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O Dysprosium metal é um elemento de terra rara e lustrosa (REE) que é usado em ímãs permanentes devido à sua força paramagnética e durabilidade de alta temperatura.
Propriedades
- Símbolo Atômico: Dy
- Número Atômico: 66
- Categoria do Elemento: Lantanídeo metal
- Peso Atômico: 162. 50
- Ponto de Fusão: 1412 ° C
- Ponto de Ebulição: 2567 ° C
- Densidade: 8. 551g / cm 3
- Vickers Dureza: 540 MPa
Características
Embora relativamente estável no ar à temperatura ambiente, o disprósio metálico reagirá com água fria e se dissolverá rapidamente em contato com ácidos.
No ácido fluorídrico, no entanto, o metal pesado de terras raras formará uma camada protetora de fluoreto de disprósio (DyF 3 ).
A aplicação principal do metal macio, de cor prateada, é em ímãs permanentes. Isso se deve ao fato de que o disprósio puro é fortemente paramagnético acima de -93 ° C (-136 ° F), o que significa que é atraído por campos magnéticos dentro de uma ampla gama de temperaturas.
Junto com o holmio, o disprósio também possui o momento magnético mais alto (a força e a direção da tração resultante de um campo magnético) de qualquer elemento.
A temperatura de alto ponto de fusão de Dysprosium e a seção de absorção de neutrons também permitem a sua utilização em hastes de controle nuclear.
Enquanto o disprósio se maquina sem chispas, não é comercialmente usado como metal puro ou em ligas estruturais.
Como outros elementos de lantanídeos (ou terra rara), o disprósio é, na maioria das vezes, naturalmente associado em minérios com outros elementos das terras raras.
História
O químico francês Paul-Emile Lecoq de Boisbadran reconheceu o disprósio como elemento independente em 1886 enquanto estudava o óxido de erbio.
Refletindo a natureza íntima dos REEs, Boisbaudran investigava inicialmente o óxido de itrio impuro, do qual ele desenhava erbium e terbium usando ácido e amônia.
O óxido de erbio, em si, foi encontrado para abrigar dois outros elementos, holmium e thulium.
Enquanto Boisbaudran trabalhava em sua casa, os elementos começaram a revelar-se como bonecos russos e, após 32 sequências de ácido e 26 precipitações de amônia, Boisbaudran conseguiu identificar o disprósio como um elemento único. Ele nomeou o novo elemento após a palavra grega dysprositos , o que significa "difícil de conseguir".
Mais formas puras do elemento foram preparadas em 1906 por Georges Urbain, enquanto uma forma pura (pelos padrões de hoje) do elemento não foi produzida até 1950, após o desenvolvimento das técnicas de separação io-troca e técnicas de redução metalográfica por Frank Harold Spedding, um pioneiro da pesquisa de terras raras, e sua equipe no Laboratório Ames.
O Laboratório de Ames, juntamente com o Laboratório de Artilharia Naval, também foi central no desenvolvimento de um dos primeiros usos principais para disprósio, Terfenol-D.O material magnetostrictivo foi pesquisado durante a década de 1970 e comercializado na década de 1980 para uso em sonares navais, sensores magneto-mecânicos, atuadores e transdutores.
O uso de Dysprosium em ímãs permanentes também cresceu com a criação de ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) na década de 1980. A pesquisa da General Motors e dos Sumitomo Special Metals levou à criação dessas versões mais fortes e mais baratas dos primeiros ímãs permanentes (samarium-cobalto), que foram desenvolvidos 20 anos antes.
A adição de entre 3 a 6 por cento de disprósio (por peso) à liga magnética NdFeB aumenta o ponto Curie e a coercividade do ímã, melhorando a estabilidade e o desempenho a altas temperaturas, além de reduzir a desmagnetização.
Os ímãs NdFeB são agora o padrão em aplicações eletrônicas e veículos elétricos híbridos.
Os REE, incluindo o disprósio, foram empurrados para o foco da mídia global em 2009, depois que os limites das exportações chinesas dos elementos levaram à oferta de déficits e ao interesse dos investidores nos metais. Isso, por sua vez, levou a um aumento rápido dos preços e a investimentos significativos no desenvolvimento de fontes alternativas.
Produção
A atenção recente da mídia que examina a dependência global da produção de REE chinesa, muitas vezes, destaca o fato de que o país responde por cerca de 90% da produção global de REE.
Enquanto uma série de tipos de minério, incluindo monazite e bastnasite, podem conter disprósio, as fontes com a maior percentagem de disprósio contido são as argilas de adsorção de iões da província de Jiangxi, China e minérios de xeno no sul da China e na Malásia.
Dependendo do tipo de minério, uma variedade de técnicas hidrometalúrgicas devem ser empregadas para extrair REEs individuais. A flutuação e a torrefação de concentrados são principalmente o método mais comum de extração de sulfato de terras raras, um composto precursor que conseqüentemente pode ser processado por deslocamento de permuta iónica. Os íons de disprósio resultantes são então estabilizados com flúor para formar fluoreto de disprósio.
O fluoreto de lisado pode ser reduzido em lingotes metálicos por aquecimento com cálcio a altas temperaturas em cadinhos de tântalo.
A produção global de disprósio é limitada a cerca de 1800 toneladas métricas (disprósio contido) anualmente. Isso representa apenas cerca de 1 por cento de todas as terras raras refinadas a cada ano.
Os maiores produtores de terras raras incluem Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. e Aluminum Corp. da China (CHALCO).
Aplicações
De longe, o maior consumidor de disprósio é a indústria de ímãs permanentes. Tais ímãs dominam o mercado de motores de tração de alta eficiência que são usados em veículos híbridos e elétricos, geradores de turbinas eólicas e unidades de disco rígido.
Clique aqui para ler mais sobre aplicações de disprósio.
Fontes:
Emsley, John. Blocos de construção da natureza: um guia A-Z para os elementos .
Oxford University Press; Edição da edição nova (14 de setembro de 2011)
Arnold Magnetic Technologies. O papel importante do disprósio em ímãs permanentes modernos . 17 de janeiro de 2012.
British Geological Survey. Elementos da Terra Rara . Novembro de 2011.
URL: www. mineralsuk. Com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Pode a Dinastia das Terras Raras da China sobreviver". Conferência da China Industrial Minerals & Markets. Apresentação: 24 de setembro de 2013.
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Aplicações do Metal Dysprosium
O maior consumidor de disprósio é a indústria de ímãs permanentes. Tais ímãs dominam o mercado de motores de tração de alta eficiência.