Lära om dysprosium

Dysprosiummetall är ett mjukt glansigt sällsynt jordartsmetallelement (REE) som används i permanenta magneter på grund av dess paramagnetiska hållfasthet och hög hållbarhet.

Egenskaper

• Atomic Symbol: Dy
• Atomnummer: 66
• Element Kategori: Lantanidmetall
• Atomvikt: 162. 50
• Smältpunkt: 1412 ° C
• Kokpunkt: 2567 ° C
• Densitet: 8. 551g / cm ³
• Vickers Hårdhet: 540 MPa

Egenskaper

Medan relativt stabil i luft vid omgivande temperaturer kommer dysprosimetall att reagera med kallt vatten och lösas snabbt i kontakt med syror.

I flussyra kommer den tunga sällsynta jordartsmetallen att bilda 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 (-136 ° F), vilket betyder att det lockas till magnetfält inom ett brett temperaturområde. Dysprosium har tillsammans med holmium det högsta magnetiska ögonblicket (styrkan och riktningen för dragning 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 associerat i malmkroppar med andra sällsynta jordartsmetaller.

Historia

Den franska kemisten Paul-Emile Lecoq de Boisbadran förstekändes dysprosium som ett självständigt element 1886 medan han analyserade erbiumoxid.

De Boisbaudran, som speglar den intima naturen, undersökte ursprungligen oren yttriumoxid, från vilken han ritade erbium och terbium med användning av syra och ammoniak.

Erbiumoxid, i sig, befanns ha två andra element, holmium och thulium.

När Boisbaudran arbetade hemifrån började elementen avslöja 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 framställdes 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 skapandet av dessa starkare och billigare versioner av de första permanenta (samarium-kobolt) magneterna, som hade utvecklats 20 år tidigare.

Tillsatsen av mellan 3 och 6 procent dysprosium (i vikt) till den magnetiska legeringen NdFeB ökar magnetens Curie-punkt och koercivitet, vilket förbättrar stabiliteten och prestanda vid höga temperaturer samtidigt som den minskar demagnetiseringen.

NdFeB magneter är nu standarden i elektroniska applikationer och hybrid elfordon.

ReEs, inklusive dysprosium, slogs in i det globala mediefokuset under 2009, efter att gränserna för den kinesiska exporten av elementen lett till att försörja brister 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 jonadsorptionsklisterna i Jiangxi-provinsen, Kina och xenotimmalm i södra Kina och Malaysia.

Beroende på typen av malm måste en mängd hydrometallurgiska tekniker användas för att extrahera individuella REEs. 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 den 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.

_{Nature's Building Blocks: En A-Z Guide till Elementen}

_{. Oxford University Press; Ny utgåva utgåva (14 september 2011) Arnold Magnetic Technologies.
Dysprosins viktiga roll i moderna permanenta magneter
. 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+}