Metal disprozijum je meko, sjajno-srebrno rijetko zemaljski element (REE) koji se koristi u stalnim magnetima zbog svoje paramagnetne čvrstoće i dugotrajne izdržljivosti.
Svojstva
- Atomski simbol: Dy
- Atomski broj: 66
- Element Kategorija: Metal lantanida
- Atomska težina: 162.50
- Talište: 1412 ° C
- Vrelište: 2567 ° C
- Gustoća: 8.551g / cm3
- Tvrdoća vickersa: 540 MPa
Karakteristike
Iako je relativno stabilan na zraku pri sobnoj temperaturi, metal koji sadrži disprozijum reagira sa hladnom vodom i brzo se otapa u dodiru s kiselinama. Međutim, u fluorovodičnoj kiselini teški rijetkozemni metal formirat će zaštitni sloj disprozijum fluorida (DyF3).
Glavna meka metala srebrne boje je u trajnim magnetima. To je zbog činjenice da je čisti disprozij snažno paramagnetni iznad -93°C (-136)°F), što znači da ga privlači magnetski polja u širokom rasponu temperatura.
Uz holmij, disprozijum ima i najveći magnetski trenutak (jačinu i smjer povlačenja koji utječe na magnetsko polje) bilo kojeg elementa.
Visoka temperatura taljenja disprozija i presjek neutronske apsorpcije također omogućuju njegovu uporabu u nuklearnim upravljačkim šipkama.
Iako će se disprozij proizvoditi bez iskrenja, komercijalno se ne koristi kao čisti metal ili u strukturi legure.
Kao i drugi lantanidni (ili rijetko zemljani) elementi, disprozijum se najčešće prirodno povezuje u rudnim tijelima s drugim elementima rijetke zemlje.
Povijest
Francuski kemičar Paul-Emile Lecoq de Boisbadran prvi je prepoznao disproziju kao neovisni element 1886. dok je analizirao erbijev oksid.
Odražavajući intimnu prirodu REE-a, de Boisbaudran je u početku ispitivao nečisti itrijev oksid iz kojeg je crpio erbij i terbij koristeći kiselinu i amonijak. Otkriveno je da sam Erbium oksid sadrži dva elementa, holmij i tulum.
Kako je de Boisbaudran radio kod kuće, elementi su se počeli otkrivati poput ruskih lutki, ali i poslije 32 kisele sekvence i 26 oborina amonijaka, de Boisbaudran je uspio prepoznati disproziju kao jedinstven element. Novi je element nazvao po grčkoj riječi dysprositos, što znači 'teško dobiti'.
Čiste oblike elementa pripremio je 1906. Georges Urbain, dok je čisti oblik (današnji norme) elementa proizveden je tek 1950. godine, nakon razvoja odvajanja io-razmjenom i metalografska tehnike redukcije Frank Harold Spedding, pionir istraživanja rijetkosti zemlje, i njegov tim iz Ames Laboratoryja.
Amesov laboratorij, zajedno s Laboratorij za pomorski ordinacijski nadzor, također je bio središnji u razvoju jedne od prvih glavnih primjena disprozijuma, Terfenol-D. Magnetostriktivni materijal istražen je tijekom 1970-ih i komercijaliziran 1980-ih za uporabu u mornaričkim sonarima, magneto-mehaničkim senzorima, aktuatorima i pretvaračima.
Upotreba disprozija u trajnim magnetima također je porasla stvaranjem neodim-željezo-bor (NdFeB) magneti 1980-ih. Istraživanja General Motors-a i Sumitomo Special Metals dovela su do stvaranja ovih jačih, jeftinijih verzija prve stalne (samarium-kobalt) magneti koji su razvijeni 20 godina ranije.
Dodatak 3 do 6 posto disprozijuma (po masi) magnetskoj leguri NdFeB povećava Curie magneta točke i koercivnosti, te na taj način poboljšava stabilnost i radne snage pri visokim temperaturama, a istovremeno smanjuje demagnetizacija.
NdFeB magneti sada su standard u elektroničkoj primjeni i hibridnim električnim vozilima.
REE-ovi, uključujući disprozijum, gurnuli su se u svjetsku medijsku pažnju 2009. godine nakon što su ograničenja u kineskom izvozu elemenata dovela do nedostataka u opskrbi i interesa investitora za metale. To je zauzvrat dovelo do naglih cijena i značajnih ulaganja u razvoj alternativnih izvora.
Proizvodnja
Nedavna pažnja medija koja ispituje globalnu ovisnost o kineskoj proizvodnji REE često naglašava činjenicu da ta zemlja čini otprilike 90% globalne proizvodnje REE.
Iako brojne vrste ruda, uključujući monazit i bastnasit, mogu sadržavati disprozijum, izvori s najvišim postotak sadržanog disprozijuma su adsorpcijske gline provincije Jiangxi, Kina i ksenotime rude u Južnoj Kini i Malezija.
Ovisno o vrsti rude, za vađenje pojedinih REE mora se koristiti niz hidrometalurških tehnika. Flotacija pečenja i pečenje koncentrati su najčešća metoda ekstrakcije rijetkog zemnog sulfata, spoja prekursora koji se može preraditi ionskom izmjenom pomaka. Rezultirajući disprozijum ioni se tada stabiliziraju s fluorom, čime nastaje fluorid disprozijuma.
Disprozijum fluorid može se reducirati u metalne ingote zagrijavanjem kalcijem pri visokim temperaturama u tantalum loncima.
Globalna proizvodnja disprozijuma ograničena je na oko 1800 metričkih tona (sadrži disprozijum) godišnje. Na ovo otpada samo oko 1 posto sve rijetke rafinirane zemlje svake godine.
Najveći proizvođači rijetkih zemalja uključuju Baotou Steel rijetke zemlje Hi-Tech Co, China Minmetals Corp. i Aluminium Corp. Kine (CHALCO).
Prijave
Najveći potrošač disprozija daleko je industrija stalnih magneta. Takvi magneti dominiraju na tržištu visokoefikasnih vučnih motora koji se koriste u hibridnim i električnim vozilima, generatorima vjetroagregata i pogonima tvrdog diska.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o aplikacijama za disprozijum.
izvori:
Emsley, John. Prirodni građevinski blokovi: Vodič kroz elemente A-Z.
Oxford University Press; Novo izdanje izdanja (rujan 14 2011)
Arnold magnetske tehnologije. Važna uloga disprozija u modernim trajnim magnetima. 17. siječnja 2012.
British Geological Survey. Rijetki zemaljski elementi. Studenog 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Može li preživjeti kineska dinastija rijetkih planeta Zemlje". Kineska konferencija o industrijskim mineralima i tržištima. Prezentacija: 24. rujna 2013.
Slijedite Terence na Google+