¿Para qué se utilizan las tierras raras?
Según la definición de tierras raras de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, las tierras raras son 15 elementos lantánidos con números atómicos 57-71 en el tercer subgrupo de la tabla periódica de Mendeleev. A saber, lantano (57), cerio (58), praseodimio (59), neodimio (60), prometio (61), samario (62), europio (63), gadolinio (64) y terbio (66). Además del escandio y el prometio, a menudo se producen otros 15 elementos.
Basándose en las diferencias en algunas propiedades físicas y químicas y propiedades geoquímicas entre los elementos de tierras raras y los requisitos de los procesos de separación, los estudiosos a menudo dividen los elementos de tierras raras en familias ligeras y pesadas o familias ligeras, medias y pesadas. La división en dos grupos se basó en el gadolinio. Los siete elementos anteriores al gadolinio, a saber, lantano, disprosio, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario y europio, son elementos ligeros de tierras raras, también llamados elementos de tierras raras del grupo del cerio. El gadolinio y los nueve elementos después del gadolinio, incluidos el terbio, el disprosio, el holmio, el erbio, el tulio, el iterbio, el lutecio y el itrio, se denominan elementos pesados de tierras raras, también conocidos como elementos de tierras raras del grupo del itrio. Aunque el peso atómico del itrio es sólo 89, sus propiedades químicas son más cercanas a las de las tierras raras pesadas porque su radio iónico está en la cadena de radios iónicos de otros elementos de tierras raras pesadas. En la naturaleza, también ocurre con otros elementos pesados de tierras raras. Por lo tanto, se clasifica en el grupo de las tierras raras pesadas. No existen reglas determinadas para la clasificación de tierras raras ligeras, medias y pesadas. Por ejemplo, según la solubilidad de las sales dobles de sulfato de tierras raras, se puede dividir en: el grupo de cerio insoluble es el grupo de tierras raras ligeras, que incluye lantano, cerio, praseodimio, neodimio y samario; el grupo de terbio insoluble es el medio; grupo de tierras raras, que incluye europio, gadolinio, terbio y disprosio. El grupo de itrio más soluble es el grupo de tierras raras pesadas, que incluye itrio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. Pero las diferencias de solubilidad en cada grupo de elementos adyacentes son pequeñas y no quedan claras con este método. En la actualidad, el método de extracción se utiliza comúnmente para agrupar. Por ejemplo, utilizando bis(2)etilhexil(fosfato), el P204 puede agruparse entre neodimio y samario, y luego entre gadolinio y terbio. El lantano, el cerio, el praseodimio y el neodimio se denominan tierras raras ligeras, el samario, el europio y el gadolinio se denominan tierras raras medias, y el terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio más itrio se denominan tierras raras pesadas.
El contenido de tierras raras en la corteza terrestre no es infrecuente. El valor de Clark de este grupo de elementos es del 0,0236%, de los cuales el grupo cerio es el 0,01,592% y el grupo itrio es el 0,0077%. Más que elementos comunes como cobre (0,01%), zinc (0,005%), estaño (0,004%), plomo (0,0016%), níquel (0,008%) y cobalto (0,003%). Este grupo de elementos no es el suelo, sino un grupo de elementos metálicos típicos cuya actividad es superada sólo por los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos.
¿Tabla 1-1? Abundancia de tierras raras en la corteza terrestre
¿Yuan? ¿Su? ¿nombre? Hablar/Llamar
Sc
Y
Sexta de escala mayor
Cerio
Praseodimio
p>Neodimio
Primer Ministro
Samario
Abundancia de la corteza terrestre, ppm
25
31
35
66
9.1
40
4.5*10-1
7,06
¿Yuan? ¿Su? ¿nombre? Hablar/Llamar
Europio
Gadolinio
Terabytes
Disprosio
Ho
Hmm
Tulio
Iterbio
Lutecio
Abundancia en la corteza, ppm
2,1
6,1
1,2
4,5
1,3
1,3
0,5
3,1
0.8
Las tierras raras ocupan una posición muy especial en la tabla periódica. 17 elementos pertenecen al grupo III b. El escandio, el itrio y el lantano son los elementos cuarto, quinto, sexto y primero de la serie de elementos de transición de período largo, respectivamente. El lantano y los siguientes 14 elementos son tan similares en naturaleza que los químicos sólo pueden ubicarlos en una única red cristalina. No es de extrañar que algunas personas los consideren "isótopos", pero debido a que sus números atómicos son diferentes, no pueden contarse como verdaderos isótopos. Es decir, sus propiedades son muy similares, pero no idénticas, lo que dificulta separar este grupo de elementos, pero también demuestra que la separación es posible siempre y cuando se aprovechen sus sutiles diferencias; La estructura electrónica tiene una capa electrónica interna que no está completamente llena, la capa electrónica 4f. Debido al diferente número de electrones en la capa 4f, cada elemento de este grupo tiene una personalidad muy especial, especialmente sus propiedades ópticas y magnéticas, al igual que un piano con un teclado completo y una amplia gama de sonidos.
Los científicos contemporáneos recomiendan la información, la biología, los nuevos materiales, las nuevas energías, el espacio y los océanos como los seis nuevos grupos de tecnologías.
La razón por la que la gente presta atención, investiga y desarrolla elementos de tierras raras es que los elementos de tierras raras tienen sus propios campos en estos seis principales grupos tecnológicos. Sin embargo, después de todo, las tierras raras siguen siendo un grupo de elementos que la gente no ha comprendido completamente, y se necesitan grandes esfuerzos para estudiarlos y comprenderlos para apoyarlos y hacer que hagan mayores contribuciones a la humanidad.
Las tierras raras no son un mineral, sino un mineral raro. Hay 17 elementos de tierras raras, a saber, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y disprosio. Ya en 1787, los químicos descubrieron una tras otra varias tierras raras, pero se encontraron pocos minerales correspondientes, por lo que los químicos llamaron a estas sustancias tierras raras. Por supuesto, la rareza de las tierras raras es relativa. Los resultados de los estudios geológicos de los últimos años han demostrado que las tierras raras son bastante abundantes en la corteza terrestre. Por ejemplo, el cerio es más alto que el cobalto, el itrio es más alto que el plomo y el lutecio y el tulio equivalen al antimonio, el mercurio y la plata.
Sin embargo, debido a que los elementos de tierras raras generalmente se concentran en la corteza terrestre y sus propiedades físicas y químicas son cercanas, es muy difícil separar estos elementos de tierras raras. Por tanto, la purificación de elementos de tierras raras supone una enorme dificultad en la investigación química. El itrio fue aislado del finlandés Gadolin en 1794, y el prometio fue fabricado por Mariinsky y otros en los Estados Unidos en 1947. La purificación completa de 17 tierras raras llevó más de 150 años. La importante contribución del académico Xu Guangxian también se da en el campo de la extracción de tierras raras. Propuso la teoría de la extracción en cascada y elevó la tecnología de extracción y separación de tierras raras de mi país al nivel avanzado internacional.
Los recursos de tierras raras de China ocupan el primer lugar en el mundo
Los recursos minerales de tierras raras de China son abundantes, sus condiciones de mineralización son superiores y sus reservas probadas ocupan el primer lugar en el mundo, lo que proporciona una base sólida. base para el desarrollo de la industria de tierras raras de China. Hay alrededor de 250 tipos de minerales de tierras raras descubiertos en el mundo, pero sólo hay entre 50 y 60 tipos de minerales de tierras raras con valor industrial, y actualmente sólo unos 10 tipos tienen valor minero. Además de China, los países con recursos de tierras raras en el mundo incluyen Estados Unidos, Rusia, Canadá y Australia.
Los recursos de tierras raras de China representan el 41,36% del total mundial, con una distribución extremadamente razonable. China es verdaderamente un país con recursos de tierras raras. Las principales minas de tierras raras en China incluyen la mina de tierras raras Bayan Obo, la mina de tierras raras Shandong Weishan, la mina de tierras raras Mianning, la mina de tierras raras de lixiviación de corteza erosionada de Jiangxi, la mina de itrio marrón de Hunan y la mina de placer costera a lo largo de la costa. Actualmente, la producción china de tierras raras de alta pureza representa más del 80% de la producción mundial.
Las tierras raras son muy utilizadas en la vida diaria.
Tratamos con tierras raras todos los días, porque los ordenadores y televisores que utilizamos a menudo contienen tierras raras. Debido a que los elementos de tierras raras tienen una estructura de capa de electrones especial que puede convertir la energía absorbida en luz y emitirla, los elementos de tierras raras se pueden utilizar para producir fósforos en tubos de imágenes electrónicos. El fósforo CRT contiene los elementos de tierras raras itrio y europio, y el efecto de este fósforo es mucho mejor que el fósforo rojo de sulfuro de tierras no raras utilizado anteriormente. En la actualidad, se utilizan ampliamente diversos fósforos de tierras raras, como tubos de imagen de radar, lámparas fluorescentes, lámparas de mercurio de alta presión, etc.
Los óxidos de tierras raras también se pueden utilizar para fabricar gafas especiales. Por ejemplo, el vidrio que contiene lantano, un elemento de tierras raras, es un tipo de vidrio con excelentes propiedades ópticas, con alto índice de refracción, baja dispersión y buena estabilidad química. Puede usarse para fabricar lentes para cámaras y periscopios avanzados. Los óxidos de tierras raras también se utilizan para fabricar vidrio coloreado. Agregar el elemento de tierras raras Nd puede hacer que el vaso sea rojo vino, agregar el elemento de tierras raras Pr puede hacer que el vaso sea verde y agregar el elemento de tierras raras Er puede hacer que el vaso sea rosado. Estos vitrales vienen en colores impredecibles y pueden usarse como decoración.
Las tierras raras también juegan un papel importante en la protección de nuestra salud. Se pueden utilizar compuestos de tierras raras para detener el sangrado y el efecto hemostático es rápido y puede durar aproximadamente un día. El uso de tierras raras tiene buenos efectos sobre la dermatitis, la dermatitis alérgica, la gingivitis, la rinitis y la flebitis. Por ejemplo, el uso de tierras raras que contienen sales de cerio puede reducir la inflamación en heridas por quemaduras y acelerar la curación. Los efectos anticancerígenos de las tierras raras han atraído una amplia atención. Los elementos de tierras raras no sólo pueden eliminar los radicales libres dañinos del cuerpo, sino que también reducen los niveles de calmodulina en las células cancerosas y aumentan los niveles de genes supresores de tumores.
Además de los tres usos anteriores, las tierras raras también son muy utilizadas en nuestra vida. Simplemente agregando una cantidad adecuada de elementos de tierras raras a algunos productos tradicionales se producirán algunos efectos mágicos. En la actualidad, las tierras raras se han utilizado ampliamente en decenas de industrias como la metalurgia, el petróleo, la química, los textiles, la medicina y la agricultura. Por ejemplo, el acero de tierras raras puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la tenacidad del acero; el alambre de aluminio de tierras raras puede mejorar la resistencia y la conductividad al tiempo que reduce la finura del alambre de aluminio. La pulverización de pesticidas de tierras raras en los árboles frutales no solo puede eliminarlos; plagas y enfermedades, sino que también mejoran la tasa de producción de frutos; los fertilizantes compuestos de tierras raras no solo pueden mejorar la estructura del suelo sino también aumentar la producción de productos agrícolas. El catalizador de craqueo de petróleo de tierras raras utilizado por la industria de refinación de petróleo de China cuesta menos de mil millones de yuanes; , pero puede aumentar repetidamente la eficiencia de la producción de gasolina y otros aceites ligeros.
Y todo el mundo sabrá que China tiene las mayores reservas de cristales líquidos y ojivas. ?
De hecho, Estados Unidos* no les dijo a todos su verdadero propósito: ¡la energía emergente! ?
¿Las tierras raras y la energía son imposibles? Si no me crees, mira lo que digo. ?
Mi conjetura: las tierras raras, un material de aleación de metales raros, son un material superduro no deformable que es resistente a altas temperaturas y presiones. Es una materia prima importante para la fabricación de motores de energía semisólidos. bloques y accesorios. Éste es el secreto de Estados Unidos. A este motor lo llaman "motor de detonación", que es tecnología estadounidense de alto secreto. Todo el mundo siente envidia de la alta velocidad de los platillos voladores, que garantiza una alta potencia instantánea.
Cuando un avión es alcanzado por un misil, puede activar sus delgados motores a reacción para acelerar fuera del alcance letal del misil. En un entorno libre de oxígeno a una altitud ultraalta, es una tecnología de aplicación cercana a la Tierra de la tecnología del espacio cercano, una tecnología de vuelo sin cohetes sin oxígeno, y las tierras raras son las materias primas clave de esta tecnología. ?
Se refleja vívidamente en "Tierras raras". Algunas aleaciones de elementos raros en las tierras raras son cosas sensibles y volubles. Son más sensibles a la temperatura de lo imaginado. propiedades químicas. Este es el último descubrimiento. Algunas tecnologías de diferencia de temperatura se han revelado ahora, pero la tecnología de diferencia de temperatura central real no se ha mencionado en absoluto, que es la tecnología del generador de diferencia de temperatura: 1. Tecnología líquida. 2. Solidifique esta tecnología, combínela con la tecnología de memoria de temperatura y utilice las diferencias de temperatura para generar deformación y energía. Haga funcionar el generador para generar electricidad o haga funcionar el motor. Entonces, mientras el sol salga y se ponga, nunca habrá escasez de energía y energía. No es una máquina de movimiento perpetuo ni una fisión nuclear, sino una nueva tecnología energética del futuro real. Desgraciadamente, sólo China dispone de una gran cantidad de esta materia prima, también conocida como "tierra". Así que no puedo decirles para qué se utilizan realmente las tierras raras. De hecho, ¡su valor estratégico no es menor que el de las minas terrestres nucleares! ?
China tiene recursos naturales, pero los desperdicia. ¡No hay desperdicio de recursos humanos, no hay desperdicio de recursos técnicos y no hay desperdicio de recursos dejados por nuestros antepasados! ?
"Hay petróleo en Medio Oriente y tierras raras en China". Era **1992 cuando la gira por el sur llegó a Jiangxi. Pero entre 1990 y 2005, el volumen de exportación de tierras raras de China aumentó casi 10 veces, pero el precio promedio cayó un 60%. ? En 2010, el país redujo significativamente las exportaciones de tierras raras.
Estos son los usos militares de las tierras raras: ¿Por qué es más fácil para los misiles Patriot derribar Scuds? ¿Por qué el M1 fabricado en Estados Unidos siempre dispara antes y golpea con mayor precisión, aunque la distancia directa entre el cañón principal del M1 fabricado en Estados Unidos y el tanque soviético T-72 no es muy diferente? ¿Por qué el avión de combate F-22 puede volar a velocidades supersónicas? ...
Estos "por qué" describen el tremendo progreso de la tecnología militar actual, así como la agitación y los conflictos en el mundo en los últimos 20 años. Para cada “por qué” hay una respuesta concreta y clara. Pero desde la perspectiva de la ciencia de los materiales, las "tierras raras" pueden resolver todos los problemas anteriores a la vez.
En las últimas décadas, el desarrollo y aplicación de tierras raras han proporcionado un potente motor para la tecnología militar.
Esos increíbles milagros militares en la Guerra del Golfo, así como las capacidades de control asimétrico del ejército estadounidense en las guerras locales después de la Guerra Fría, en cierto sentido, fueron las tierras raras las que hicieron todo esto posible.
Debido a esto, el desarrollo y utilización de tierras raras también conlleva enormes riesgos. Por un lado, cada vez más países y fuerzas militares participan en la competencia, la investigación y el desarrollo de tierras raras para obtener un control asimétrico sobre sus oponentes, lo que genera el riesgo de una carrera armamentista; Los países que han adquirido tales capacidades están más inclinados a adoptar amenazas o guerras para resolver disputas. En este sentido, como país con las mayores reservas de tierras raras del mundo, China necesita enfriar esta carrera armamentista desde su origen, restringir estrictamente la minería de tierras raras y prohibir inmediatamente la exportación de tierras raras.
De hecho, el gobierno chino presta poca atención al desarrollo de tierras raras. Ya en la década de 1950, el Primer Ministro Zhou Enlai incluyó el desarrollo de tierras raras en el primer plan de desarrollo científico y tecnológico de China. En 1975, China creó el Grupo Líder de Tierras Raras. A pesar de la reestructuración del Consejo de Estado, se ha mantenido una agencia dedicada a la gestión de la industria de tierras raras. En 1991, las tierras raras fueron incluidas en la lista de minerales protegidos a nivel nacional. En términos de políticas de protección de tierras raras, incluso PetroChina no tiene ese trato. Tiene agencias especializadas, políticas industriales estables y un control general consistente por parte del Estado. Sin embargo, los logros de la industria de las tierras raras en las últimas décadas se han mantenido básicamente en un bajo nivel de venta de recursos. En cuanto al estado actual de la producción de tierras raras, el Ministerio de Tierras y Recursos ha llevado a cabo múltiples limpiezas desde 1999 para abordar problemas como la minería y excavaciones indiscriminadas, el exceso de capacidad y el desorden. Las medidas tomadas incluyen control total de volumen, voladura de minas ilegales, confiscación de equipos de producción, intervención judicial, concesión de licencias, firma de cartas de responsabilidad con gobiernos de base, firma de contratos con minas, etc... En 2005, el Ministerio de Comercio comenzó a utilizar impuestos para controlar las exportaciones de tierras raras. Estas medidas son fuertes y duraderas, llegando casi al límite del poder del departamento de gestión.
Sin embargo, persiste la confusión. Alguien resumió una vez los siete misterios de las tierras raras de China: 1. El control macroeconómico guiado por políticas industriales siempre ha sido difícil de lograr; 2. Las políticas para ajustar la estructura industrial y controlar la producción total han fracasado una y otra vez; 3. El desarrollo sostenible y la minería no pueden implementarse; 4. Medidas de gestión fortalecidas basadas en una planificación unificada; son difíciles de implementar; 5. El deseo de promover la modernización industrial a través de la innovación tecnológica es siempre solo un deseo; 6. No hay forma de implementar contramedidas para lograr la autodisciplina de la industria a través de la reorganización conjunta; todavía no se ha conseguido aumentar el valor añadido de los productos.
En medio de este caos, las reservas explotables de tierras raras de China han caído del 80% del total mundial hace más de una década al 52% ahora. Si el actual modelo de producción y operación continúa, China se convertirá en un pequeño país de tierras raras en 20 a 50 años. Si un día China se da cuenta del valor de las tierras raras y quiere comprarlas al mundo, el precio estará por las nubes para China.
Óxidos de elementos de tierras raras
Hacen que las armas sean más frías
Las tierras raras son metales estratégicos relacionados con la paz mundial y la seguridad nacional. ¿Por qué los misiles Patriot pueden destruir más fácilmente los misiles Scud? Esto se debe al excelente trabajo del sistema de guía de precisión hacia adelante. En su sistema de guía, se utilizan alrededor de 4 kg de imanes de Sm-Co e imanes de nd-Fe-B para enfocar el haz de electrones. Sm y Nd son elementos de tierras raras.
¿Por qué el tanque M1 puede detectar primero al enemigo? Debido a que el tanque está equipado con un telémetro láser granate de itrio aluminio dopado con neodimio, puede alcanzar un alcance visual de casi 4.000 metros en un día despejado, mientras que el telémetro láser del T-72 puede ver 2.000 metros. Por la noche, las gafas de visión nocturna que contenían lantano, un elemento de tierras raras, se convertían en una pesadilla para el ejército iraquí.
En cuanto a la función de crucero supersónico del F-22, se beneficia de su potente motor y de su fuselaje delgado y resistente, los cuales utilizan una gran cantidad de materiales especiales hechos de tecnología de tierras raras. Por ejemplo, las palas del motor F119 y la cámara de combustión están hechas de una aleación de titanio retardante de llama, que se dice que está hecha de renio; el fuselaje del F-22 está armado con una aleación de magnesio y titanio reforzada con tierras raras. De lo contrario, en crucero supersónico, el F119 es lo suficientemente potente como para autodestruirse.
Lo anterior es sólo un vistazo del panorama completo. De hecho, casi todas las armas que pueden considerarse de alta tecnología no contienen tierras raras; lo que es aún más mortal es que las tierras raras suelen concentrarse en las partes más críticas, lo que hace que estas armas se degraden y se conviertan en mágicas. ¿Cómo qué? Además del sistema de guía, el "Patriot" también utiliza aleaciones de tierras raras en partes clave como la superficie del ala de control del proyectil; el blindaje de algunos tanques avanzados también utiliza materiales de tierras raras para tener un mejor rendimiento a prueba de balas; "Clarividencia" y "clarividencia" para controlar la situación del campo de batalla. Los tubos de ondas viajeras de alta potencia fabricados con tecnología de tierras raras hacen que funcione de manera más confiable y resistan las interferencias...
En resumen, en comparación con las armas tradicionales, Las armas de alta tecnología son más convenientes, más sensibles y más confiables, precisas y más fáciles de operar. Estos son fáciles de mencionar, pero representan muchos de los mayores logros en ciencia de materiales, ciencia electrónica e ingeniería de fabricación. Estos logros se deben a menudo al descubrimiento y aplicación de algunas funciones especiales de las tierras raras.
Las tierras raras se denominan en la industria "vitaminas". Debido a sus excelentes propiedades físicas como la luz y el electromagnetismo, se puede combinar con otros materiales para formar una amplia variedad de nuevos materiales con diferentes propiedades. Su efecto más significativo es mejorar enormemente la calidad y el rendimiento de otros productos. Por ejemplo, se mejorará 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, los láseres, la industria nuclear y la superconductividad. Una vez que la tecnología de tierras raras se utilice en el ejército, inevitablemente se producirá un salto en la tecnología militar. En cierto sentido, el control abrumador del ejército estadounidense sobre varias guerras locales después de la Guerra Fría y su capacidad para matar abiertamente a los enemigos sin ningún escrúpulo se derivan de sus ventajas en el campo de la tecnología de tierras raras.