テクノロジーへの依存がますます高まる世界では、 レアアースとして知られる元素 それらは21世紀の新たな「金」として重要な鉱物として登場し、国家間の紛争の原因となってきましたし、今後もそうでしょう。これらの元素は、その名前にもかかわらず重要です。ここでは、なぜそれらがそれほど重要なのか、そしてこれらの希土類元素 (希土類元素) とは何なのかを学ぶことができます。
希少な土地とは何ですか?
ラス レアアース、英語ではREE（Rare-Earth Elements）、 これらは、ランタニド系列として知られる、周期表に豊富に含まれる 15 種類の元素を含む一連の鉱物です。これらの要素は、排出量、エネルギー消費を削減し、効率、性能、速度、耐久性、熱安定性を向上させる技術の基礎となります。また、製品の軽量化と小型化を目指す技術においても重要なコンポーネントです。したがって、現在のテクノロジーの基礎となり、その重要性が高まります。
これにより、彼らは 多くの電気、光学、磁気、触媒用途において不可欠かつかけがえのないもの、そしてそれらは豊富ではないため、後で説明するように、これが紛争、戦争、国家間の緊張を引き起こしました。レアアース元素は地球の地殻に比較的豊富に存在しますが、その地球化学的特性により、通常は広範囲に分散しています。これは、採掘に適した濃度でそれらが見つかることはあまりないことを意味します。まさにこの希少性が、レアアースと呼ばれるようになったのです。
間に 17つの要素 REE には次のようなものがあります。
- スカンジウム (Sc)
- イットリウム(Y)
- ランタン (ザ)
- セリウム(Ce)
- プラセオジム (Pr)
- ネオジム(Nd)
- プロメチウム (Pm)
- サマリウム(Sm)
- ユウロピウム (Eu)
- ガドリニウム(Gd)
- テルビウム (Tb)
- ジスプロシウム (Dy)
- ホルミウム (Ho)
- エルビウム (Er)
- 闘莉王
- イッテルビウム (Yb)
- ルテチウム (Lu)
希土類の特性
に対する プロパティ レアアース、またはその元素のうち、強調する価値があるのは次のとおりです。
- 磁気特性: ネオジム、ジスプロシウム、サマリウムは磁気特性で高く評価されています。大量の磁気エネルギーを蓄えることができるため、風力タービン、電気モーター、誘導システム、スピーカー、ハードドライブなどに役立ちます。
- 発光特性: ユウロピウム、イットリウム、エルビウム、ネオジムには発光特性があり、電磁放射によって刺激されると光を放出します。これらは、効率的な光源、ディスプレイ、光ファイバー回線やレーザーの信号増幅に使用されます。
- 電気的性質: セリウム、ランタン、ネオジム、プラセオジムは、その電気的特性によりニッケル水素 (NiMH) バッテリーに使用されます。これらは、バッテリーのエネルギー密度を高め、多くの放電と再充電サイクル後の保持容量を向上させます。
- 触媒特性: セリウムとランタンはその電子構造により化学反応の触媒として使用されます。これらは他のレアアースよりも豊富で安価であるため、触媒用途の主な選択肢となっています。
歴史
レアアースは地球誕生の時から存在していますが、 それらは 18 世紀にスウェーデン陸軍中尉カール アクセル アレニウスによって発見されるまで発見されませんでした。。そして、これらの土地の要素が隔離されたのはさらに最近であり、一部は 20 世紀になるまで到達しませんでした。
160 年間の発見 (1787 ～ 1947 年) の間に、 希土類元素の分離と精製は困難で時間のかかるプロセスでした。多くの科学者は、これらの純粋な元素を入手することに生涯を捧げました。最後に、希土類元素はウラン原子の核分裂生成物であることが判明したため、米国原子力委員会は新しい分離方法の開発に多大な労力を費やしました。 1947 年に、イオン交換プロセスが希土類元素を分離して使用する元素を製造するためのより良い方法であることを示す結果が発表されました。
スカンジウムを除く希土類元素は鉄より重く、次のような方法で生成されます。 超新星の元素合成または恒星の s 過程による元素合成 巨大な漸近分岐の。自然界では、ウラン 238 の自然核分裂により少量の放射性プロメチウムが生成されますが、ほとんどのプロメチウムは原子炉内で合成的に生成されます。
世界のレアアース埋蔵量
ラス レアアースの最も重要な埋蔵量 世界では、次の国で見られます。
- 中国 : 埋蔵量は世界最大で、その埋蔵量は約44万トンです。さらに、レアアースの最大の生産国でもあります。
- Vietnam：特に中国との北西部国境沿いと東海岸沿いには、22万トンものレアアースが膨大に埋蔵されています。
- ブラジルとロシア：両国とも21MTの埋蔵量を持っています。
- India：埋蔵量は6,9万トン。
- Australia：埋蔵量は4,2万トン。
- 米国：埋蔵量は2,3万トン。
- グリーンランド：1,5MT程度の計算になります。
一部の国には大量の埋蔵量がありますが、さまざまな理由により生産量が少ない可能性があることに言及することが重要です...
そしてヨーロッパ？
ヨーロッパではレアアースの埋蔵量が乏しい、主に次の場所にあります。
- スウェーデン: ヨーロッパ最大のレアアース埋蔵量があると考えられています。スウェーデン国営鉱山会社LKABは、同国北部のキルナ市近くに100万トン以上のレアアースを含む鉱床を特定した。
- フィンランドとポルトガル: これらの国でも悪用サイトが確認されています。
スペインについて、レアアース埋蔵量は存在することが知られていますが、完全には調査されていません。たとえば、カンポ・デ・モンティエル（シウダード・レアル）、モンテ・ガリニェイロ（ポンテベドラ）などが目立ちますが、最近ではカナリア諸島と比べて海底のことがよく話題になっています。これらの場所の一部はまだ開発されておらず、存在する保護区は不明である。ガリシア保護区の場合は環境上の理由から開発が拒否され、カナリア諸島の場合はモロッコが引き継ぎを目指して緊張を維持している。これらの搾取。…
処理と分離
レアアースは主に次のような方法で得られます。 産業用露天掘り. 場合によっては、鉄採掘の副産物としてレアアースが生成されます。レアアースを含む鉱物は酸化物として存在するため、元素を得るために処理する必要があります。
- レアアースの抽出は、爆発や重機を使用して露天掘りで行われます。
- 抽出後、ミネラルは適切な処理のために粉砕または粉砕されます。
- 鉱石を酸化物に分離するには、浸出、沈殿、結晶化の方法を使用できます。
- 物理化学的方法を使用して、さまざまな純度レベルの金属中の希土類酸化物の精製が実行されます。
- 化学プロセスによる希土類金属の合金。
- 希土類合金を商業用途で使用されるコンポーネントに変換します。
レアアースの種類
まず第一に、次のようなことがあると言わなければなりません。 軽希土類と重希土類。軽いもの、つまり LREE はより豊富で、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、スカンジウムで構成されています。重いもの、つまり HREE の場合、通常はそれほど豊富ではなく、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、イットリウムが集中しています。
アプリケーション
最後に、知っておくことが重要です 潜在的な用途は何ですか レアアースの現在の重要性を理解するには:
- 触媒と磁石: 世界的に見て、ほとんどの希土類元素は高性能触媒や磁石 (ネオジム) に使用されるほか、特殊なセラミック材料、ガラス、研磨の作成にも使用されます。たとえば、セリウムとランタンは重要な触媒であり、石油精製やディーゼル添加剤として使用されます。一方、磁石について話すときは、従来の磁石だけを指すのではなく、ハイブリッド車や電気自動車の電気モーター、一部の風力タービンの発電機、ハードドライブ、ポータブル電子機器、マイクなどの用途に使用されています。スピーカー。
- 合金の製造および燃料電池・ニッケル水素電池の製造: セリウム、ランタン、ネオジムは、合金の製造や燃料電池やニッケル水素電池の製造において重要です。
- エレクトロニクス: セリウム、ガリウム、ネオジムはエレクトロニクス分野で重要であり、LCD やプラズマ ディスプレイ、光ファイバーやレーザー、医療用画像の製造に使用されています。
- 医療用途、肥料、水処理: 医療用途、肥料、水処理のトレーサーとして使用されます。
- 農業: 明らかに人間や動物の摂取に悪影響を与えることなく、植物の成長、生産性、ストレス耐性を高めるために農業で使用されています。さらに、レアアース元素は家畜の飼料への添加物であり、その結果、動物の大型化や卵や乳製品の生産量の増加などが見られます。
- もっと: 用途は非常に広範囲で、例えば化石の年代測定にも使用できます。岩石中のレアアースの濃度は地球化学的過程によってゆっくりとしか変化しないため、年代測定に役立ちます。他の例は次のとおりです。
- スカンジウムは、高輝度ライトの製造や製油所の追跡剤として使用されます。
- イットリウムは、特性を向上させるためにさまざまな金属合金に添加できます。
- ランタンは、石油分解触媒として、また球状鋳鉄を製造するための添加剤として使用されます。
- セリウムは、汚染を軽減するための触媒から自動車の排気ガス、製品や顔料の洗浄に至るまで、さまざまな産業で使用できます。
- プラセオジムは他の金属と合金にして電子機器用の磁石を作成できるだけでなく、触媒としても使用できます。
- ネオジムは、非常に強力な磁石の製造に広く使用されており、電気モーター産業などで使用されていますが、カメラ、レーザーなどの光学機器にも使用されています。
- プロメチウムは、厚さ計によってベータ線源として使用され、またパルス電池としても使用され、ポータブル X 線源などに変換できます。
- サマリウムは、特殊レンズ用の高出力永久磁石や原子炉用の中性子吸収材の製造にも使用されます。
- ユウロピウムは希土類金属の中で最も反応性が高く、実際の用途では一般的ではありません。
- ガドリニウムは、医療、磁気共鳴画像法のほか、電子レンジ、カラー テレビ、アンプ、プロ用オーディオ システムにも使用されています。
- テルビウムは、特定の部品を混ぜたり、電子機器を製造したりするために使用されます。
- ジスプロシウムは、高温での減磁に対する耐性を高めるためにネオジムベースの磁石合金に使用されます。ハロゲン化物放電ランプにも使用されています。
- 電子機器、プラズマスクリーン、水銀ランプなどのホルミウム
- 合金、電子増幅器、レーザーなどに使用されるハービウム。
- ツリウムは、X線装置、高距離レーザー、セラミック磁性材料などに使用されます。
- イッテルビウム。冶金業界では、鉄や鋼との合金、触媒、レーザー、光ファイバーなどで一般的です。特定の病気を治療するための核医学や放射線療法にも使用されます。
- ルテチウムは、石油化学産業やがん治療などで炭化水素の分解における触媒として使用されます。
ご覧のとおり、特にエレクトロニクス業界の基本的な セラミックコンデンサーの製造 多くの PCB でそれらが見つかることを…