Dowiedz się więcej o dysprozie

Uzyskaj informacje o historii, produkcji i zastosowaniach tego miękkiego metalu

Wlewki czystego metalu dysprozu. Image Prawa autorskie Strategic Metal Investments Ltd.

Metal dysproz jest miękkim, lśniącym srebrem pierwiastek ziem rzadkich (REE), który jest stosowany w magnesach trwałych ze względu na swoją wytrzymałość paramagnetyczną i odporność na wysokie temperatury.

Nieruchomości

• Symbol atomowy: Dy
• Liczba atomowa: 66
• Kategoria elementu: metal lantanowiec
• Waga atomowa: 162,50
• Temperatura topnienia: 1412°C
• Temperatura wrzenia: 2567°C
• Gęstość: 8,551 g/cm³
• Twardość Vickersa: 540 MPa

Charakterystyka

Chociaż metal dysproz jest stosunkowo stabilny w powietrzu w temperaturze otoczenia, reaguje z zimną wodą i szybko rozpuszcza się w kontakcie z kwasami. Jednak w kwasie fluorowodorowym metal ciężki ziem rzadkich tworzy ochronną warstwę fluorku dysprozu (DyF₃).

Głównym zastosowaniem miękkiego, srebrnego metalu są magnesy trwałe. Wynika to z faktu, że czysty dysproz jest silnie paramagnetyczny powyżej -93 ° C (-136 ° F), co oznacza, że ​​jest przyciągany do magnetyczny pola w szerokim zakresie temperatur.

Wraz z holmium dysproz ma również najwyższy moment magnetyczny (siła i kierunek przyciągania pod wpływem pola magnetycznego) dowolnego pierwiastka.

Wysoka temperatura topnienia dysprozu i przekrój absorpcji neutronów pozwalają również na stosowanie go w prętach kontroli jądrowej.

Podczas gdy dysproz będzie obrabiany bez iskrzenia, nie jest używany komercyjnie jako czysty metal lub w konstrukcji stopy .

Podobnie jak inne pierwiastki lantanowców (lub ziem rzadkich), dysproz jest najczęściej naturalnie związany w rudach z innymi pierwiastkami ziem rzadkich.

Historia

Francuski chemik Paul-Emile Lecoq de Boisbadran po raz pierwszy rozpoznał dysproz jako niezależny pierwiastek w 1886 roku, kiedy analizował tlenek erbu.

Odzwierciedlając intymną naturę REE, de Boisbaudran początkowo badał zanieczyszczony tlenek itru, z którego czerpał erb i terb przy użyciu kwasu i amoniaku. Stwierdzono, że sam tlenek erbu zawiera dwa inne pierwiastki, holm i tul.

Gdy de Boisbaudran pracował na wyjeździe w swoim domu, elementy zaczęły się ujawniać jak rosyjskie lalki, a po 32 sekwencjach kwasowych i 26 strącaniach amoniaku de Boisbaudran był w stanie zidentyfikować dysproz jako unikalny pierwiastek. Nowy element nazwał od greckiego słowa dysproztos , co oznacza „trudno do zdobycia”.

Bardziej czyste formy pierwiastka zostały przygotowane w 1906 roku przez Georgesa Urbaina, podczas gdy czysta forma (według dzisiejszych standardów) pierwiastka została wyprodukowana dopiero w 1950 roku, po opracowaniu separacji jonowymiennej i metalograficzny techniki redukcji opracowane przez Franka Harolda Speddinga, pioniera badań nad pierwiastkami ziem rzadkich, i jego zespołu z Laboratorium Amesa.

Laboratorium Amesa, wraz z Naval Ordnance Laboratory, odegrało również kluczową rolę w opracowaniu jednego z pierwszych głównych zastosowań dysprozu, Terfenolu-D. Materiał magnetostrykcyjny był badany w latach 70. i skomercjalizowany w latach 80. do użytku w sonarach morskich, czujnikach magnetomechanicznych, siłownikach i przetwornikach.

Zastosowanie dysprozu w magnesach trwałych również wzrosło wraz z utworzeniem neodymu- żelazo - bor (NdFeB) w latach 80-tych. 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.

Dodanie od 3 do 6 procent dysprozu (wagowo) do stopu magnetycznego NdFeB zwiększa punkt Curie i koercję magnesu, poprawiając w ten sposób stabilność i wydajność w wysokich temperaturach, jednocześnie zmniejszając rozmagnesowanie.

Magnesy NdFeB są obecnie standardem w zastosowaniach elektronicznych i hybrydowych pojazdach elektrycznych.

REE, w tym dysproz, znalazły się w centrum uwagi światowych mediów w 2009 r. po tym, jak ograniczenia dotyczące chińskiego eksportu tych pierwiastków doprowadziły do ​​niedoborów dostaw i zainteresowania inwestorów tymi metalami. To z kolei doprowadziło do szybkiego wzrostu cen i znacznych inwestycji w rozwój źródeł alternatywnych.

Produkcja

Niedawna uwaga mediów badająca globalną zależność od chińskiej produkcji REE często podkreśla fakt, że kraj ten odpowiada za około 90% światowej produkcji REE.

Chociaż wiele rodzajów rud, w tym monazyt i bastnazyt, może zawierać dysproz, źródłami o najwyższym procencie zawartości dysprozu są glinki adsorpcyjne jonów z prowincji Jiangxi w Chinach oraz rudy ksenotime w południowych Chinach i Malezji.

W zależności od rodzaju rudy, w celu wydobycia poszczególnych REE należy zastosować różne techniki hydrometalurgiczne. Flotacja pianowa i prażenie koncentratów jest najczęstszą metodą ekstrakcji siarczanu ziem rzadkich, związku prekursorowego, który w konsekwencji może być przetwarzany poprzez wypieranie jonów. Powstałe jony dysprozu są następnie stabilizowane fluorem, tworząc fluorek dysprozu.

Fluorek dysprozu można zredukować do wlewków metalowych przez ogrzewanie z wapniem w wysokich temperaturach w tyglach tantalowych.

Globalna produkcja dysprozu jest ograniczona do około 1800 ton metrycznych (zawartego dysprozu) rocznie. Stanowi to tylko około 1 procent wszystkich metali ziem rzadkich rafinowanych każdego roku.

Do największych producentów metali ziem rzadkich należą Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. i Aluminium Corp. of China (CHALCO).

Aplikacje

Zdecydowanie największym konsumentem dysprozu jest przemysł magnesów trwałych. Takie magnesy dominują na rynku wysokosprawnych silników trakcyjnych stosowanych w pojazdach hybrydowych i elektrycznych, generatorach turbin wiatrowych i dyskach twardych.

Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o zastosowaniach dysprozu.

_Źródła:

_{Emsley, John. Bloki konstrukcyjne natury: przewodnik od A do Z po żywiołach .
Wydawnictwo Uniwersytetu Oksfordzkiego; Nowa edycja (14 września 2011)
Technologie magnetyczne Arnolda. Ważna rola dysprozu w nowoczesnych magnesach trwałych . 17 stycznia 2012 r.
Brytyjska Służba Geologiczna. Rzadkie elementy ziemi . Listopad 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. „Czy chińska dynastia ziem rzadkich może przetrwać”? Konferencja Minerałów Przemysłowych i Rynków w Chinach. Prezentacja: 24 września 2013 r.}