Verwendung von Seltenerdmetallen nach Gebiet

Metallurgische Anwendungen machten 2010 etwa 19% des weltweiten Bedarfs aus, dies liegt daran, dass Seltenerdelemente die Qualität von rostfreien und Schnellarbeitsstählen, silikatischen und hitzebeständigen Stählen, Gusseisen erhöhen, da SEE (REE) Desoxidationsmittel und Entschwefelungsmittel sind . Sie werden in Form eines Mischmetalls in Stahl eingebracht. Eine Eisenlegierung mit einer großen Anzahl von Metallen der Cergruppe ermöglicht die Herstellung von Materialien mit pyrophoren Eigenschaften, die in Leuchtspurgeschossen, Granaten und Feuerzeugen verwendet werden.

SEE (REE) ist auch mit Gusseisen legiert, so dass mit Yttrium dotiertes Gusseisen hohe mechanische und gusstechnische Eigenschaften aufweist, die es für die Herstellung kritischer Teile von Verbrennungsmotoren ermöglichen. In der NE-Metallurgie sind dies Leichtmetalllegierungen für die Luft- und Raumfahrttechnik Al-Mg und Mg-Zr (SEE-Zusätze darin von Hundertstelprozent bis 3-5%), die Einführung von SEE in diese Legierungen erhöht deren Festigkeit, Duktilität und Oxidationsbeständigkeit beim Erhitzen.

Zum Legieren wird meist Mischmetall verwendet, die besten Ergebnisse werden jedoch mit Neodym erzielt. Darüber hinaus werden NE-Legierungen mit SEE in Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) verwendet. NiMH-Batterien haben in diesem Sektor in den letzten zehn Jahren die höchsten Wachstumsraten gezeigt, was zunächst auf eine steigende Nachfrage nach tragbaren elektronischen Geräten und dann auf den Einsatz dieser Batterien in Hybridfahrzeugen (HEV) zurückzuführen war.

Diese Industrie ist ein ziemlich großer Verbraucher von Seltenerdmetallen für die Herstellung von Spezialgläsern für Photooptik und Beleuchtungsgeräte. Einzelne SEE-Oxide werden zum Verfärben und Einfärben von Gläsern verwendet, wodurch sie verschiedene Strahlungen (IR, UV, Röntgenstrahlen usw.) absorbieren und durchlassen können, um ihre Hitzebeständigkeit zu erhöhen. Die Industrie verbraucht SEE-Oxide (Ln2O3= La, Ce, Nd, Eu-Reinheit der Oxide 98,5-99%).

So wird Glas mit Zusatz von 2-4% Ceroxid für Schutzgläser bei Glasbläser- und Schweißarbeiten verwendet, da es keine UV-Strahlung durchlässt. Darüber hinaus läuft dieses Glas unter dem Einfluss radioaktiver Strahlung nicht an, wodurch es für Kisten in der Nukleartechnik verwendet werden kann. In der Keramikindustrie werden SEE-Oxide verwendet, um Porzellan, Glasuren, Emaille einzufärben und ihnen Opazität zu verleihen.

Darüber hinaus wird Yttriumoxid zur Herstellung von stabilisierten Keramiken auf Basis von Zirkondioxid verwendet, die Temperaturen bis 2200°C standhalten, die als Material für die Wärmedämmschicht verwendet werden können. Lanthan- und Yttriumchromite, die von SCHZE stabilisiert werden, werden für die Herstellung von feuerfeste Keramik, aus der die Heizelemente von Elektroöfen in einer oxidierenden Atmosphäre bei Temperaturen von 1600-1900°C betrieben werden. werden produziert.

Poliermaterialien auf Basis von SEE-Oxiden bieten eine hohe Qualität der polierten Oberfläche bei geringerem Materialverbrauch und höherer Geschwindigkeit im Vergleich zu anderen Materialien (Zinkoxide, Zirkonium, Aluminium, etc.). Ceroxid Ce2O3 (Polyrit) wird hauptsächlich als Polierpulver zur Herstellung von optischen Gläsern und Halbleitermaterialien verwendet.

Herstellung von Lacken, Farben, Leuchtmitteln, Katalysatoren für die Ammoniaksynthese, Fotoausrüstung und Autokatalysatoren.

Salze von leichten Seltenerdmetallen und Cer werden bei der Herstellung von Katalysatoren für das katalytische Cracken FCC (Kracken in einer Wirbelschicht unter Verwendung eines Wirbelschichtkatalysators) verwendet.

Ceroxid ist der Hauptbestandteil von Katalysatoren zur Nachverbrennung toxischer Bestandteile von Abgasen von Verbrennungsmotoren. In puncto Effizienz stehen diese Katalysatoren Platin-Palladium in nichts nach.

Einige Intermetallide von Lanthaniden, zum Beispiel YCo5, SmCo5, sind magnetische Materialien mit einem hohen Wert des Produkts des Induktionswertes durch die maximale magnetische Feldstärke: für YCo5 – 9550 T × A/m (1,2 mlngs × E); für SmCo5 – 40290 T × A/m (5,1 mlng × E). Diese Eigenschaft macht diese Materialien unverzichtbar für die Herstellung von Permanentmagneten, die im gesamten Spektrum der Audio- und Videogeräteproduktion eingesetzt werden. Magnete für die Raketen- und Raumfahrttechnik, Neodym-Ferrobor-Magnete werden auf Basis von Neodym und Samarium hergestellt, sie werden in Motoren und Generatoren besonderer Leistung eingesetzt.

Metall – Seltene Erden Granate 3Ln2O3×5Fe2O3 finden ihre Anwendung in immer breiteren Bereichen. So können Eisen-Yttrium-Granate mit ferrimagnetischen Eigenschaften gleichzeitig Halbleiter und Dielektrika sein, was ihren Einsatz in der Hochfrequenztechnik, Mikrowellensendern und anderen elektronischen Geräten ermöglicht. In den letzten Jahren wurden Gallium-Gadolinium- und Gallium-Scandium-Gadolinium-Granate als aktives Medium in quantenparamagnetischen Verstärkern und Hochleistungsfestkörperlasern verwendet.

Darüber hinaus werden sie in abstimmbaren Bandpassfiltern für magnetostatische Wellen verwendet und werden insbesondere in der Magnetooptik und Mikroelektronik als Substrate für magnetische Granatfilme in Speichervorrichtungen auf Basis von beweglichen zylindrischen Domänen verwendet.

Seltene Erden werden in verschiedenen Laserklassen (fest, flüssig) verwendet, entweder als Basis von Lasermaterialien oder als aktivierendes Additiv. Es sind optische Quantengeneratoren bekannt, bei denen Lösungen von SEE-Chelaten verwendet werden. Als Basis von Lasern kommen Cerfluoride, Lanthan, Yttrium, Gadolinium und Ceroxide in Frage. Es wurden Laser auf der Basis von mit Neodym dotierten Y-Al-, Y-Gd-Granaten entwickelt.

In der Elektrovakuumindustrie wird SEE als Getter verwendet.

Neodymoxid spielt in elektronischen Geräten die Rolle eines Dielektrikums mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten.
Das Isotop Tullium 170 hat eine wichtige Anwendung für die Herstellung tragbarer Generatoren für weiche Röntgenstrahlung für medizinische Zwecke und zur Fehlererkennung gefunden. Diese Generatoren können sperrige stationäre Installationen ersetzen. Das Promethium-Isotop 147Pm (T1/2 = 2,7 Jahre) wird zur Herstellung von atomaren Mikrokügelchen verwendet, in denen weiche b-Strahlung in Strom umgewandelt wird.

SEE-Fluoride (CEF3) werden zur Herstellung von Kohlenstoffelektroden verwendet, um die Intensität des Glühens zu erhöhen.

SEE-Hydride oder deren Intermetallide sind als Wasserstoffspeicher vielversprechend. Sie sind in der Lage, mehr Wasserstoff pro Masseneinheit zu absorbieren als einzelne SEE-Oxide. Sie sind billiger und die auf ihrer Basis hergestellten Materialien können in verschiedenen Temperaturbereichen arbeiten.

Der Gesamtverbrauch an Seltenen Erden im Jahr 2010 belief sich auf 125 Tausend Tonnen. Nach Regionen betrachtet haben Permanentmagnete den höchsten Verbrauch und machten 2010 rund 27% der Gesamtnachfrage aus, verglichen mit nur 13% im Jahr 2000. Es ist auch der mit Abstand wertvollste Sektor, der 2010 rund 47% des gesamten Bruttowerts ausmachte. Die hohen Wachstumsraten der letzten 20 Jahre wurden durch eine steigende Nachfrage nach Festplatten, persönlichen Audiogeräten und kleinen Elektromotoren in einigen Autos getrieben. Ein Teil des prognostizierten Wachstums des Magnetmarktes bis 2015 wird aus dem Einsatz von Permanentmagnetmotoren in Windkraftanlagen und Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEF) stammen.

Die Entwicklung des Flachbildschirmmarktes wirkt sich negativ auf den Einsatz von Ceroxid als Zusatz zu Glas und Polierpulvern aus. Dennoch konnte die steigende Nachfrage nach Flachbildschirmen in Smartphones und Tablets den Rückgang des spezifischen Polierpulververbrauchs pro Bildschirm teilweise kompensieren. Die Wirksamkeit der Polierslurry wurde verbessert, und es wird gegebenenfalls Recycling verwendet, bei gleichzeitiger Reduzierung des Ceroxid-Verbrauchs.

Leuchtstoffe und Pigmente machen etwas mehr als 6% des Gesamtverbrauchs an Seltenerdelementen aus, aber fast 15% der Kosten. Leuchtstoffe sind der Hauptmarkt für Europium und Terbium, hochwertige schwere Seltene Erden (SSEE) sowie Yttrium. Der Hauptwachstumstreiber im Jahr 2015 war die Verbreitung von Gesetzen zur schrittweisen Abschaffung von Glühbirnen, wodurch diese durch Kompaktleuchtstofflampen mit Seltenerdelementen ersetzt werden.