Erfahren Sie mehr über Dysprosium

Informieren Sie sich über die Geschichte, Produktion, Anwendungen dieses weichen Metalls

Reine Dysprosium-Metallbarren. Bild © Urheberrecht Strategic Metal Investments Ltd.

Dysprosium-Metall ist ein weiches, glänzendes Silber-Seltenerdelement (REE), das aufgrund seiner paramagnetischen Festigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit in Permanentmagneten verwendet wird.

Eigenschaften

Eigenschaften

Während es bei Umgebungstemperatur relativ stabil in der Luft ist, reagiert Dysprosiummetall mit kaltem Wasser und löst sich bei Kontakt mit Säuren schnell auf.

In Fluorwasserstoffsäure bildet das schwere Seltenerdmetall jedoch eine Schutzschicht aus Dysprosiumfluorid (DyF 3 ).

Die Hauptanwendung des weichen, silberfarbenen Metalls besteht in Permanentmagneten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass reines Dysprosium oberhalb -93 ° C (-136 ° F) stark paramagnetisch ist, was bedeutet, dass es in einem weiten Temperaturbereich von Magnetfeldern angezogen wird.

Zusammen mit Holmium hat Dysprosium auch das höchste magnetische Moment (die Stärke und die Richtung des Ziehens, die von einem Magnetfeld beeinflusst wird) eines Elements.

Die hohe Schmelztemperatur und der Neutronenabsorptionsquerschnitt von Dysprosium ermöglichen auch die Verwendung in nuklearen Kontrollstäben.

Während Dysprosium ohne Funkenbildung arbeitet, wird es nicht kommerziell als reines Metall oder in strukturellen Legierungen verwendet .

Wie andere Lanthanoid- (oder Seltenerd-) Elemente ist Dysprosium in Erzkörpern meist mit anderen Seltenerdelementen assoziiert.

Geschichte

Der französische Chemiker Paul-Emile Lecoq de Boisbadran erkannte erstmals 1886 Dysprosium als eigenständiges Element, während er Erbiumoxid analysierte.

In Anbetracht der intimen Natur der REEs untersuchte de Boisbaudran zunächst das unreine Yttriumoxid, aus dem er mit Säure und Ammoniak Erbium und Terbium entnahm.

Erbiumoxid selbst enthielt zwei andere Elemente, Holmium und Thulium.

Als de Boisbaudran zu Hause arbeitete, begannen sich die Elemente wie russische Puppen zu offenbaren, und nach 32 Säuresequenzen und 26 Ammoniakausfällungen konnte de Boisbaudran Dysprosium als einzigartiges Element identifizieren. Er nannte das neue Element nach dem griechischen Wort dysprositos , was "schwer zu bekommen" bedeutet.

Reinere Formen des Elements wurden 1906 von Georges Urbain hergestellt, während eine reine Form (nach heutigen Maßstäben) des Elements erst 1950 nach der Entwicklung der Ionenaustausch- und metallographischen Reduktionstechniken von Frank Harold Spedding, a Pionier der Seltenen Erdenforschung und sein Team am Ames Laboratory.

Das Ames-Labor, zusammen mit dem Naval Ordnance Laboratory, war auch von zentraler Bedeutung für die Entwicklung einer der ersten Hauptverwendungen für Dysprosium, Terfenol-D. Das magnetostriktive Material wurde in den 1970ern erforscht und in den 1980er Jahren zur Verwendung in Sonargeräten, magnetomechanischen Sensoren, Aktuatoren und Wandlern kommerzialisiert.

Die Verwendung von Dysposium in Permanentmagneten nahm in den 1980er Jahren auch mit der Entwicklung von Neodym- Eisen- Bor (NdFeB) -Magneten zu. Die Forschungen von General Motors und Sumitomo Special Metals führten zur Entwicklung dieser stärkeren und billigeren Versionen der ersten permanenten Magnete (Samarium- Kobalt ), die 20 Jahre zuvor entwickelt worden waren.

Die Zugabe von zwischen 3 und 6 Prozent Dysprosium (bezogen auf das Gewicht) zu der magnetischen NdFeB-Legierung erhöht den Curie-Punkt und die Koerzitivkraft des Magneten, wodurch die Stabilität und Leistung bei hohen Temperaturen verbessert wird, während gleichzeitig die Entmagnetisierung verringert wird.

NdFeB-Magnete sind heute Standard in elektronischen Anwendungen und Hybrid-Elektrofahrzeugen.

Die REEs, einschließlich Dysprosium, wurden 2009 in den Fokus der globalen Medien gerückt, nachdem die Beschränkungen der chinesischen Exporte der Elemente zu Versorgungsengpässen und dem Interesse der Anleger an den Metallen geführt hatten. Dies wiederum führte zu schnell steigenden Preisen und erheblichen Investitionen in die Entwicklung alternativer Quellen.

Produktion

Die jüngste Aufmerksamkeit der Medien, die die globale Abhängigkeit von der chinesischen REE-Produktion untersucht, unterstreicht oft die Tatsache, dass das Land etwa 90% der weltweiten REE-Produktion ausmacht.

Während eine Reihe von Erzarten, einschließlich Monazit und Bastnasit, Dysprosium enthalten kann, sind die Ionenadsorptionstone der Provinz Jiangxi, China und Xenotim-Erze in Südchina und Malaysia die Quellen mit dem höchsten Anteil an enthaltenem Dysprosium.

Abhängig von der Art des Erzes muss eine Vielzahl von hydrometallurgischen Techniken eingesetzt werden, um einzelne REEs zu extrahieren. Die Schaumflotation und das Rösten von Konzentraten ist das am häufigsten verwendete Verfahren zum Extrahieren von Seltenerdsulfat, einer Vorläuferverbindung, die folglich durch Ionenaustauschverdrängung verarbeitet werden kann. Die resultierenden Dysprosiumionen werden dann mit Fluor stabilisiert, um Dysprosiumfluorid zu bilden.

Dysprosiumfluorid kann durch Erhitzen mit Calcium bei hohen Temperaturen in Tantaltiegeln zu Metallbarren reduziert werden.

Die weltweite Produktion von Dysprosium ist jährlich auf etwa 1800 Tonnen (enthalten Dysprosium) beschränkt. Dies macht nur etwa 1 Prozent aller Seltenen Erden raffiniert jedes Jahr.

Zu den größten Seltenerdmetallproduzenten gehören Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. und Aluminium Corp. of China (CHALCO).

Anwendungen

Bei weitem der größte Verbraucher von Dysprosium ist die Permanentmagnet-Industrie. Solche Magnete dominieren den Markt für hocheffiziente Traktionsmotoren, die in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Windkraftgeneratoren und Festplattenlaufwerken eingesetzt werden.

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Quellen:

Emsley, John. Die Bausteine ​​der Natur: Ein AZ-Führer zu den Elementen .
Oxford Universitätspresse; Ausgabe der neuen Ausgabe (14. September 2011)
Arnold Magnetische Technologien. Die wichtige Rolle von Dysprosium in modernen Permanentmagneten . 17. Januar 2012.
British Geological Survey. Seltene Erden Elemente . November 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Kann Chinas Seltenerd-Dynastie überleben?" Chinas Konferenz für industrielle Mineralien und Märkte. Präsentation: 24. September 2013.

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