תוֹכֶן
- מהם יסודות אדמה נדירים (REE)?
- שימושים באלמנטים אדירים נדירים
- שימושים בהגנה קריטית
- נדיר Earth Element Outlook
ייצור אלמנטים נדירים של כדור הארץ: תרשים זה מציג היסטוריה של ייצור אלמנטים נדירים של אדמה, בטונות מטרי של שווה תחמוצת אדמה נדירה, בין 1950 ל -2017. זה מראה בבירור את כניסת ארצות הברית לשוק באמצע שנות השישים כאשר הטלוויזיה הצבעונית התפוצצה מהביקוש. כשסין החלה למכור אדמות נדירות במחירים נמוכים מאוד בסוף שנות השמונים ותחילת שנות התשעים, מוקשים בארצות הברית נאלצו לסגור מכיוון שהם לא יכלו עוד להרוויח. כשסין צמצמה את היצוא בשנת 2010, מחירי האדמה הנדירים הרקיעו שחקים. זה הניע ייצור חדש בארצות הברית, אוסטרליה, רוסיה, תאילנד, מלזיה ומדינות אחרות. בשנת 2016 הפסיקה ייצור האדמה הנדיר בארצות הברית מכיוון שהמכרה היחיד שנותר הועמד על טיפול ותחזוקה.
טבלה תקופתית של REE: אלמנטים אדירים נדירים הם 15 האלמנטים של סדרת הלנטניד, בתוספת יטריום. הסקנדיום נמצא ברוב משקעי יסודות האדמה הנדירים ולעיתים הוא מסווג כאלמנט אדיר נדיר. תמונה מאת.
מהם יסודות אדמה נדירים (REE)?
יסודות אדמה נדירים הם קבוצה של שבע עשרה יסודות כימיים המופיעים יחד בטבלה המחזורית (ראו תמונה). הקבוצה מורכבת מאיטריום ו -15 יסודות הלנטניד (לנטאום, סריום, פרזודימיום, ניאודימיום, פרמתיום, סמריום, אירופיום, גדוליניום, טרביום, דיספרוזיום, הולמיום, ארביום, תוליום, ytterbium ולוטטיום). הסקנדיום נמצא ברוב משקעי יסודות האדמה הנדירים ולעיתים הוא מסווג כאלמנט אדיר נדיר. האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית כולל סקנדיום בהגדרת אלמנט האדמה הנדיר שלהם.
יסודות האדמה הנדירים הם כולם מתכות, ולעיתים קרובות מכנים את הקבוצה "מתכות האדמה הנדירות". למתכות אלה יש תכונות דומות רבות, וזה גורם לעתים קרובות להמצאותן יחד במצבים גיאולוגיים. הם מכונים גם "תחמוצות אדמה נדירות" מכיוון שרבים מהם נמכרים בדרך כלל כתרכובות תחמוצות.
שימושים באלמנטים אדירים נדירים: תרשים זה מציג את השימוש באלמנטים אדירים נדירים בארצות הברית במהלך 2017. כלי רכב רבים משתמשים בזרזים של אדמה נדירה במערכות הפליטה שלהם לבקרת זיהום אוויר. מספר גדול של סגסוגות נעשים עמידים יותר על ידי הוספת מתכות אדמה נדירות. זכוכית, גרניט, שיש ואבני חן מלוטשות לרוב באבקת תחמוצת cerium. מנועים וגנרטורים רבים מכילים מגנטים המיוצרים עם אלמנטים אדירים נדירים. זרחן המשמש בתצוגה דיגיטלית, צגים וטלוויזיות נוצר עם תחמוצות אדמה נדירות. רוב סוללות המחשב, הטלפון הנייד והרכב החשמלי מיוצרים מתכות אדמה נדירות.
שימושים באלמנטים אדירים נדירים
מתכות אדמה נדירות וסגסוגות המכילות אותם משמשים במכשירים רבים שאנשים משתמשים בהם מדי יום כמו זיכרון מחשב, DVD, סוללות נטענות, טלפונים סלולריים, ממירים קטליטים, מגנטים, תאורה ניאון ועוד ועוד.
בעשרים השנים האחרונות אירע פיצוץ בביקוש לפריטים רבים הדורשים מתכות אדמה נדירות. לפני 20 שנה היו מעט מאוד טלפונים סלולריים בשימוש, אך המספר עלה למעל 7 מיליארד בשימוש כיום. השימוש באלמנטים אדירים נדירים במחשבים צמח כמעט באותה מהירות כמו טלפונים סלולריים.
סוללות נטענות רבות מיוצרות עם תרכובות אדמה נדירות. הביקוש לסוללות מונע על ידי הביקוש למכשירים אלקטרוניים ניידים כמו טלפונים סלולריים, קוראים, מחשבים ניידים ומצלמות.
כמה קילוגרמים של תרכובות אדמה נדירות נמצאים בסוללות המפעילות כל רכב חשמלי ורכב היברידי-חשמלי. כאשר חששות לעצמאות אנרגיה, שינויי אקלים ונושאים אחרים מניעים מכירת כלי רכב חשמליים והיברידיים, הביקוש לסוללות המיוצרות עם תרכובות אדמה נדירות יטפס עוד יותר מהר.
אדמות נדירות משמשות כזרזים, זרחן ותרכובות ליטוש. אלה משמשים לבקרת זיהום אוויר, מסכים מוארים במכשירים אלקטרוניים והברקת זכוכית באיכות אופטית. כל המוצרים הללו צפויים לחוות ביקוש גובר.
ניתן להחליף חומרים אחרים עבור יסודות אדירים נדירים בשימושים החשובים ביותר שלהם; עם זאת, תחליפים אלה בדרך כלל פחות יעילים ויקרים.
משנות החמישים ועד ראשית שנות האלפיים היה תחמוצת cerium פולנית מאוד פופולרית. זה היה לא יקר ויעיל מאוד. עליות המחירים האחרונות כמעט וחיסלו את השימוש בתחמוצת הטריום בסלע המתגלגל ובאמנויות הזוויות. כיום משתמשים במקומו סוגים אחרים של לק, כמו אלומיניום ותחמוצת טיטניום.
שימושים בהגנה קריטית
אלמנטים אדירים נדירים ממלאים תפקיד חיוני בהגנה הלאומית שלנו. הצבא משתמש במשקפי ראיית לילה, כלי נשק מונחים מדויקים, ציוד תקשורת, ציוד GPS, סוללות ומוצרי אלקטרוניקה הגנתיים אחרים. אלה מעניקים לצבא ארצות הברית יתרון עצום. מתכות אדמה נדירות הינן מרכיבים עיקריים לייצור הסגסוגות הקשות ביותר המשמשות בכלי רכב משוריינים וקליעים המתנפצים לאחר ההשפעה.
ניתן להשתמש בתחליפים לאלמנטים נדירים של אדמה ביישומי הגנה מסוימים; עם זאת, בדרך כלל תחליפים אלה אינם יעילים באותה מידה וזה מצמצם את העליונות הצבאית. בטבלה המצורפת מסוכמים מספר שימושים באלמנטים נדירים של כדור הארץ.
נדיר Earth Element Outlook
הביקוש העולמי למכוניות, מוצרי אלקטרוניקה, תאורה חסכונית באנרגיה וזרזים צפוי לעלות במהירות בעשור הקרוב. הביקוש למגנט אדמה נדיר צפוי לגדול, כמו גם הביקוש לסוללות נטענות. התפתחויות חדשות בתחום הטכנולוגיה הרפואית צפויות להגדיל את השימוש בלייזרים כירורגיים, דימות תהודה מגנטית וגלישות צמצום טומוגרפיה פליטת פוזיטרון.
יסודות אדמה נדירים משמשים בכבדות בכל הענפים הללו, ולכן הביקוש אליהם צריך להישאר גבוה.