Ontvang informatie over de geschiedenis, productie en toepassingen van deze soft metal
Dysprosium metaal is een zacht, glanzend zilver zeldzaam aardelement (REE) dat wordt gebruikt in permanente magneten vanwege zijn paramagnetische sterkte en duurzaamheid bij hoge temperaturen.
eigenschappen
- Atoom symbool: Dy
- Atoomnummer: 66
- Elementcategorie: Lanthanidemetaal
- Atoomgewicht: 162,50
- Smeltpunt: 1412 ° C
- Kookpunt: 2567 ° C
- Dichtheid: 8,551 g / cm3
- Vickers-hardheid: 540 MPa
Kenmerken
Hoewel het relatief stabiel is in lucht bij omgevingstemperaturen, zal dysprosiummetaal reageren met koud water en lost het snel op in contact met zuren.
In waterstoffluoride vormt het zware zeldzame aardmetaal echter een beschermende laag van dysprosiumfluoride (DyF 3 ).
De hoofdtoepassing van de zachte, zilverkleurige metaal bevindt zich in permanente magneten. Dit komt door het feit dat zuiver dysprosium sterk paramagnetisch is boven -93 ° C (-136 ° F), wat betekent dat het wordt aangetrokken door magnetische velden binnen een breed temperatuurbereik.
Samen met holmium heeft dysprosium ook het hoogste magnetische moment (de sterkte en richting van de trek die door een magnetisch veld wordt beïnvloed) van elk element.
De hoge smelttemperatuur en neutronenabsorptiedoorsnede van Dysprosium maken het ook mogelijk om te worden gebruikt in nucleaire controlestaven.
Terwijl dysprosium zonder vonken zal machinaal bewerken, wordt het niet commercieel gebruikt als een zuiver metaal of in structurele legeringen .
Net als andere lanthanide (of zeldzame aarde) elementen, wordt dysprosium meestal geassocieerd met ertsen met andere zeldzame aardelementen.
Geschiedenis
De Franse chemicus Paul-Emile Lecoq de Boisbadran erkende dysprosium voor het eerst als een zelfstandig element in 1886, terwijl hij erbiumoxide analyseerde.
Als weerspiegeling van de intieme aard van REE's, onderzocht de Boisbaudran aanvankelijk onzuiver yttriumoxide, waaruit hij erbium en terbium trok met behulp van zuur en ammoniak.
Erbium oxide, zelf, bleek twee andere elementen te herbergen, namelijk holmium en thulium.
Terwijl de Boisbaudran verder thuis werkte, begonnen de elementen zichzelf te openbaren als Russische poppen en na 32 zuursequenties en 26 ammoniakprecipitaties kon de Boisbaudran dysprosium identificeren als een uniek element. Hij noemde het nieuwe element naar het Griekse woord dysprositos , wat 'moeilijk te krijgen' betekent.
Meer zuivere vormen van het element werden in 1906 door Georges Urbain voorbereid, terwijl een zuivere vorm (volgens de huidige normen) van het element pas in 1950 werd geproduceerd, na de ontwikkeling van io-uitwisselingsscheiding en metallografische reductietechnieken door Frank Harold Spedding, een pionier van onderzoek op het gebied van zeldzame aarden en zijn team bij Ames Laboratory.
Het Ames-laboratorium, samen met het Naval Ordnance Laboratory, stond ook centraal bij de ontwikkeling van een van de eerste belangrijke toepassingen voor dysprosium, Terfenol-D. Het magnetostrictieve materiaal is in de jaren '70 onderzocht en in de jaren '80 op de markt gebracht voor gebruik in zee-sonars, magnetomechanische sensoren, actuatoren en transducers.
Het gebruik van Dysprosium in permanente magneten groeide ook met de productie van neodymium- ijzer - boor (NdFeB) magneten in de jaren tachtig. Onderzoek door General Motors en Sumitomo Special Metals leidde tot de creatie van deze sterkere, goedkopere versies van de eerste permanente (samarium- kobalt ) magneten, die 20 jaar eerder waren ontwikkeld.
De toevoeging van 3 tot 6 procent dysprosium (op gewichtsbasis) aan de NdFeB magnetische legering verhoogt het Curie-punt en coërcitief van de magneet, waardoor de stabiliteit en prestaties bij hoge temperaturen worden verbeterd terwijl ook de demagnetisatie wordt verminderd.
NdFeB-magneten zijn nu de standaard in elektronische toepassingen en hybride elektrische voertuigen.
De REE's, waaronder dysprosium, werden in 2009 in de schijnwerpers geplaatst, nadat limieten op de Chinese export van de elementen leidden tot tekorten en interesse van investeerders in de metalen. Dit leidde op zijn beurt tot snel stijgende prijzen en aanzienlijke investeringen in de ontwikkeling van alternatieve bronnen.
Productie
Recente media-aandacht die de wereldwijde afhankelijkheid van Chinese REE-productie onderzoekt, benadrukt vaak het feit dat het land goed is voor ruwweg 90% van de wereldwijde REE-productie.
Hoewel een aantal ertstypes, waaronder monaziet en bastnasiet, dysprosium kunnen bevatten, zijn de bronnen met het hoogste percentage ingeperkte dysprosium de ionenadsorptiekleien van de provincie Jiangxi, China en xenotimertsen in Zuid-China en Maleisië.
Afhankelijk van het type erts, moet een verscheidenheid aan hydrometallurgische technieken worden toegepast om afzonderlijke REE's te extraheren. Schuimflotatie en roosteren van concentraten is de meest gebruikelijke methode voor het extraheren van zeldzame aardesulfaat, een precursorverbinding die bijgevolg kan worden verwerkt via ionenuitwisselingsverplaatsing. De resulterende dysprosiumionen worden vervolgens gestabiliseerd met fluor om dysprosiumfluoride te vormen.
Dysprosiumfluoride kan worden gereduceerd tot metalen blokken door te verwarmen met calcium bij hoge temperaturen in tantaliumkroezen.
De wereldwijde productie van dysprosium is beperkt tot ongeveer 1800 metrische tonnen (bevat dysprosium) per jaar. Dit is goed voor slechts ongeveer 1 procent van alle zeldzame aarde die elk jaar wordt geraffineerd.
De grootste producenten van zeldzame aardmetalen zijn Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. en Aluminium Corp. of China (CHALCO).
toepassingen
Verreweg de grootste consument van dysprosium is de permanente magneetindustrie. Dergelijke magneten domineren de markt voor hoogrenderende tractiemotoren die worden gebruikt in hybride en elektrische voertuigen, windturbinegeneratoren en harde schijven.
Klik hier om meer te lezen over dysprosium-toepassingen.
bronnen:
Emsley, John. Nature's Building Blocks: An AZ Guide to the Elements .
Oxford Universiteit krant; Nieuwe editie editie (14 september 2011)
Arnold Magnetic Technologies. De belangrijke rol van dysprosium in moderne permanente magneten . 17 januari 2012.
British Geological Survey. Rare Earth Elements . November 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. "Kan de zeldzame aardse dynastie overleven in China". China's industriële mineralen & markten conferentie. Presentatie: 24 september 2013.
Volg Terence op Google+