadas de China sólo pueden durar entre 15 y 20 años. Alrededor de 2040-2050, China tendrá que importarlas del extranjero para satisfacer la demanda interna.

China no es el único país del mundo que posee tierras raras, pero ha asumido el papel de proveedor mundial de tierras raras en las últimas décadas y, como resultado, ha pagado el precio de destruirlas. su propio entorno natural y consumiendo sus propios recursos.

Japón comenzó a buscar por todo el mundo fuentes de suministro de tierras raras que pudieran sustituir a China. Tokio planea invertir 1.200 millones de dólares para mejorar las condiciones del suministro de tierras raras. Japón ha llegado a un acuerdo con Mongolia Inazuma para desarrollar los recursos de tierras raras del país a partir de este mes. Corea del Sur, otro gran consumidor de tierras raras, tiene un plan similar. A principios de este mes, Corea del Sur anunció que invertiría 15 millones de dólares para reservar 1.200 toneladas de tierras raras para 2016.

Referencia: Enciclopedia Baidu-Tierras Raras