השימושים העיקריים של מתכות אדמה נדירות

כַּיוֹם,אדמה נדירהאלמנטים משמשים בעיקר בשני תחומים עיקריים: מסורתי והיי-טק. ביישומים מסורתיים, בשל הפעילות הגבוהה של מתכות אדמה נדירות, הן יכולות לטהר מתכות אחרות ונמצאות בשימוש נרחב בתעשיית המתכות. הוספת תחמוצות אדמה נדירות להתכת פלדה יכולה להסיר זיהומים כגון ארסן, אנטימון, ביסמוט וכו'. פלדת סגסוגת נמוכה בעלת חוזק גבוה העשויה מתחמוצות אדמה נדירה יכולה לשמש לייצור רכיבי רכב, וניתן ללחוץ אותה לתוך לוחות פלדה וצינורות פלדה, בשימוש לייצור צינורות נפט וגז.

ליסודות אדמה נדירים יש פעילות קטליטית מעולה והם משמשים כסוכני פיצוח קטליטי לפיצוח נפט בתעשיית הנפט כדי לשפר את תפוקת הנפט הקל. כדורי אדמה נדירים משמשים גם כמטהרים קטליטיים עבור פליטות רכב, מייבשי צבע, מייצבי חום מפלסטיק, ובייצור מוצרים כימיים כגון גומי סינטטי, צמר מלאכותי וניילון. תוך ניצול הפעילות הכימית ופונקציית הצביעה היונית של יסודות אדמה נדירים, הם משמשים בתעשיות הזכוכית והקרמיקה להבהרת זכוכית, ליטוש, צביעה, דה-צבע ופיגמנטים קרמיים. לראשונה בסין, כדורי אדמה נדירים שימשו בחקלאות כיסודות קורט בדשנים מורכבים רבים, המקדמים ייצור חקלאי. ביישומים מסורתיים משתמשים בעיקר ביסודות אדמה נדירים מקבוצת צריום, המהווים כ-90% מהצריכה הכוללת של יסודות אדמה נדירים.

ביישומי היי-טק, בשל המבנה האלקטרוני המיוחד שלכדורי אדמה נדירים,המעברים האלקטרוניים השונים ברמת האנרגיה שלהם מייצרים ספקטרום מיוחד. התחמוצות שלאיטריום, טרביום ואירופיוםנמצאים בשימוש נרחב כזרחנים אדומים בטלוויזיות צבעוניות, במערכות תצוגה שונות, ובייצור של שלוש אבקות מנורות פלורסנט צבעוניות ראשוניות. השימוש במאפיינים מגנטיים מיוחדים של אדמה נדירה לייצור מגנטים סופר קבועים שונים, כגון מגנטים קבועים קובלט סמריום ומגנטים קבועים מברזל בורון ניאודימיום, יש סיכויי יישום רחבים בתחומי היי-טק שונים כגון מנועים חשמליים, מכשירי הדמיה בתהודה מגנטית גרעינית, מגלב. רכבות, ואלקטרוניקה אופטואלית אחרת. זכוכית לנתנום נמצאת בשימוש נרחב כחומר לעדשות שונות, עדשות וסיבים אופטיים. זכוכית סריום משמשת כחומר עמיד בפני קרינה. זכוכית ניאודימיום ואלומיניום איטריום גבישי תרכובת אדמה נדירה הם חומרי זוהר חשובים.

בתעשיית האלקטרוניקה, קרמיקה מגוונת בתוספת שלתחמוצת נאודימיום, תחמוצת לנתנום ותחמוצת איטריום משמשים כחומרי קבלים שונים. מתכות אדמה נדירות משמשות לייצור סוללות נטענות מימן ניקל. בתעשיית האנרגיה האטומית, תחמוצת איטריום משמשת לייצור מוטות בקרה לכורים גרעיניים. הסגסוגת קלת המשקל עמידה בחום העשויה מיסודות אדמה נדירים מקבוצת צריום, אלומיניום ומגנזיום משמשת בתעשיית התעופה והחלל לייצור חלקים למטוסים, חלליות, טילים, רקטות וכו'. כדורי אדמה נדירים משמשים גם בחומרים מוליכים ומגנטוסטרים, אבל זה ההיבט עדיין בשלב המחקר והפיתוח.

תקני האיכות עבורמתכת אדמה נדירההמשאבים כוללים שני היבטים: הדרישות התעשייתיות הכלליות למרבצי עפר נדירים ותקני האיכות של תרכיזי אדמה נדירים. התוכן של F, CaO, TiO2 ו-TFe בתרכיז עפרות פחמן פלואורו-פחמן ינותח על ידי הספק, אך לא ישמש כבסיס להערכה; תקן האיכות עבור תרכיז מעורב של בסטנאזיט ומונאזיט חל על התרכיז המתקבל לאחר ההטבה. תכולת הטומאה P ו- CaO של המוצר מכיתה א' מספקת רק נתונים ואינה משמשת כבסיס הערכה; תרכיז מונאזיט מתייחס לרכז של עפרות חול לאחר הטבה; תרכיז עפרות זרחן איטריום מתייחס גם לרכז המתקבל מהטבת עפרות חול.

הפיתוח וההגנה על עפרות אדמה נדירות כרוכים בטכנולוגיית השחזור של עפרות. ציפה, הפרדת כוח הכבידה, הפרדה מגנטית והטבת תהליך משולב שימשו כולם להעשרת מינרלים נדירים של אדמה. הגורמים העיקריים המשפיעים על המיחזור כוללים את הסוגים ומצבי ההתרחשות של יסודות אדמה נדירים, המבנה, המבנה ומאפייני התפוצה של מינרלים נדירים, והסוגים והמאפיינים של מינרלים גנגה. יש לבחור טכניקות הטבה שונות בהתבסס על נסיבות ספציפיות.

ההטבה של עפרות ראשוניות של אדמה נדירה מאמצת בדרך כלל שיטת ציפה, לעתים קרובות מתווספת על ידי כבידה והפרדה מגנטית, ויוצרות שילוב של כבידה בציפה, תהליכי כבידה של הפרדה מגנטית בציפה. משטחי אדמה נדירים מרוכזים בעיקר על ידי כוח הכבידה, בתוספת הפרדה מגנטית, ציפה והפרדה חשמלית. מרבץ עפרות הברזל הנדירות Baiyunebo במונגוליה הפנימית מורכב בעיקר ממונאזיט ומעפרת צריום פלואורו-פחמן. ניתן להשיג תרכיז אדמה נדירה המכילה 60% REO על ידי שימוש בתהליך משולב של שטיפת ציפה מעורבת של הפרדת כבידה. מרבץ העפר הנדירים Yaniuping במיאנינג, סצ'ואן מייצר בעיקר עפרות צריום פלואורו-פחמן, ותרכיז אדמה נדירה המכיל 60% REO מתקבל גם באמצעות תהליך הציפה של הפרדת הכבידה. בחירת חומרי הציפה היא המפתח להצלחת שיטת הציפה לעיבוד מינרלים. המינרלים הנדירים של כדור הארץ המיוצרים על ידי מכרה ה-Nanshan Haibin בגואנגדונג הם בעיקר מונאזיט ואיטריום פוספט. התמיסה המתקבלת משטיפת מים חשופים עוברת הטבה ספירלית, ולאחר מכן הפרדת כוח הכבידה, בתוספת הפרדה מגנטית וציפה, לקבלת תרכיז מונאזיט המכיל 60.62% REO ורכז זרחן המכיל Y2O5 25.35%.