Leer over Dysprosium

Dysprosiummetaal is een zacht, glanzend zilver zeldzaam aarde-element (REE) dat wordt gebruikt in permanente magneten vanwege de paramagnetische sterkte en de hoge temperatuurduurzaamheid.

Eigenschappen

• Atoomgetal: Dy
• Atoomgetal: 66
• Element Categorie: Lanthanidemetaal
• Atoomgewicht: 162. 50
• Smeltpunt: 1412 ° C
• Kookpunt: 2567 ° C
• Densiteit: 8. 551g / cm ³
• Vickers Hardheid: 540 MPa

Kenmerken

Terwijl relatief stabiel in lucht bij omgevingstemperaturen, zal dysprosiummetaal reageren met koud water en snel oplossen in contact met zuren.

In zoutzuur wordt echter het zware zeldzame aardmetaal een beschermende laag dysprosiumfluoride (DyF ₃ ) gevormd.

De zachte, zilverkleurige metalen belangrijkste toepassing is in permanente magneten. Dit komt door het feit dat zuiver dysprosium sterk paramagnetisch is boven -93 ° C (-136 ° F), waardoor het in magnetische velden wordt aangetrokken binnen een breed bereik van temperaturen.

Samen met holmium heeft dysprosium ook het hoogste magnetische moment (de kracht en de richting van de trek die door een magnetisch veld beïnvloed wordt) van elk element.

De hoge smelttemperatuur van Dysprosium en de doorsnede van neutronabsorptie laten het ook toe in nucleaire staven.

Terwijl dysprosium zonder vonk gaat werken, wordt het niet commercieel gebruikt als een puur metaal of in structurele legeringen.

Zoals bij andere elementen van lanthanide (of zeldzame aarde), is dysprosium meestal natuurlijk geassocieerd met ertslichamen met andere zeldzame aardelementen.

Geschiedenis

De Franse chemicus Paul-Emile Lecoq de Boisbadran erkende eerst dysprosium als een onafhankelijk element in 1886, terwijl hij erbiumoxide analyseerde.

De Boisbaudran, die de intieme aard van REE's weerspiegelde, was aanvankelijk onderzoek naar onsuiwer yttriumoxide, waaruit hij erbium en terbium gebruikt met behulp van zuur en ammoniak.

Erbiumoxide bleek zelf twee andere elementen, holmium en thulium te bevatten.

Als de Boisbaudran in zijn huis was gewerkt, begonnen de elementen zichzelf te onthullen als Russische poppen, en na 32 zuursequenties en 26 ammoniak precipitaties was de Boisbaudran in staat om dysprosium als een uniek element te identificeren. Hij noemde het nieuwe element na het Griekse woord dysprositos , wat betekent 'moeilijk te krijgen'.

Meer pure vormen van het element werden in 1906 door Georges Urbain opgesteld, terwijl een zuivere vorm (volgens de huidige standaarden) van het element niet tot 1950 werd geproduceerd, na de ontwikkeling van io-uitwisseling en metallografische reductie technieken van Frank Harold Spedding, een pionier van zeldzame aarde onderzoek, en zijn team bij Ames Laboratory.

Het Ames Laboratorium, samen met het Naval Ordnance Laboratory, was ook centraal in het ontwikkelen van een van de eerste grote toepassingen voor dysprosium, Terfenol-D.Het magnetostrictieve materiaal werd in de jaren zeventig onderzocht en in de jaren tachtig gecommercialiseerd voor gebruik in marine sonaren, magneto-mechanische sensoren, actuatoren en transducers.

Het gebruik van dysprosium in permanente magneten groeide ook in de jaren tachtig met de vorming van magneten van neodymium-ijzer-boor (NdFeB). 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 werden ontwikkeld.

De toevoeging van tussen 3 en 6 procent dysprosium (naar gewicht) aan de magnetische legering NdFeB verhoogt de Curie-punt en coerciviteit van de magneet, waardoor de stabiliteit en prestatie bij hoge temperaturen worden verbeterd, terwijl de demagnetisatie ook wordt verminderd.

NdFeB magneten zijn nu de standaard in elektronische toepassingen en hybride elektrische voertuigen.

De REE's, inclusief dysprosium, werden in 2009 in de wereldwijde media-spotlight ingezet nadat de Chinese export van de elementen de grenzen had gebleven aan tekorten en beleggersbelang in de metalen. Dit leidde ertoe tot snelle prijzen en aanzienlijke investeringen in de ontwikkeling van alternatieve bronnen.

Productie

De recente media aandacht die de globale afhankelijkheid van de Chinese REE-productie onderzoekt, wijst vaak op het feit dat het land ongeveer 90% van de wereldwijde REE-productie vertegenwoordigt.

Hoewel een aantal ertssoorten, waaronder monaziet en bastnasite, dysprosium bevatten, zijn de bronnen met het hoogste percentage ingebroken dysprosium de ionadsorptieklieren van de provincie Jiangxi, China en xenotimeerts in Zuid-China en Maleisië.

Afhankelijk van het type erts moet een verscheidenheid aan hydrometallurgische technieken worden gebruikt om individuele REE's te extraheren. Schuimflotatie en roosteren van concentraten is meestal de meest voorkomende methode om zeldzame aardsulfaat te extraheren, een voorloperverbinding die derhalve kan worden verwerkt via ionenuitwisseling. De resulterende dysprosiumionen worden dan gestabiliseerd met fluor om dysprosiumfluoride te vormen.

Dysprosiumfluoride kan worden verlaagd tot metalen ingots door verhitting met calcium bij hoge temperaturen in tantalcrucibles.

De wereldwijde productie van dysprosium is jaarlijks beperkt tot ongeveer 1800 ton (dysprosium). Dit staat voor slechts ongeveer 1 procent van alle zeldzame aarde per jaar verfijnd.

De grootste producenten van zeldzame aarde zijn onder meer Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp., en Aluminium Corp. van China (CHALCO).

Toepassingen

Verreweg de grootste consument van dysprosium is de permanente magneetindustrie. Dergelijke magneten domineren de markt voor high-efficiency tractomotoren die worden gebruikt in hybride en elektrische voertuigen, windturbine generatoren en harde schijven.

Klik hier om meer te lezen over dysprosium applicaties.

_Bronnen:

_{Emsley, John. Nature's Building Blocks: Een A-Z Gids voor de Elementen .
Oxford University Press; New Edition editie (14 september 2011)
Arnold Magnetic Technologies. De belangrijke rol van dysprosium in moderne permanente magneten . 17 januari 2012.
British Geological Survey. Zeldzame aardeelementen . November 2011.
URL: www. mineralsuk. com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Kan de zeldzame dynastie van China overleven". China's Industrial Minerals & Markets Conference. Presentatie: 24 september 2013.}

_{Volg Terence op Google+}