השימושים העיקריים של מתכות אדמה נדירות

כַּיוֹם,אדמה נדירהיסודות קרקע משמשים בעיקר בשני תחומים עיקריים: מסורתיים והיי-טק. ביישומים מסורתיים, בשל הפעילות הגבוהה של מתכות אדמה נדירות, הם יכולים לטהר מתכות אחרות ונמצאים בשימוש נרחב בתעשיית המתכת. הוספת תחמוצות אדמה נדירות להתכת פלדה יכולה להסיר זיהומים כגון ארסן, אנטימון, ביסמוט וכו'. פלדת סגסוגת דלת חוזק גבוהה העשויה מתחמוצות אדמה נדירות יכולה לשמש לייצור רכיבי רכב, וניתן לדחוס אותה ללוחות פלדה וצינורות פלדה, המשמשים לייצור צינורות נפט וגז.

ליסודות אדמה נדירים פעילות קטליטית מעולה והם משמשים כחומרי פיצוח קטליטיים לפיצוח נפט בתעשיית הנפט כדי לשפר את תפוקת הנפט הקל. אדמה נדירה משמשת גם כמטהרת קטליטית לאגזוזים של כלי רכב, מייבשי צבע, מייצבים חום מפלסטיק, ובייצור מוצרים כימיים כגון גומי סינתטי, צמר מלאכותי וניילון. תוך ניצול הפעילות הכימית ותפקוד הצביעה היוני של יסודות אדמה נדירים, הם משמשים בתעשיות הזכוכית והקרמיקה להבהרת זכוכית, ליטוש, צביעה, הסרת צבע ופיגמנטים קרמיים. לראשונה בסין, אדמה נדירה שימשה בחקלאות כיסודות קורט בדשנים מורכבים מרובים, מה שמקדם ייצור חקלאי. ביישומים מסורתיים, יסודות אדמה נדירים מקבוצת צריום משמשים בעיקר, המהווים כ-90% מכלל הצריכה של יסודות אדמה נדירים.

ביישומים היי-טק, בשל המבנה האלקטרוני המיוחד שלאדמה נדירה,המעברים האלקטרוניים השונים ברמות האנרגיה שלהם מייצרים ספקטרום מיוחד. תחמוצותאיטריום, טרביום ואירופיוםנמצאים בשימוש נרחב כזרחן אדום בטלוויזיות צבעוניות, מערכות תצוגה שונות, ובייצור אבקות של מנורות פלורסנט בעלות שלושה צבעים עיקריים. השימוש בתכונות מגנטיות מיוחדות של אדמה נדירה לייצור מגנטים סופר-קבועים שונים, כגון מגנטים קבועים של סמריום קובלט ומגנטים קבועים של ניאודימיום ברזל בורון, טומן בחובו אפשרויות יישום רחבות בתחומים היי-טק שונים כגון מנועים חשמליים, מכשירי דימות תהודה מגנטית גרעינית, רכבות מגלב ואופטואלקטרוניקה אחרת. זכוכית לנתן נמצאת בשימוש נרחב כחומר לעדשות, וסיבים אופטיים שונים. זכוכית צריום משמשת כחומר עמיד לקרינה. זכוכית ניאודימיום וגבישי תרכובת אדמה נדירה איטריום אלומיניום גארנט הם חומרים חשובים לזוהר הקוטב.

בתעשיית האלקטרוניקה, קרמיקה מגוונת בתוספת שלתחמוצת ניאודימיום, תחמוצת לנתן ותחמוצת איטריום משמשים כחומרים שונים לקבלים. מתכות אדמה נדירות משמשות לייצור סוללות נטענות ניקל-מימן. בתעשיית האנרגיה האטומית, תחמוצת איטריום משמשת לייצור מוטות בקרה לכורים גרעיניים. סגסוגת קלת משקל ועמידה בחום העשויה מיסודות אדמה נדירים מקבוצת צריום, אלומיניום ומגנזיום, משמשת בתעשיית התעופה והחלל לייצור חלקים למטוסים, חלליות, טילים, רקטות וכו'. מתכות אדמה נדירות משמשות גם בחומרים מוליכי-על ומגנטיסטריקטיביים, אך היבט זה עדיין נמצא בשלב המחקר והפיתוח.

תקני האיכות עבורמתכת אדמה נדירהמשאבים כוללים שני היבטים: הדרישות התעשייתיות הכלליות למרבצי אדמה נדירה ותקני האיכות לתרכיזי אדמה נדירה. תכולת ה-F, CaO, TiO2 ו-TFe בתרכיז עפרת צריום פלואור-פחמן ינתח על ידי הספק, אך לא תשמש כבסיס להערכה; תקן האיכות לתרכיז מעורב של בסטנסיט ומונאזיט חל על התרכיז המתקבל לאחר ההטבה. תכולת הטומאה P וה-CaO של מוצר דרגה א' מספקת רק נתונים ואינה משמשת כבסיס הערכה; תרכיז מונאזיט מתייחס לתרכיז עפרת חול לאחר ההטבה; תרכיז עפרת איטריום זרחן מתייחס גם לתרכיז המתקבל מהטבת עפרת חול.

פיתוח והגנה של עפרות ראשוניות מסוג אדמה נדירה כרוכים בטכנולוגיית מיחזור של עפרות. ציפה, הפרדה כבידה, הפרדה מגנטית והעשרת תהליכים משולבים, כולם שימשו להעשרת מינרלי אדמה נדירה. הגורמים העיקריים המשפיעים על המיחזור כוללים את הסוגים ומצבי ההימצאות של יסודות אדמה נדירים, המבנה, המבנה ומאפייני ההפצה של מינרלי אדמה נדירים, ואת הסוגים והמאפיינים של מינרלי גנגה. יש לבחור טכניקות העשרה שונות בהתבסס על נסיבות ספציפיות.

עיבוד עפרות ראשוניות של אדמה נדירה מאמץ בדרך כלל שיטת ציפה, שלעתים קרובות משלימה כוח משיכה והפרדה מגנטית, ויוצר שילוב של תהליכי כבידה ציפה, הפרדה מגנטית ציפה וכובידה. מינרלי אדמה נדירה מרוכזים בעיקר על ידי כוח משיכה, בתוספת הפרדה מגנטית, ציפה והפרדה חשמלית. מרבץ עפרות הברזל הנדירות באיונבו במונגוליה הפנימית מורכב בעיקר ממונאזיט ועפרת צריום פלואורו-פחמני. ניתן להשיג תרכיז אדמה נדירה המכיל 60% REO באמצעות תהליך משולב של ציפה מעורבת, שטיפה והפרדה כבידה והציפה. מרבץ אדמה נדירה יאניופינג במיאנינג, סצ'ואן, מייצר בעיקר עפרת צריום פלואורו-פחמני, ותרכיז אדמה נדירה המכיל 60% REO מתקבל גם הוא באמצעות תהליך ציפה של הפרדת כבידה. בחירת חומרי הציפה היא המפתח להצלחת שיטת הציפה לעיבוד מינרלים. מינרלי אדמה נדירה המיוצרים במכרה הציפה נאנשאן האיבין בגואנגדונג הם בעיקר מונאזיט ופוספט איטריום. התרחיף המתקבל משטיפת המים החשופים עובר תהליך הטבה ספירלי, ולאחר מכן הפרדה כבידה, בתוספת הפרדה מגנטית וציפה, כדי לקבל תרכיז מונזיט המכיל 60.62% REO ותרכיז זרחן המכיל 25.35% Y2O5.