کاربردهای اصلی فلزات خاکی کمیاب

در حال حاضر،خاک کمیابعناصر خاکی کمیاب عمدتاً در دو حوزه اصلی استفاده می‌شوند: سنتی و پیشرفته. در کاربردهای سنتی، به دلیل فعالیت بالای فلزات خاکی کمیاب، می‌توانند فلزات دیگر را خالص‌سازی کنند و به طور گسترده در صنعت متالورژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. افزودن اکسیدهای خاکی کمیاب به فولاد ذوب‌شده می‌تواند ناخالصی‌هایی مانند آرسنیک، آنتیموان، بیسموت و غیره را حذف کند. فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا که از اکسیدهای خاکی کمیاب ساخته شده است، می‌تواند برای ساخت قطعات خودرو مورد استفاده قرار گیرد و می‌تواند به صفحات فولادی و لوله‌های فولادی پرس شود که برای ساخت خطوط لوله نفت و گاز استفاده می‌شوند.

عناصر خاکی کمیاب فعالیت کاتالیزوری فوق‌العاده‌ای دارند و به عنوان عوامل کراکینگ کاتالیزوری برای کراکینگ نفت در صنعت نفت برای بهبود بازده نفت سبک استفاده می‌شوند. عناصر خاکی کمیاب همچنین به عنوان تصفیه‌کننده‌های کاتالیزوری برای اگزوز خودرو، خشک‌کن‌های رنگ، تثبیت‌کننده‌های حرارتی پلاستیک و در تولید محصولات شیمیایی مانند لاستیک مصنوعی، پشم مصنوعی و نایلون استفاده می‌شوند. با استفاده از فعالیت شیمیایی و عملکرد رنگ‌آمیزی یونی عناصر خاکی کمیاب، آنها در صنایع شیشه و سرامیک برای شفاف‌سازی شیشه، صیقل دادن، رنگرزی، رنگ‌زدایی و رنگدانه‌های سرامیکی استفاده می‌شوند. برای اولین بار در چین، عناصر خاکی کمیاب در کشاورزی به عنوان عناصر کمیاب در کودهای مرکب متعدد مورد استفاده قرار گرفته‌اند و تولید کشاورزی را افزایش داده‌اند. در کاربردهای سنتی، عناصر خاکی کمیاب گروه سریم بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که حدود 90 درصد از کل مصرف عناصر خاکی کمیاب را تشکیل می‌دهند.

در کاربردهای پیشرفته، به دلیل ساختار الکترونیکی ویژهعناصر خاکی کمیاب,گذارهای الکترونی با سطوح انرژی مختلف آنها، طیف‌های خاصی تولید می‌کنند. اکسیدهایایتریم، تربیم و یوروپیمبه طور گسترده به عنوان فسفر قرمز در تلویزیون‌های رنگی، سیستم‌های نمایش مختلف و در ساخت پودر لامپ‌های فلورسنت سه رنگ اصلی استفاده می‌شوند. استفاده از خواص مغناطیسی ویژه عناصر خاکی کمیاب برای ساخت آهنرباهای فوق دائمی مختلف، مانند آهنرباهای دائمی ساماریوم کبالت و آهنرباهای دائمی نئودیمیوم آهن بور، چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف فناوری پیشرفته مانند موتورهای الکتریکی، دستگاه‌های تصویربرداری رزونانس مغناطیسی هسته‌ای، قطارهای مغناطیسی مغناطیسی و سایر اپتوالکترونیک دارد. شیشه لانتانیم به طور گسترده به عنوان ماده‌ای برای لنزهای مختلف، عدسی‌ها و فیبرهای نوری استفاده می‌شود. شیشه سریم به عنوان ماده‌ای مقاوم در برابر تابش استفاده می‌شود. شیشه نئودیمیم و کریستال‌های ترکیبات خاکی کمیاب گارنت آلومینیوم ایتریم، مواد مهم شفق قطبی هستند.

در صنعت الکترونیک، سرامیک‌های مختلف با افزودن ...اکسید نئودیمیم، اکسید لانتانیم و اکسید ایتریم به عنوان مواد مختلف خازن استفاده می‌شوند. فلزات خاکی کمیاب برای ساخت باتری‌های قابل شارژ نیکل-هیدروژن استفاده می‌شوند. در صنعت انرژی اتمی، اکسید ایتریم برای ساخت میله‌های کنترل برای راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود. آلیاژ سبک و مقاوم در برابر حرارت ساخته شده از عناصر خاکی کمیاب گروه سریم، آلومینیوم و منیزیم در صنعت هوافضا برای ساخت قطعات هواپیما، فضاپیما، موشک، راکت و غیره استفاده می‌شود. عناصر خاکی کمیاب همچنین در مواد ابررسانا و مغناطوتنگش استفاده می‌شوند، اما این جنبه هنوز در مرحله تحقیق و توسعه است.

استانداردهای کیفیت برایفلز خاکی کمیابمنابع شامل دو جنبه هستند: الزامات عمومی صنعتی برای ذخایر عناصر خاکی کمیاب و استانداردهای کیفیت برای کنسانتره‌های عناصر خاکی کمیاب. محتوای F، CaO، TiO2 و TFe در کنسانتره سنگ معدن سریم فلوروکربن باید توسط تأمین‌کننده تجزیه و تحلیل شود، اما نباید به عنوان مبنایی برای ارزیابی استفاده شود. استاندارد کیفیت کنسانتره مخلوط باستنازیت و مونازیت برای کنسانتره به‌دست‌آمده پس از فرآوری قابل اجرا است. محتوای ناخالصی P و CaO محصول درجه یک فقط داده‌ها را ارائه می‌دهد و به عنوان مبنای ارزیابی استفاده نمی‌شود. کنسانتره مونازیت به کنسانتره سنگ معدن شن پس از فرآوری اشاره دارد. کنسانتره سنگ معدن ایتریم فسفر نیز به کنسانتره به‌دست‌آمده از فرآوری سنگ معدن شن اشاره دارد.

توسعه و حفاظت از سنگ معدن‌های اولیه عناصر خاکی کمیاب شامل فناوری بازیابی سنگ معدن است. شناورسازی، جداسازی ثقلی، جداسازی مغناطیسی و فرآوری ترکیبی، همگی برای غنی‌سازی مواد معدنی عناصر خاکی کمیاب مورد استفاده قرار گرفته‌اند. عوامل اصلی مؤثر بر بازیافت شامل انواع و حالت‌های وقوع عناصر خاکی کمیاب، ساختار، ساختار و ویژگی‌های توزیع مواد معدنی عناصر خاکی کمیاب و انواع و ویژگی‌های مواد معدنی باطله است. تکنیک‌های مختلف فرآوری باید بر اساس شرایط خاص انتخاب شوند.

فرآوری کانسنگ اولیه عناصر خاکی کمیاب عموماً با روش فلوتاسیون انجام می‌شود که اغلب با جداسازی ثقلی و مغناطیسی تکمیل می‌شود و ترکیبی از فرآیندهای فلوتاسیون ثقلی، فلوتاسیون مغناطیسی و جداسازی ثقلی را تشکیل می‌دهد. پلاسرهای عناصر خاکی کمیاب عمدتاً با روش ثقلی تغلیظ می‌شوند و با جداسازی مغناطیسی، فلوتاسیون و جداسازی الکتریکی تکمیل می‌شوند. کانسار سنگ آهن عناصر خاکی کمیاب Baiyunebo در مغولستان داخلی عمدتاً از سنگ معدن مونازیت و فلوئوروکربن سریم تشکیل شده است. کنسانتره عناصر خاکی کمیاب حاوی 60٪ REO را می‌توان با استفاده از فرآیند ترکیبی فلوتاسیون مخلوط، شستشو، جداسازی ثقلی و فلوتاسیون به دست آورد. کانسار عناصر خاکی کمیاب Yaniuping در میانینگ، سیچوان عمدتاً سنگ معدن فلوئوروکربن سریم تولید می‌کند و کنسانتره عناصر خاکی کمیاب حاوی 60٪ REO نیز با استفاده از فرآیند فلوتاسیون جداسازی ثقلی به دست می‌آید. انتخاب عوامل فلوتاسیون کلید موفقیت روش فلوتاسیون برای فرآوری مواد معدنی است. کانی‌های خاکی کمیاب تولید شده توسط معدن پلاسری Nanshan Haibin در گوانگدونگ عمدتاً مونازیت و فسفات ایتریم هستند. دوغاب حاصل از شستشوی آبِ در معرضِ رسوب، تحت عملیات غنی‌سازی مارپیچی قرار می‌گیرد و پس از آن جداسازی ثقلی، به همراه جداسازی مغناطیسی و شناورسازی، انجام می‌شود تا کنسانتره مونازیت حاوی 60.62٪ REO و کنسانتره فسفریت حاوی 25.35٪ Y2O5 به دست آید.