Získejte informace o historii, výrobě, aplikacích tohoto měkkého kovu
Dysprosium metal je měkký, lesklý a stříbrný prvek vzácných zemin (REE), který se používá v permanentních magnetch díky své paramagnetické síle a odolnosti při vysoké teplotě.
Vlastnosti
- Atomový symbol: Dy
- Atomové číslo: 66
- Prvek Kategorie: Lanthanidový kov
- Atomová hmotnost: 162,50
- Bod tání: 1412 ° C
- Bod varu: 2567 ° C
- Hustota: 8,551 g / cm3
- Tvrdost Vickers: 540 MPa
Charakteristiky
Zatímco relativně stabilní na vzduchu při teplotách okolí, dysprosium kov reaguje se studenou vodou a rychle se rozpouští v kontaktu s kyselinami.
V kyselině fluorovodíkové však těžký kov vzácných zemin vytvoří ochrannou vrstvu fluoridu dysprosia (DyF 3 ).
Měkké stříbrné kovové hlavní použití je v permanentních magnetech. To je dáno skutečností, že čisté dysprosium je silně paramagnetické nad -93 ° C (-136 ° F), což znamená, že je přitahováno k magnetickým polím v širokém rozmezí teplot.
Spolu s holiem má dysprosium také nejvyšší magnetický moment (sílu a směr vytažení výsledného magnetického pole) kteréhokoliv prvku.
Dysprosium má vysokou teplotu tání a absorpční průřez neutrony také umožňují jeho použití v jaderných kontrolních tyčích.
Zatímco dysprosium bude pracovat bez jiskření, není komerčně používán jako čistý kov nebo ve strukturních slitinách .
Podobně jako jiné prvky lanthanidu (nebo vzácných zemin) je dysprosium nejčastěji přirozeně spojeno s těmito těmito látkami s jinými prvky vzácných zemin.
Dějiny
Francouzský chemik Paul-Emile Lecoq de Boisbadran poprvé rozpoznal dysprosium jako nezávislý prvek v roce 1886, zatímco analyzoval oxid erbium.
S ohledem na důvěrnou povahu REEs de Boisbaudran zpočátku zkoumal nečistý oxid yttria, z něhož kreslil erbium a terbium kyselinou a amoniakem.
Bylo zjištěno, že samotný oxid Erbium nese dva další prvky, holmium a thulium.
Jak de Boisbaudran pracoval dál v jeho domě, elementy se začaly odhalovat jako ruské panenky a po 32 sekvencích kyseliny a 26 precipitacích amoniaku de Boisbaudran dokázal identifikovat dysprosium jako jedinečný prvek. On pojmenoval nový prvek po řeckém slovu dysprositos , což znamená "těžko se dostat".
Čistější formy prvku byly připraveny v roce 1906 Georgesem Urbainem, zatímco čistá forma (dnešními normami) tohoto prvku nebyla vytvořena až do roku 1950, po vývoji techniky i-výměnné separace a metalografických redukcí Frankem Haroldem Speddingem průkopník výzkumu vzácných zemin a jeho tým v Ames Laboratory.
Laboratoř Ames spolu s Laboratořím námořních ordinací byla rovněž ústředním partnerem při vývoji jednoho z prvních hlavních použití dysprosia Terfenolu-D. Magnetostriktivní materiál byl prozkoumán během 70. let a prodáván v 80. letech pro použití v námořních sondách, magneto-mechanických senzorech, pohonech a měničech.
Použití dysprosia v permanentních magnetech také rostlo s vytvořením magnetů neodymu- železo - bor (NdFeB) v 80. letech. Výzkum společností General Motors a Sumitomo Special Metals vedl k vytvoření těchto silnějších, levnějších verzí prvních stálých (samarium- kobaltových ) magnetů, které byly vyvinuty před 20 lety.
Přidání mezi 3 až 6 procenty dysprosia (vztaženo na hmotnost) magnetické slitiny NdFeB zvyšuje bod Curie magnetu a coercivitu, čímž se zlepšuje stabilita a výkon při vysokých teplotách a současně se snižuje demagnetizace.
NdFeB magnety jsou nyní standardem v elektronických aplikacích a hybridních elektrických vozidlech.
REE, včetně dysprosia, se v roce 2009 dostaly do světového mediálního reflektoru poté, co limity čínského vývozu prvků vedly k nedostatkům v zásobování a zájmům investorů o kovy. To následně vedlo k rychle rostoucím cenám a významným investicím do vývoje alternativních zdrojů.
Výroba
Nedávná pozornost médií zkoumající celosvětovou závislost na čínské výrobě REE často zdůrazňuje skutečnost, že země tvoří zhruba 90% světové produkce REE.
Zatímco řada druhů rudy, včetně monazitu a bastnasitu, může obsahovat dysprosium, zdroje s nejvyšším obsahem dysprosia jsou ionty adsorbční jíly provincie Jiangxi, Čína a xenotime rudy v jižní Číně a Malajsii.
V závislosti na druhu rudy musí být použita řada hydrometalurgických technik k získání jednotlivých REE. Foukání a pražení koncentrátů pěny je většinou nejčastějším způsobem extrakce síranu vzácných zemin, což je prekurzorová sloučenina, která může být následně zpracována iontovýměnným posunem. Výsledné dysprosiumové ionty se pak stabilizují fluorem za vzniku dysprosiumfluoridu.
Fluorid dysprosia může být redukován na kovové ingoty zahříváním vápníkem při vysokých teplotách v tantalových kelímcích.
Globální produkce dysprosia je omezena na přibližně 1800 metrických tun (obsažených dysprosium) ročně. To představuje asi 1 procenta všech vzácných zemin rafinovaných každý rok.
Mezi největší výrobce vzácných zemin patří Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., Čína Minmetals Corp. a Aluminium Corp. v Číně (CHALCO).
Aplikace
Zdánlivě největším spotřebitelem dysprosia je průmysl permanentních magnetů. Takové magnety dominují na trhu s vysoce účinnými trakčními motory, které se používají v hybridních a elektrických vozidlech, generátorech větrných turbín a pevných discích.
Klikněte zde pro více informací o aplikacích dysprosium.
Zdroje:
Emsley, John. Přírodní stavební bloky: Průvodce AZ k prvkům .
Oxford University Press; Nové vydání (14. září 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Důležitá role dysprosia v moderních trvalých magnetech . 17. ledna 2012.
Britský geologický průzkum. Prvky vzácných zemin . Listopad 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. "Může přežít dynastie Číňanů vzácných zemin". Konference o průmyslových nerostných surovinách a trzích v Číně. Prezentace: 24. září 2013.
Sledujte Terence na Google+