Диспрозий металлический мягкий, блестящий серебристый редкоземельный элемент (REE), который используется в постоянных магнитах из-за его парамагнитной прочности и долговечности при высоких температурах.
свойства
- Атомный символ: Dy
- Атомный номер: 66
- Категория элемента: Лантанид металлический
- Атомный вес: 162.50
- Температура плавления: 1412 ° C
- Точка кипения: 2567 ° C
- Плотность: 8,551 г / см3
- Твердость по Виккерсу: 540 МПа
Характеристики
Будучи относительно стабильным на воздухе при температуре окружающей среды, металлический диспрозий реагирует с холодной водой и быстро растворяется в контакте с кислотами. Однако в плавиковой кислоте тяжелый редкоземельный металл образует защитный слой из фторида диспрозия (DyF3).
Основное применение мягкого серебристого металла - в постоянных магнитах. Это связано с тем, что чистый диспрозий сильно парамагнитен выше -93°С (-136°F), то есть это привлекает магнитные поля в широком диапазоне температур.
Наряду с гольмием диспрозий также обладает самым высоким магнитным моментом (сила и направление притяжения, вызванного воздействием магнитного поля) среди всех элементов.
Высокая температура плавления диспрозия и сечение поглощения нейтронов также позволяют использовать его в стержнях ядерного контроля.
Хотя диспрозий будет обрабатываться без искрения, он не используется в коммерческих целях в качестве чистого металла или в конструкционных сплавы.
Как и другие лантаноидные (или редкоземельные) элементы, диспрозий чаще всего естественным образом ассоциируется в рудных телах с другими редкоземельными элементами.
история
Французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буасбадран впервые признал диспрозий независимым элементом в 1886 году, когда анализировал оксид эрбия.
Отражая интимную природу РЗЭ, де Буасбаудран первоначально исследовал нечистый оксид иттрия, из которого он извлек эрбий и тербий, используя кислоту и аммиак. Было обнаружено, что сам оксид эрбия содержит два других элемента, гольмий и тулий.
Когда де Буа-Бодран работал в своем доме, элементы начали проявлять себя как русские куклы, и после По 32 кислотным последовательностям и 26 аммиачным осадкам де Буасбаудран смог идентифицировать диспрозий как уникальный элемент. Он назвал новый элемент в честь греческого слова dysprositos, что означает «трудно получить».
Более чистые формы элемента были подготовлены в 1906 году Жоржем Урбеном, в то время как чистая форма (по сегодняшним Стандарты) элемента не производился до 1950 года, после развития ионообменного разделения а также металлографический методы сокращения Фрэнк Гарольд Спеддинг, пионер исследований редких земель, и его команда в лаборатории Эймса.
Лаборатория Эймса, наряду с Лабораторией морского вооружения, также занимала центральное место в разработке одного из первых основных видов применения диспрозия, терфенола-D. Магнитострикционный материал был исследован в 1970-х годах и коммерциализирован в 1980-х годах для использования в военно-морских сонарах, магнитомеханических датчиках, исполнительных механизмах и преобразователях.
Использование диспрозия в постоянных магнитах также выросло с созданием неодимаутюг-бор (NdFeB) магниты в 1980-х. Исследования General Motors и Sumitomo Special Metals привели к созданию более прочных и дешевых версий первого перманента (самариякобальт) магниты, которые были разработаны 20 лет назад.
Добавление от 3 до 6 процентов диспрозия (по массе) к магнитному сплаву NdFeB увеличивает магнит Кюри точка и коэрцитивность, таким образом, улучшая стабильность и производительность при высоких температурах, а также снижая размагничивание.
Магниты NdFeB в настоящее время являются стандартом для электронных приложений и гибридных электромобилей.
В 2009 году РЗЭ, включая диспрозий, оказались в центре внимания мировых СМИ после того, как ограничения на китайский экспорт элементов привели к дефициту предложения и интересу инвесторов к металлам. Это, в свою очередь, привело к быстрому росту цен и значительным инвестициям в развитие альтернативных источников.
производство
Недавнее внимание средств массовой информации, изучающее глобальную зависимость от китайского производства РЗЭ, часто подчеркивает тот факт, что на долю страны приходится около 90% мирового производства РЗЭ.
В то время как ряд типов руды, включая монацит и бастназит, могут содержать диспрозий, источники с самым высоким Процент содержания диспрозия в ионно-адсорбционных глинах провинции Цзянси, Китай и ксенотимных руд в Южном Китае и Малайзия.
В зависимости от типа руды для извлечения отдельных РЗЭ необходимо применять различные гидрометаллургические методы. Пенная флотация и обжиг концентраты являются наиболее распространенным методом извлечения сульфата редкоземельного элемента, соединения-прекурсора, которое, следовательно, может быть переработано посредством ионного обмена смещение. Полученные ионы диспрозия затем стабилизируются фтором с образованием фторида диспрозия.
Фторид диспрозия можно превратить в металлические слитки при нагревании с кальцием при высоких температурах в танталовых тиглях.
Глобальное производство диспрозия ограничено примерно 1800 метрическими тоннами (содержащими диспрозий) ежегодно. Это составляет только около 1 процента всех рафинированных редкоземельных элементов каждый год.
Крупнейшими производителями редкоземельных металлов являются высокотехнологичная компания Baotou Steel Rare Earth Co., China Minmetals Corp. и Aluminium Corp. Китая (CHALCO).
Приложения
Безусловно, крупнейшим потребителем диспрозия является промышленность с постоянными магнитами. Такие магниты доминируют на рынке высокоэффективных тяговых двигателей, которые используются в гибридных и электромобилях, ветрогенераторах и жестких дисках.
кликните сюда читать больше о приложениях диспрозия.
Источники:
Эмсли, Джон. Строительные блоки природы: руководство по элементам A-Z.
Издательство Оксфордского университета; Новая редакция издания (сентябрь 14 2011)
Арнольд Магнитные Технологии. Важная роль диспрозия в современных постоянных магнитах. 17 января 2012 г.
Британская геологическая служба. Редкоземельные элементы. Ноябрь 2011
URL: www.mineralsuk.com
Кингснорт, проф. Дадли. «Может ли Китай выжить в династии редких земель». Китайская конференция по промышленным минералам и рынкам. Презентация: 24 сентября 2013 г.
Следуйте за Теренсом на Google+