O que são minerais de terras raras - Para que são utilizadas as terras raras?

Quantos elementos de terras raras existem?

Elementos de terras raras são o nome geral do Grupo das Terras Raras Lantanídeos, que contém 17 elementos, incluindo escândio (Sc), ítrio (Y), lantânio (La), cério (Ce), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), promécio (Pm), samário (Sm), európio (Eu), gadolínio (Gd), térbio (Tb), disprósio (Dy), hólmio (Ho), érbio (Er), túlio (Tm), itérbio (Yb), lutécio (Lu). O termo "terra rara" é utilizado desde o século XVIII, devido a limitações técnicas, os elementos raros eram dificilmente separados, o óxido obtido não derrete, nem é insolúvel em água, o seu aspeto assemelha-se a "terra" e é designado por terra rara.

Quantos tipos de terras raras existem?

Os elementos de terras raras dividem-se em "elementos de terras raras leves" e "elementos de terras raras pesados":
“Terras raras leves" referem-se a SC, Y, La, CE, PR, ND, PM, SM, EU com números atómicos pequenos.
“Elementos pesados de terras raras" referem-se a Gd, TB, Dy, Ho, Er, TM, Yb, Lu com números atómicos relativamente grandes.

Para que são utilizadas as "terras raras"?

1. Lantânio
O lantânio é amplamente utilizado em materiais piezoeléctricos, materiais electrotérmicos, materiais termoeléctricos, materiais de magnetoresistência, materiais luminescentes, materiais de armazenamento de hidrogénio, vidro ótico, materiais laser, todos os tipos de materiais de liga, etc. É também utilizado como catalisador para a preparação de muitos produtos químicos orgânicos, filmes agrícolas de conversão de luz.

2. Cério
Como aditivo para vidro, o cério pode absorver os raios ultravioleta e infravermelhos, tendo sido amplamente utilizado no vidro automóvel. Não só pode prevenir os raios ultravioleta, mas também pode reduzir a temperatura no carro, poupando assim eletricidade para o ar condicionado.

O cério está agora a ser utilizado como catalisador para purificar os gases de escape dos automóveis, impedindo eficazmente que um grande número de gases de escape dos automóveis seja libertado para a atmosfera. Os Estados Unidos são responsáveis por um terço do consumo de terras raras nesta aplicação.

O sulfureto de cério pode substituir o chumbo, o cádmio e outros metais nocivos para o ambiente e para os seres humanos para serem utilizados em pigmentos.

O cério é utilizado numa vasta gama de domínios, incluindo quase todas as aplicações de terras raras. Tal como pó de polimento, material termoelétrico, elétrodo de tungsténio de cério, cerâmica piezoeléctrica, catalisador de gasolina, ligas de aço e metais não ferrosos, etc.
https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/105572/Ider_Kadir.pdf;jsessionid=5D68D19F59E4D7871152EA4B0E2961D3?sequence=1

3. Praseodímio
O praseodímio é utilizado principalmente em vidro, cerâmica e materiais magnéticos.
Mistura-se com um esmalte cerâmico para fazer um esmalte colorido que tem uma cor pura e elegante.

Para fabricar ímanes permanentes, utilizando o metal barato praseodímio-neodímio para substituir o metal puro de neodímio para fabricar o material magnético permanente, o seu desempenho anti-oxigénio e o desempenho mecânico são obviamente melhorados, podendo ser transformados em várias formas de ímanes. Amplamente utilizado em todos os tipos de dispositivos electrónicos e motores.
C. Utilizado no cracking catalítico do petróleo, no polimento abrasivo, em aplicações de fibras ópticas, etc.

4. Neodímio
O maior utilizador do neodímio metálico é o material magnético permanente de neodímio-ferro-boro. O aparecimento do íman permanente nd-fe-b injectou uma nova vitalidade e vigor no domínio da alta tecnologia das terras raras. O neodímio é também utilizado em materiais metálicos não ferrosos. A adição de neodímio 1,5 ~ 2,5% a ligas de magnésio ou alumínio pode melhorar as propriedades de alta temperatura, a estanquidade ao gás e a resistência à corrosão das ligas, e é amplamente utilizado como materiais aeroespaciais. Além disso, o neodímio também tem grande influência na medicina, no vidro, na cerâmica e nos produtos de borracha.

5. Promécio
O promécio é um elemento radioativo artificial proveniente de um reator nuclear. As principais utilizações do promécio são (1) como fonte de calor. Para fornecer energia auxiliar à deteção de vácuo e aos satélites. (2) O PM 147 emite radiação de baixa energia para fabricar baterias de promécio.

6. Samário
O samário é a matéria-prima para o fabrico de ímanes permanentes de samário-cobalto. Os ímanes de samário-cobalto são os primeiros ímanes de terras raras a serem utilizados na indústria.

7. Európio
O óxido de európio é utilizado principalmente em fósforos.

8. Gadolínio
A. O seu complexo paramagnético solúvel em água pode melhorar o sinal de imagem por ressonância magnética do corpo humano no domínio médico.
B. O seu óxido de enxofre pode ser utilizado como grelha de matriz do tubo osciloscópio de brilho especial e do ecrã de raios X.
C. O gadolínio no granada de gálio é um substrato único ideal para a memória de bolhas.
D. Sem o limite do Ciclo de Camot, pode ser utilizado como um meio de arrefecimento magnético em estado sólido.
E. Utilizado como inibidor do nível de reação em cadeia para controlar as centrais nucleares, a fim de garantir a segurança das reacções nucleares.
F. Utilizado como aditivo para ímanes de samário-cobalto para garantir que as propriedades não se alteram com a temperatura. Além disso, o óxido de gadolínio é utilizado com o lantânio para melhorar a estabilidade térmica do vidro.

9. Térbio
O elemento térbio é utilizado principalmente como ativador de pó verde em pó fluorescente, material de armazenamento magneto-ótico, vidro magneto-ótico, sonar, mecanismo de regulação de telescópio espacial e regulador de asa de avião, entre outras aplicações.

10. Disprósio
O disprósio desempenha um papel importante em muitos domínios de alta tecnologia, tais como aditivos para ímanes permanentes NdFeB, activadores de fósforo, materiais metálicos necessários para ligas de terfenol, materiais de armazenamento magneto-ótico, absorventes de neutrões, etc.

11. Hólmio
O hólmio é utilizado como aditivo em lâmpadas de halogenetos metálicos, em granadas de ítrio-ferro ou ítrio-alumínio, em comunicações por fibra ótica e em medicina.

12. Érbio
As propriedades ópticas do érbio são tão notáveis que os investigadores têm-lhe prestado muita atenção. A emissão de luz do ER3+ a 1550nm é de especial importância. O rápido desenvolvimento das comunicações por fibra ótica abrirá novos campos de aplicação para o ER3+.

13. Túlio
O túlio pode ser utilizado como fonte de radiação para máquinas portáteis de raios X médicos e pode também ser aplicado no diagnóstico clínico e no tratamento de tumores, reduzindo a radiação e os danos dos raios X para os seres humanos, o que tem um significado prático importante em aplicações médicas.

14. Itérbio
O laser de guia de onda de linha incorporado de granada de gálio de itérbio-gadolínio foi preparado com sucesso por académicos japoneses, o que é de grande importância para o desenvolvimento da tecnologia laser. O itérbio é também utilizado como ativador de fósforo, cerâmica de rádio, aditivo de elemento de memória de computador, fluxo de fibra de vidro e aditivo de vidro ótico.

15. Lutécio
O lutécio é utilizado principalmente para
A. Matérias-primas para a memória de bolhas.
B. Produção de algumas ligas especiais;
C. O nuclídeo estável lutécio desempenha um papel catalítico no cracking do petróleo, na alquilação, na hidrogenação e na polimerização.
D. Utilizado como adição à granada de ítrio-ferro ou à granada de ítrio-alumínio para melhorar algumas propriedades.
E. Utilizado na tecnologia das células energéticas e como ativador do fósforo.
F. Verificou-se que o lutécio tem aplicações potenciais em ecrãs electrocrómicos e semicondutores moleculares de baixa dimensão.

16. Ítrio
A adição de ítrio ao aço e às ligas não ferrosas pode melhorar significativamente o desempenho. As ligas que contêm ítrio com um elevado teor de ítrio, até 90%, podem ser utilizadas na indústria aeroespacial e noutras aplicações que exijam baixa densidade e elevado ponto de fusão. Além disso, o ítrio é também utilizado como material de revestimento resistente a altas temperaturas, como diluente para combustível de reactores nucleares, como aditivo para materiais magnéticos permanentes e como getter na indústria eletrónica.

17. Escândio
Na indústria eletrónica, o escândio pode ser utilizado como dispositivo semicondutor, na indústria química, como agente de desidrogenação e desidratação do álcool, para produzir etileno e para produzir cloro a partir de resíduos de ácido clorídrico. Na indústria vidreira, é possível fabricar vidros especiais contendo escândio. Na indústria de fontes de luz eléctrica, a lâmpada de sódio feita de escândio e sódio tem as vantagens de alta eficiência e cor positiva. Em medicina, o 46Sc é utilizado para curar o cancro.

Os metais de terras raras têm sido amplamente utilizados na eletrónica, petroquímica, metalurgia, maquinaria, energia, indústria ligeira, proteção ambiental, agricultura e outros domínios. As terras raras podem ser utilizadas para produzir materiais fluorescentes, materiais para baterias de hidretos de terras raras, materiais para fontes de luz eléctrica, materiais magnéticos permanentes, materiais de armazenamento de hidrogénio, materiais catalíticos, materiais cerâmicos de precisão, materiais laser, materiais de classificação de supercondutores, materiais magnetostrictivos, materiais de refrigeração magnética, materiais de armazenamento magneto-ótico, materiais de fibra ótica, etc.

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