Dysprosiummetalli on pehmeää, kiiltävää-hopeaa harvinaisten maametallien elementti (REE), jota käytetään kestomagneeteissa paramagneettisen lujuutensa ja kestävyytensä vuoksi korkeassa lämpötilassa.
ominaisuudet
- Atomisymboli: Dy
- Atominumero: 66
- Elementtiluokka: Lantanidimetalli
- Atomipaino: 162,50
- Sulamispiste: 1412 ° C
- Kiehumispiste: 2567 ° C
- Tiheys: 8,551 g / cm3
- Vickers-kovuus: 540 MPa
Ominaisuudet
Vaikka dysprosiummetalli on suhteellisen vakaa ilmassa ympäristön lämpötiloissa, se reagoi kylmän veden kanssa ja liukenee nopeasti kosketuksessa happojen kanssa. Fluorivetyhapossa raskaat harvinaiset maametallit muodostavat kuitenkin suojakerroksen dysprosiumfluoridista (DyF3).
Pehmeän hopeanvärisen metallin pääsovellus on kestomagneeteissa. Tämä johtuu tosiasiasta, että puhdas dysprosium on voimakkaasti paramagneettinen yli -93°C (-136°F), mikä tarkoittaa sitä, että se houkuttelee magneettinen kentät laajalla lämpötila-alueella.
Holmiumin lisäksi dysprosiumilla on myös minkä tahansa elementin suurin magneettinen momentti (magneettikentän aiheuttama vetovoima ja -suunta).
Dysprosiumin korkea sulamislämpötila ja neutronien imeytymisen poikkileikkaus mahdollistavat myös sen käytön ydinvoiman säätösauvoissa.
Vaikka dysprosium koneistuu ilman kipinöintiä, sitä ei käytetä kaupallisesti puhtaana metallina tai rakenteellisena seokset.
Kuten muutkin lantanidielementit (tai harvinaisten maametallien) elementit, dysprosium liittyy useimmiten luonnollisesti malmirunkoihin muiden harvinaisten maametallien kanssa.
Historia
Ranskalainen kemisti Paul-Emile Lecoq de Boisbadran tunnisti dysprosiumin itsenäisenä elementtinä vuonna 1886, kun hän analysoi erbiumoksidia.
Heijastaen reaaliaikaisten reaktioiden intiimiä luonnetta, de Boisbaudran tutki alun perin epäpuhdasta yttriumoksidia, josta hän veti erbiumin ja terbiumin hapolla ja ammoniakilla. Erbiumoksidin itsensä havaittiin sisältävän kaksi muuta alkuainetta, holmiumia ja periumiumia.
Kun de Boisbaudran työskenteli kotonaan, elementit alkoivat paljastaa itsensä kuin venäläiset nuket, ja sen jälkeen 32 happosekvenssiä ja 26 ammoniakin saostumista de Boisbaudran pystyi tunnistamaan dysprosiumin ainutlaatuisena elementtinä. Hän nimitti uuden elementin kreikkalaisen sanan jälkeen dysprositos, mikä tarkoittaa 'vaikea saada'.
Elementin puhtaammat muodot valmisti Georges Urbain vuonna 1906, kun taas puhdas muoto (nykypäivän elementin valmistus tapahtui vasta vuonna 1950, io-vaihdon erottelun kehittymisen jälkeen ja metallografiset pelkistystekniikat, harvinaisten maametallien tutkimuksen edelläkävijän Frank Harold Speddingin ja hänen tiiminsä kanssa Ames-laboratoriossa.
Ames-laboratorio yhdessä merivoimien laboratorion kanssa oli myös keskeinen kehitettäessä yhtä ensimmäisistä dysprosiumin käyttötavoista, Terfenol-D. Magnetostriktiivistä materiaalia tutkittiin 1970-luvulla ja se kaupallistettiin 1980-luvulla käytettäväksi merivoimien sondeissa, magneto-mekaanisissa antureissa, toimilaitteissa ja muuntimissa.
Dysprosiumin käyttö kestomagneeteissa kasvoi myös luomalla neodyymi-rauta--boori (NdFeB) -magneetit 1980-luvulla. General Motorsin ja Sumitomo Special Metalsin tutkimus johti näiden vahvempien ja halvempien versioiden luomiseen ensimmäisestä pysyvästä (samarium-koboltti) magneetteja, jotka oli kehitetty 20 vuotta aikaisemmin.
3 - 6 prosentin dysprosiumin (painosta) lisääminen NdFeB-magneettiseokseen lisää magneetin curiea piste ja koersitiivisuus, parantaen siten vakautta ja suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa samalla vähentäen samalla demagnetization.
NdFeB-magneetit ovat nyt vakio sähköisissä sovelluksissa ja hybridi-sähköajoneuvoissa.
REE-yhdisteet, mukaan lukien dysprosium, ajoivat maailmanlaajuisen tiedotusvälineiden valokeilaan vuonna 2009 sen jälkeen, kun elementtien Kiinan vientiä koskevat rajoitukset aiheuttivat toimitusvajeita ja sijoittajien kiinnostusta metalleihin. Tämä puolestaan johti hintojen nousuun nopeasti ja merkittäviä investointeja vaihtoehtoisten lähteiden kehittämiseen.
tuotanto
Viimeaikainen tiedotusvälineiden huomio, joka on tutkinut maailmanlaajuista riippuvuutta Kiinan REE-tuotannosta, korostaa usein tosiasiaa, että maan osuus on noin 90% maailman REE-tuotannosta.
Vaikka monet malmityypit, mukaan lukien monasiitti ja bastnasiitti, voivat sisältää dysprosiumia, lähteet, joilla on eniten Pitoisuudeltaan disprosiumia ovat Kiinan Jiangxin maakunnan ionin adsorptiosavet ja Etelä-Kiinan ksenotimemalmit ja Malesia.
Malmityypistä riippuen on käytettävä erilaisia hydrometallurgisia tekniikoita yksittäisten REE: ien uuttamiseksi. Vaahdotus ja paahtaminen konsentraatit on yleisin menetelmä harvinaisten maametallien sulfaatin uuttamiseksi, esiasteyhdiste, joka voidaan siten prosessoida ioninvaihdon avulla siirtymä. Tuloksena olevat dysprosium-ionit stabiloidaan sitten fluorilla dysprosiumfluoridin muodostamiseksi.
Dysprosiumfluoridi voidaan pelkistää metalliharkoiksi kuumentamalla kalsiumilla korkeissa lämpötiloissa tantaalin upokkaissa.
Dysprosiumin maailmanlaajuinen tuotanto on rajoitettu noin 1800 tonniin (sisälsi dysprosiumia) vuodessa. Tämän osuus on vain noin prosentti kaikista vuosittain jalostetuista harvinaisista maametallista.
Suurimpia harvinaisten maametallien tuottajia ovat Baotou Steel Harvinaisten Maametallien Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. ja Aluminium Corp. Kiinasta (CHALCO).
Sovellukset
Ylivoimaisesti suurin dysprosiumin kuluttaja on kestomagneettiteollisuus. Tällaiset magneetit hallitsevat hybridi- ja sähköajoneuvoissa, tuuliturbiinigeneraattoreissa ja kiintolevyasemissa käytettävien korkeatehokkaiden vetomoottoreiden markkinoita.
Klikkaa tästä lukea lisää dysprosium-sovelluksista.
Lähteet:
Emsley, John. Luonnon rakennuspalikat: A-Z-opas elementteihin.
Oxford University Press; Uusi painos (syyskuu) 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Dysprosiumin tärkeä rooli moderneissa pysyvissä magneeteissa. 17. tammikuuta 2012.
British Geological Survey. Harvinaisten maametallien elementit. Marraskuu 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, professori Dudley. "Voiko Kiinan harvinaisten maametallien dynastia selviytyä". Kiinan teollisuusmineraalien ja -markkinoiden konferenssi. Esitys: 24. syyskuuta 2013.
Seuraa: Terence Google+