Ottieni informazioni sulla storia, produzione, applicazioni di questo metallo morbido
Il disprosio metallico è un elemento di terre rare (REE) morbido, argento brillante che viene utilizzato nei magneti permanenti grazie alla sua resistenza paramagnetica e alla sua resistenza alle alte temperature.
Proprietà
- Simbolo atomico: Dy
- Numero atomico: 66
- Elemento Categoria: metallo Lanthanide
- Peso atomico: 162,50
- Punto di fusione: 1412 ° C
- Punto di ebollizione: 2567 ° C
- Densità: 8.551 g / cm 3
- Durezza Vickers: 540 MPa
caratteristiche
Mentre relativamente stabile all'aria a temperature ambiente, il disprosio metallo reagisce con acqua fredda e si scioglie rapidamente a contatto con gli acidi.
Nell'acido fluoridrico, tuttavia, il metallo pesante delle terre rare formerà uno strato protettivo di fluoruro di disprosio (DyF 3 ).
L'applicazione principale in metallo morbido color argento è in magneti permanenti. Ciò è dovuto al fatto che il disprosio puro è fortemente paramagnetico superiore a -93 ° C (-136 ° F), il che significa che è attratto da campi magnetici entro un ampio intervallo di temperature.
Insieme all'olmio, il disprosio ha anche il più alto momento magnetico (la forza e la direzione di trazione che risultano influenzati da un campo magnetico) di qualsiasi elemento.
L'elevata temperatura di fusione del disprosio e la sezione trasversale di assorbimento dei neutroni consentono anche di utilizzarlo nelle barre di controllo nucleari.
Mentre il disprosio funzionerà senza scintille, non è commercialmente usato come metallo puro o leghe strutturali.
Come altri elementi di lantanidi (o di terre rare), il disprosio è spesso associato naturalmente a corpi minerali con altri elementi delle terre rare.
Storia
Il chimico francese Paul-Emile Lecoq de Boisbadran ha riconosciuto per la prima volta il disprosio come elemento indipendente nel 1886 mentre stava analizzando l'ossido di erbio.
Riflettendo la natura intima delle REE, de Boisbaudran stava inizialmente studiando l'ossido di ittrio impuro, dal quale traeva l'erbio e il terbio usando acido e ammoniaca.
L'ossido di erbio, di per sé, è stato trovato per ospitare altri due elementi, l'olmio e il tulio.
Mentre de Boisbaudran lavorava per la sua casa, gli elementi cominciarono a rivelarsi come bambole russe, e dopo 32 sequenze acide e 26 precipitazioni di ammoniaca, de Boisbaudran fu in grado di identificare il disprosio come un elemento unico. Ha chiamato il nuovo elemento dopo la parola greca dysprosos , che significa "difficile da ottenere".
Più forme pure dell'elemento furono preparate nel 1906 da Georges Urbain, mentre una forma pura (secondo gli standard odierni) dell'elemento non fu prodotta fino al 1950, dopo lo sviluppo della separazione dello scambio e delle tecniche di riduzione metallografica di Frank Harold Spedding, un pioniere della ricerca sulle terre rare e il suo team al laboratorio Ames.
Il laboratorio di Ames, insieme al Naval Ordnance Laboratory, era anche centrale nello sviluppo di uno dei primi principali usi del disprosio, Terfenol-D. Il materiale magnetostrittivo è stato studiato negli anni '70 e commercializzato negli anni '80 per l'uso in sonar navali, sensori magneto-meccanici, attuatori e trasduttori.
L'uso di disprosio nei magneti permanenti crebbe anche con la creazione di magneti al neodimio- ferro - boro (NdFeB) negli anni '80. Le ricerche di General Motors e Sumitomo Special Metals hanno portato alla creazione di queste versioni più potenti ed economiche dei primi magneti permanenti (samario- cobalto ), che erano stati sviluppati 20 anni prima.
L'aggiunta di una percentuale compresa tra il 3 e il 6% di disprosio (in peso) alla lega magnetica NdFeB aumenta il punto di Curie del magnete e la coercività, migliorando così la stabilità e le prestazioni alle alte temperature e riducendo al tempo stesso la smagnetizzazione.
I magneti NdFeB sono ormai lo standard nelle applicazioni elettroniche e nei veicoli elettrici ibridi.
Le REE, tra cui il disprosio, sono state inserite nel riflettore dei media globali nel 2009, dopo che i limiti delle esportazioni cinesi degli elementi hanno portato a carenze di offerta e interesse degli investitori nei metalli. Ciò, a sua volta, ha portato ad un rapido aumento dei prezzi e ad investimenti significativi nello sviluppo di fonti alternative.
Produzione
La recente attenzione dei media che esamina la dipendenza globale dalla produzione di REE cinese sottolinea spesso il fatto che il paese rappresenta circa il 90% della produzione globale di REE.
Mentre un certo numero di tipi di minerali, tra cui monazite e bastnasite, possono contenere disprosio, le fonti con la più alta percentuale di disprosio contenuto sono le argille ad adsorbimento ionico della provincia di Jiangxi, Cina e minerali xenotime nel sud della Cina e in Malesia.
A seconda del tipo di minerale, è necessario utilizzare una varietà di tecniche idrometallurgiche per estrarre singole REE. La flottazione con schiuma e la tostatura dei concentrati è il metodo più comune per estrarre il solfato di terre rare, un composto precursore che può quindi essere trattato attraverso lo spostamento di scambio ionico. Gli ioni disprosio risultanti vengono quindi stabilizzati con fluoro per formare fluoruro di disprosio.
Il fluoruro di disprosio può essere ridotto in lingotti di metallo riscaldando con calcio ad alte temperature nei crogioli di tantalio.
La produzione globale di disprosio è limitata a circa 1800 tonnellate metriche (contenuto di disprosio) ogni anno. Ciò rappresenta solo l'1% circa di tutte le terre rare affinate ogni anno.
I maggiori produttori di terre rare includono Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. e Aluminum Corp. della Cina (CHALCO).
applicazioni
Di gran lunga il più grande consumatore di disprosio è l'industria dei magneti permanenti. Tali magneti dominano il mercato dei motori di trazione ad alta efficienza che vengono utilizzati nei veicoli ibridi ed elettrici, nei generatori eolici e nelle unità disco rigido.
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fonti:
Emsley, John. Nature's Building Blocks: una guida AZ agli elementi .
La stampa dell'università di Oxford; Nuova edizione (14 settembre 2011)
Arnold Magnetic Technologies. L'importante ruolo del disprosio nei moderni magneti permanenti . 17 gennaio 2012.
British Geological Survey. Elementi di terra rara . Novembre 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Può sopravvivere la Dinastia delle Terre Rare in Cina". Conferenza dei Minerali e Mercati Industriali della Cina. Presentazione: 24 settembre 2013.
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