Få info om historien, produktionen, applikationerne af denne bløde metal
Dysprosiummetal er et blødt, glansfuldt sølv-sjældne jordartsmateriale (REE), der anvendes i permanente magneter på grund af dets paramagnetiske styrke og holdbarhed ved høj temperatur.
Ejendomme
- Atomisk symbol: Dy
- Atomisk nummer: 66
- Element Kategori: Lanthanidmetal
- Atomvægt: 162,50
- Smeltepunkt: 1412 ° C
- Kogepunkt: 2567 ° C
- Tæthed: 8.551g / cm3
- Vickers Hårdhed: 540 MPa
Egenskaber
Mens det er relativt stabilt i luft ved omgivelsestemperaturer, reagerer dysprosiummetal med koldt vand og opløses hurtigt i kontakt med syrer.
I flussyre vil det tungt sjældne jordartsmetall imidlertid danne et beskyttende lag af dysprosiumfluorid (DyF 3 ).
Det bløde, sølvfarvede metals hovedanvendelse er i permanente magneter. Dette skyldes det faktum, at rent dysprosium er stærkt paramagnetisk over -93 ° C (-136 ° F), hvilket betyder at det tiltrækkes af magnetfelter inden for en lang række temperaturer.
Sammen med holmium har dysprosium også det højeste magnetiske øjeblik (styrken og retningen af træk som følge af et magnetfelt) af ethvert element.
Dysprosiums høje smeltetemperatur og neutronabsorptionstværsnit tillader også, at den anvendes i nukleare kontrolstænger.
Mens dysprosium vil maskine uden gnistning, anvendes det ikke kommercielt som et rent metal eller i strukturelle legeringer .
Som andre lanthanidelementer (eller sjældne jordarter) er dysprosium oftest forbundet naturligt i malmkroppe med andre sjældne jordarters elementer.
Historie
Den franske kemiker Paul-Emile Lecoq de Boisbadran anerkendte først dysprosium som et selvstændigt element i 1886, mens han analyserede erbiumoxid.
De Boisbaudran afspejler i første omgang den urene natur af REEs og undersøgte oprindeligt uren yttriumoxid, hvorfra han trak erbium og terbium under anvendelse af syre og ammoniak.
Erbiumoxid, i sig selv, viste sig at indeholde to andre elementer, holmium og thulium.
Da de Boisbaudran arbejdede væk hjemme hos ham, begyndte elementerne at afsløre sig som russiske dukker, og efter 32 syresekvenser og 26 ammoniakudfældninger var de Boisbaudran i stand til at identificere dysprosium som et unikt element. Han kaldte det nye element efter det græske ord dysprositos , hvilket betyder 'svært at få'.
Mere rene former af elementet blev udarbejdet i 1906 af Georges Urbain, mens en ren form (ifølge dagens standarder) af elementet først blev produceret indtil 1950 efter udviklingen af io-udskiftning og metallografiske reduktionsteknikker af Frank Harold Spedding, en pioner inden for sjældne jordforskning og hans team på Ames Laboratory.
Ames Laboratoriet, sammen med Naval Ordnance Laboratory, var også centralt i udviklingen af en af de første større anvendelser til dysprosium, Terfenol-D. Det magnetostriktive materiale blev undersøgt i løbet af 1970'erne og kommercialiseret i 1980'erne til brug i marine sonarer, magneto-mekaniske sensorer, aktuatorer og transducere.
Dysprosiums brug i permanente magneter voksede også med dannelsen af magneter af neodym- jern - bor (NdFeB) i 1980'erne. Forskning fra General Motors og Sumitomo Special Metals førte til oprettelsen af disse stærkere og billigere versioner af de første permanente (samarium- cobalt ) magneter, som var blevet udviklet 20 år tidligere.
Tilsætningen af mellem 3 og 6 procent dysprosium (i vægt) til NdFeB magnetisk legering øger magnetens Curie-punkt og koercivitet og derved forbedrer stabiliteten og ydeevnen ved høje temperaturer, samtidig med at den reducerer demagnetiseringen.
NdFeB magneter er nu standarden i elektroniske applikationer og hybrid elbiler.
REE'erne, herunder dysprosium, blev fremhævet i den globale mediefokusering i 2009, efter at grænserne for kinesisk eksport af elementerne førte til forsyning af mangler og investorinteresse i metallerne. Dette medførte igen en hurtig stigning i priserne og betydelige investeringer i udviklingen af alternative kilder.
Produktion
Nyere mediernes opmærksomhed på at undersøge global afhængighed af kinesisk REE-produktion fremhæver ofte, at landet tegner sig for ca. 90% af den globale REE-produktion.
Mens en række malmtyper, herunder monazit og bastnasit, kan indeholde dysprosium, er kilderne med den højeste procent af indesluttet dysprosium ionadsorptionslæerne i Jiangxi-provinsen, Kina og xenotimmalm i Sydkina og Malaysia.
Afhængig af typen af malm skal der anvendes en række hydrometallurgiske teknikker til ekstraktion af individuelle REE'er. Skumflotation og ristning af koncentrater er mest den mest almindelige metode til ekstraktion af sjældne jordalsulfater, en forstadieforbindelse, der følgelig kan behandles via ionbytterforskydning. De resulterende dysprosiumioner bliver derefter stabiliseret med fluor til dannelse af dysprosiumfluorid.
Dysprosiumfluorid kan reduceres til metalbåde ved opvarmning med calcium ved høje temperaturer i tantalkerner.
Den globale produktion af dysprosium er begrænset til ca. 1800 tons (indeholdt dysprosium) årligt. Dette tegner sig for kun ca. 1 procent af alle sjældne jordarter raffineret hvert år.
De største producenter af sjældne jordarter omfatter Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., Kina Minmetals Corp. og Aluminium Corp. i Kina (CHALCO).
Applikationer
Langt den største forbruger af dysprosium er permanentmagnetindustrien. Sådanne magneter dominerer markedet for højeffektive trækkraftmotorer, der anvendes i hybrid- og elbiler, vindmøllegeneratorer og harddiskdrev.
Klik her for at læse mere om dysprosium applikationer.
Kilder:
Emsley, John. Naturens byggesten: En AZ-vejledning til elementerne .
Oxford University Press; Ny udgave udgave (september 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Dysprosiums vigtige rolle i moderne permanente magneter . 17. januar 2012.
British Geological Survey. Sjældne jordelementer . November 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. "Kan Kinas sjældne jorddynastin overleve". Kinas industrielle mineraler og markeder konference. Præsentation: 24. september 2013.
Følg Terence på Google+