Få information om historien, produktionen, applikationerna av denna mjuka metall
Dysprosiummetall är ett mjukt glansigt silver-sällsynt jordartsmedel (REE) som används i permanenta magneter på grund av dess paramagnetiska hållfasthet och hög hållbarhet.
Egenskaper
- Atomiskt symbol: Dy
- Atomnummer: 66
- Element Kategori: Lantanidmetall
- Atomvikt: 162,50
- Smältpunkt: 1412 ° C
- Kokpunkt: 2567 ° C
- Densitet: 8,551 g / cm 3
- Vickers Hårdhet: 540 MPa
egenskaper
Medan relativt stabil i luft vid omgivande temperaturer reagerar dysprosimetall med kallt vatten och löses snabbt i kontakt med syror.
I fluorsyra bildar den tunga sällsynta jordartsmetallen ett skyddsskikt av dysprosiumfluorid (DyF 3 ).
Den mjuka, silverfärgade metallens huvudapplikation finns i permanenta magneter. Detta beror på det faktum att rent dysprosium är starkt paramagnetiskt över -93 ° C, vilket innebär att det lockas till magnetfält inom ett brett temperaturområde.
Dysprosium har tillsammans med holmium det högsta magnetiska momentet (styrkan och dragriktningen som påverkas av ett magnetfält) av något element.
Dysprosiums höga smälttemperatur och neutronabsorptionstvärsnitt tillåter också att den används i kärnkontrollstänger.
Medan dysprosium kommer att maskinera utan att gnista, används det inte kommersiellt som en ren metall eller i strukturella legeringar .
Liksom andra lantanid- eller sällsynta jordartsmetaller är dysprosium oftast naturligt förknippat med malmkroppar med andra sällsynta jordartsmetaller.
Historia
Den franska kemisten Paul-Emile Lecoq de Boisbadran erkände först dysprosium som ett självständigt element 1886 medan han analyserade erbiumoxid.
De Boisbaudran reflekterar den intima naturen av REIS, och undersökte ursprungligen oren yttriumoxid, från vilken han tog erbium och terbium med syra och ammoniak.
Erbiumoxid, i sig, befanns ha två andra element, holmium och thulium.
När Boisbaudran arbetade hemifrån började elementen att visa sig som ryska dockor, och efter 32 syrasekvenser och 26 ammoniakutfällningar kunde de Boisbaudran identifiera dysprosium som ett unikt element. Han namngav det nya elementet efter det grekiska ordet dysprositos , vilket betyder "svårt att få".
Mer rena former av elementet förbereddes 1906 av Georges Urbain, medan en ren form (enligt dagens standarder) av elementet inte producerades förrän 1950, efter utvecklingen av IO-växelseparation och metallografisk reduktionsteknik av Frank Harold Spedding, en pionjär inom sällsynt jordforskning och hans team på Ames Laboratory.
Ames Laboratory, tillsammans med Naval Ordnance Laboratory, var också centralt i att utveckla en av de första stora användningarna för dysprosium, Terfenol-D. Det magnetostriktiva materialet undersöktes under 1970-talet och kommersialiserades på 1980-talet för användning i sjösonar, magneto-mekaniska sensorer, manöverdon och givare.
Dysprosiums användning i permanenta magneter växte också med skapandet av magneter av neodym- järn - bor (NdFeB) på 1980-talet. Forskning från General Motors och Sumitomo Special Metals ledde till att dessa starkare och billigare versioner av de första permanenta (samarium- kobolt ) magneterna, som hade utvecklats 20 år tidigare, skapades.
Tillsatsen av mellan 3 och 6 procent dysprosium (i vikt) till den magnetiska legeringen NdFeB ökar magnetens Curie-punkt och koercivitet, vilket förbättrar stabilitet och prestanda vid höga temperaturer samtidigt som den minskar demagnetiseringen.
NdFeB magneter är nu standarden i elektroniska applikationer och hybrid elektriska fordon.
REEs, inklusive dysprosium, slogs in i det globala mediefokuset under 2009, efter att gränserna för den kinesiska exporten av elementen lett till försörjningsbrister och investerarnas intresse för metallerna. Detta ledde i sin tur till att snabbt öka priserna och betydande investeringar i utvecklingen av alternativa källor.
Produktion
Nyare medieuppmärksamhet som undersöker globalt beroende av kinesisk REE-produktion framhäver ofta att landet står för cirka 90% av den globala REE-produktionen.
Medan ett antal malmtyper, inklusive monazit och bastnasit, kan innehålla dysprosium är källorna med den högsta andelen dysprosium som innehåller jon adsorptionsleror i Jiangxi-provinsen, Kina och xenotimmalmer i södra Kina och Malaysia.
Beroende på typen av malm måste en mängd hydrometallurgiska tekniker användas för att extrahera individuella REE. Skumflotering och rostning av koncentrat är den mest vanliga metoden för extraktion av sällsynt jordartssulfat, en prekursorförening som följaktligen kan behandlas genom jonbyteförskjutning. De resulterande dysprosiumjonerna stabiliseras därefter med fluor för att bilda dysprosiumfluorid.
Dysprosiumfluorid kan reduceras till metallbitar genom upphettning med kalcium vid höga temperaturer i tantalkroppar.
Den globala produktionen av dysprosium är begränsad till ca 1800 ton (innehåller dysprosium) årligen. Detta står för endast cirka 1 procent av alla sällsynta jordarter raffinerade varje år.
De största tillverkarna av sällsynta jordartsmetaller inkluderar Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., Kina Minmetals Corp, och Aluminium Corp. i Kina (CHALCO).
tillämpningar
Den största konsumenten av dysprosium är överlägset permanentmagnetindustrin. Sådana magneter dominerar marknaden för högeffektiva dragmotorer som används i hybrid- och elfordon, vindkraftverk och hårddiskar.
Klicka här för att läsa mer om dysprosiumapplikationer.
källor:
Emsley, John. Naturens byggstenar: En AZ-guide till elementen .
Oxford University Press; Ny utgåva (14 september 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Dysprosiums viktiga roll i moderna permanentmagneter . 17 januari 2012.
British Geological Survey. Sällsynta jordelement . November 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, prof. Dudley. "Kan Kinas Rare Earth Dynasty Survive". Kinas industriella mineraler och marknadskonferens. Presentation: 24 september 2013.
Följ Terence på Google+