Seltene Erden (REE): Alles, was Sie über das neue Gold des 21. Jahrhunderts wissen müssen

In einer Welt, die zunehmend von Technologie abhängig ist, die Elemente, die als seltene Erden bekannt sind Sie haben sich zu entscheidenden Mineralien entwickelt, zu einem neuen „Gold“ des 21. Jahrhunderts, und sind eine Quelle von Konflikten zwischen Ländern gewesen und werden es auch weiterhin sein. Diese Elemente sind trotz ihres Namens lebenswichtig, und hier erfahren Sie, warum sie so wichtig sind und was diese REE-Elemente (Seltene Erden) sind.

¿Was sind die seltenen Länder?

Die Seltene Erden, auf Englisch REE (Rare-Earth Elements), Es handelt sich um eine Reihe von Mineralien, von denen 15 Elemente im Periodensystem reichlich vorhanden sind, die sogenannte Lanthanoidenreihe. Diese Elemente sind von grundlegender Bedeutung für Technologien, die darauf abzielen, Emissionen und Energieverbrauch zu reduzieren und Effizienz, Leistung, Geschwindigkeit, Haltbarkeit und thermische Stabilität zu verbessern. Sie sind auch eine Schlüsselkomponente in Technologien, die darauf abzielen, Produkte leichter und kleiner zu machen. Daher ist es die Grundlage der aktuellen Technologie und daher ihre Bedeutung.

Das macht sie unverzichtbar und unersetzlich in vielen elektrischen, optischen, magnetischen und katalytischen Anwendungen, und da sie nicht reichlich vorhanden sind, hat dies zu Konflikten, Kriegen und Spannungen zwischen Ländern geführt, wie wir später sehen werden. Nun, obwohl seltene Erden in der Erdkruste relativ häufig vorkommen, sind sie aufgrund ihrer geochemischen Eigenschaften normalerweise weit verbreitet. Das bedeutet, dass sie nicht oft in Konzentrationen vorkommen, die sie für den Bergbau geeignet machen. Genau diese Knappheit führte dazu, dass sie seltene Erden genannt wurden.

Zwischen die 17 Elemente der REE sind:

1. Scandium (Sc)
2. Yttrium (Y)
3. Lanthan (das)
4. Cer (Ce)
5. Praseodym (Pr)
6. Neodym (Nd)
7. Promethium (Pm)
8. Samarium (Sm)
9. Europium (Eu)
10. Gadolinium (Gt)
11. Terbium (Tb)
12. Dysprosium (Dy)
13. Holmium (Ho)
14. Erbium (Er)
15. Thulium
16. Ytterbium (Yb)
17. Lutetium (Lu)

Seltene Erden Eigenschaften

In Bezug auf die Eigenschaften Von den Seltenen Erden bzw. deren Elementen sind hervorzuheben:

• magnetische Eigenschaften: Neodym, Dysprosium und Samarium werden wegen ihrer magnetischen Eigenschaften geschätzt. Sie können große Mengen magnetischer Energie speichern, was sie in Windkraftanlagen, Elektromotoren, Leitsystemen, Lautsprechern und Festplatten usw. nützlich macht.
• Lumineszierende Eigenschaften: Europium, Yttrium, Erbium und Neodym haben lumineszierende Eigenschaften, das heißt, sie emittieren Licht, wenn sie durch elektromagnetische Strahlung angeregt werden. Sie werden in effizienten Lichtquellen, Displays, Signalverstärkungen in Glasfaserleitungen und Lasern eingesetzt.
• elektrische Eigenschaften: Cer, Lanthan, Neodym und Praseodym werden aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften in Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) verwendet. Sie verleihen der Batterie eine höhere Energiedichte und eine bessere Haltekapazität nach vielen Entlade- und Ladezyklen.
• Katalytische Eigenschaften: Cer und Lanthan werden aufgrund ihrer elektronischen Struktur als Katalysatoren für chemische Reaktionen eingesetzt. Sie sind häufiger und billiger als andere Seltene Erden und daher die erste Wahl für katalytische Anwendungen.

Geschichte

Seltene Erden gibt es jedoch bereits seit der Entstehung der Erde. Sie wurden erst im 18. Jahrhundert vom schwedischen Armeeleutnant Carl Axel Arrhenius entdeckt.. Und die Isolation der Elemente dieser Länder ist noch jünger, einige würden erst im 20. Jahrhundert eintreffen.

Während der 160 Jahre der Entdeckung (1787-1947) wurde die Die Trennung und Reinigung von Seltenerdelementen war ein schwieriger und langwieriger Prozess. Viele Wissenschaftler widmeten ihr ganzes Leben der Gewinnung dieser reinen Elemente. Da sich schließlich herausstellte, dass es sich bei den Seltenerdelementen um Spaltprodukte eines Uranatoms handelte, unternahm die US-Atomenergiekommission große Anstrengungen in die Entwicklung neuer Trennmethoden. Im Jahr 1947 wurden Ergebnisse veröffentlicht, die zeigten, dass Ionenaustauschprozesse eine bessere Möglichkeit zur Trennung von Seltenerdelementen bieten, um die verwendeten Elemente herzustellen.

Die Seltenerdelemente, mit Ausnahme von Scandium, sind schwerer als Eisen und werden von produziert Nukleosynthese von Supernovae oder durch den S-Prozess in Sternen des riesigen asymptotischen Zweigs. In der Natur entstehen bei der spontanen Spaltung von Uran-238 geringe Mengen radioaktives Promethium, das meiste Promethium wird jedoch synthetisch in Kernreaktoren hergestellt.

Weltreserven an seltenen Erden

Die bedeutendste Vorkommen seltener Erden Weltweit kommen sie in folgenden Ländern vor:

• China: Mit etwa 44 Millionen Tonnen verfügt es über die größten Reserven der Welt. Darüber hinaus ist es der größte Produzent seltener Erden.
• Vietnam: Es beherbergt mit 22 Millionen Tonnen riesige Reserven an Seltenen Erden, insbesondere entlang der Nordwestgrenze zu China und entlang der Ostküste.
• Brasilien und Russland: Beide Länder verfügen über Reserven von 21 Mio. Tonnen.
• Indien: verfügt über Reserven von 6,9 Millionen Tonnen.
• Australien: verfügt über Reserven von 4,2 Millionen Tonnen.
• USA: Seine Reserven belaufen sich auf 2,3 Millionen Tonnen.
• Grönland: Es wird mit etwa 1,5 Mio. gerechnet.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass einige Länder zwar über große Reserven verfügen, ihre Produktion jedoch aus verschiedenen Gründen gering sein kann ...

Und Europa?

In Europa sind die Reserven an seltenen Erden knappund kommen hauptsächlich an folgenden Orten vor:

• Schweden: Man geht davon aus, dass es die größte Reserve an Seltenen Erden in Europa gibt. Das staatliche schwedische Bergbauunternehmen LKAB hat in der Nähe der Stadt Kiruna im Norden des Landes eine Lagerstätte identifiziert, die mehr als eine Million Tonnen Seltene Erden enthält.
• Finnland und Portugal: Auch in diesen Ländern wurden Ausbeutungsstätten identifiziert.

In Bezug auf SpanienDas Vorhandensein seltener Erden ist zwar bekannt, wurde jedoch noch nicht gründlich untersucht. Hervorzuheben sind zum Beispiel Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra) und in letzter Zeit wird viel über den Meeresboden im Vergleich zu den Dingen auf den Kanarischen Inseln gesprochen. Einige dieser Gebiete wurden noch nicht ausgebeutet, und die vorhandenen Reserven sind nicht bekannt. Im Fall des galizischen Reservats wurde seine Ausbeutung aus Umweltgründen abgelehnt, und im Fall der Kanarischen Inseln hält Marokko an den Spannungen fest, die es zu übernehmen gilt diese Ausbeutungen. …

Verarbeitung und Trennung

Seltene Erden werden hauptsächlich durch gewonnen Industrieller Tagebau., in einigen Fällen erfolgt die Produktion von Seltenen Erden als Nebenprodukt des Eisenabbaus. Mineralien, die seltene Erden enthalten, liegen als Oxide vor und müssen daher verarbeitet werden, um die Elemente zu erhalten:

1. Der Abbau seltener Erden erfolgt im Tagebau mit Sprengungen und schwerem Gerät.
2. Nach der Gewinnung wird das Mineral zur ordnungsgemäßen Verarbeitung zerkleinert oder gemahlen.
3. Zur Trennung des Erzes in Oxide können Laugungs-, Fällungs- und Kristallisationsverfahren eingesetzt werden.
4. Mit physikalisch-chemischen Methoden erfolgt die Veredelung von Seltenerdoxiden in Metalle unterschiedlicher Reinheit.
5. Legieren von Seltenerdmetallen durch chemische Prozesse.
6. Umwandlung von Seltenerdlegierungen in Komponenten für kommerzielle Anwendungen.

Arten seltener Erden

Zunächst muss gesagt werden, dass es welche gibt leichte Seltene Erden und schwere Seltene Erden. Die leichten, oder LREE, kommen häufiger vor und bestehen aus Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium und Scandium. Im Fall der Schwermetalle (HREE) kommen sie normalerweise nicht so häufig vor und weisen Konzentrationen von Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium und Yttrium auf.

Anwendungen

Schließlich ist es wichtig zu wissen welche möglichen Anwendungen gibt es? der Seltenen Erden, um ihre aktuelle Bedeutung zu verstehen:

• Katalysatoren und Magnete: Weltweit werden die meisten Seltenerdelemente für Hochleistungskatalysatoren und -magnete (Neodym) sowie für die Herstellung spezieller Keramikmaterialien, Gläser und zum Polieren verwendet. Beispielsweise sind Cer und Lanthan wichtige Katalysatoren und werden bei der Ölraffinierung und als Dieseladditive verwendet. Wenn wir andererseits von Magneten sprechen, beziehen wir uns nicht nur auf herkömmliche Magnete, sondern diese werden für Anwendungen wie Elektromotoren in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Generatoren in einigen Windkraftanlagen, Festplatten, tragbare Elektronik, Mikrofone usw. verwendet Lautsprecher.
• Legierungsherstellung und Produktion von Brennstoffzellen und Nickel-Metallhydrid-Batterien: Cer, Lanthan und Neodym sind wichtig bei der Herstellung von Legierungen und bei der Produktion von Brennstoffzellen und Nickel-Metallhydrid-Batterien.
• Elektronik: Cer, Gallium und Neodym sind wichtig in der Elektronik und werden bei der Herstellung von LCD- und Plasmadisplays, Glasfasern und Lasern sowie in der medizinischen Bildgebung verwendet.
• Medizinische Anwendungen, Düngemittel und Wasseraufbereitung: Sie werden als Tracer in medizinischen Anwendungen, Düngemitteln und in der Wasseraufbereitung eingesetzt.
• Landwirtschaft: wurden in der Landwirtschaft zur Steigerung des Pflanzenwachstums, der Produktivität und der Stressresistenz eingesetzt, offenbar ohne negative Auswirkungen auf den menschlichen und tierischen Verzehr. Darüber hinaus sind Seltenerdelemente Zusatzstoffe für Viehfutter, was zu einer erhöhten Produktion, beispielsweise größerer Tiere und einer erhöhten Produktion von Eiern und Milchprodukten, geführt hat.
• Mehr: Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr umfangreich, beispielsweise können sie auch zur Datierung von Fossilien eingesetzt werden, da sich die Konzentrationen seltener Erden in Gesteinen durch geochemische Prozesse nur langsam ändern und sie daher für die Datierung nützlich sind. Weitere Beispiele sind:
  • Scandium wird zur Herstellung hochintensiver Lichter und als Trackingmittel für Ölraffinerien verwendet.
  • Yttrium kann einer Vielzahl von Metalllegierungen zugesetzt werden, um deren Eigenschaften zu verbessern.
  • Lanthan wird als Erdöl-Crackkatalysator und als Zusatz zur Herstellung von Kugelgraphitguss verwendet.
  • Cer kann in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, von Katalysatoren zur Reduzierung der Umweltverschmutzung über Fahrzeugabgase bis hin zu Reinigungsprodukten und Pigmenten.
  • Praseodym kann mit anderen Metallen legiert werden, um Magnete für elektronische Geräte herzustellen, aber auch als Katalysator.
  • Neodym wird häufig zur Herstellung sehr leistungsstarker Magnete verwendet, beispielsweise in der Elektromotorenindustrie, wird aber auch für Kameras, Optiken mit Lasern usw. verwendet.
  • Promethium wird von Dickenmessgeräten als Betaquelle verwendet, auch als Impulsbatterie, es kann in eine tragbare Röntgenquelle umgewandelt werden usw.
  • Samarium wird auch zur Herstellung von Hochleistungs-Permanentmagneten, für Speziallinsen und neutronenabsorbierende Materialien für Kernreaktoren verwendet.
  • Europium ist das reaktivste der Seltenerdmetalle und kommt in der Praxis nicht häufig vor.
  • Gadolinium wird in der Medizin, für die Magnetresonanztomographie sowie in Mikrowellen, Farbfernsehern, Verstärkern und professionellen Audiosystemen verwendet.
  • Terbium wird zur Verfälschung bestimmter Komponenten, zur Herstellung elektronischer Geräte usw. verwendet.
  • Dysprosium wird in Magnetlegierungen auf Neodymbasis verwendet, um diese widerstandsfähiger gegen Entmagnetisierung bei hohen Temperaturen zu machen. Es wird auch in Halogen-Entladungslampen verwendet.
  • Holmium für elektronische Geräte, Plasmabildschirme, Quecksilberlampen usw.
  • Herbium wird für Legierungen, elektronische Verstärker, Laser usw. verwendet.
  • Thulium wird für Röntgengeräte, Hochleistungslaser, keramisch-magnetische Materialien usw. verwendet.
  • Ytterbium, häufig in der Metallurgieindustrie für Legierungen mit Eisen und Stahl, Katalysatoren, Lasern und Faseroptiken. Auch in der Nuklearmedizin zur Behandlung bestimmter Krankheiten und in der Strahlentherapie.
  • Lutetium wird als Katalysator beim Cracken von Kohlenwasserstoffen in der petrochemischen Industrie, bei der Krebstherapie usw. verwendet.

Wie Sie sehen, ist dies insbesondere für die Elektronikindustrie von grundlegender Bedeutung zur Herstellung von Keramikkondensatoren dass man sie in vielen Leiterplatten findet…