ما هي العناصر الأرضية النادرة؟
تشير العناصر الأرضية النادرة، والمعروفة أيضًا باسم العناصر الأرضية النادرة، إلى 17 عنصرًا في الجدول الدوري تشمل سلسلة اللانثانيدات من الأرقام الذرية 57، اللانثانوم (La) إلى 71، اللوتيتيوم (Lu)، بالإضافة إلى السكانديوم (Sc) والإتريوم (Y).
من الاسم، قد يفترض المرء أن هذه المعادن "نادرة"، ولكن من حيث سنوات التعدين (نسبة الاحتياطيات المؤكدة إلى الإنتاج السنوي) وكثافتها داخل قشرة الأرض، فهي في الواقع أكثر وفرة من الرصاص أو الزنك.
من خلال الاستخدام الفعال للعناصر الأرضية النادرة، يمكن للمرء أن يتوقع تغييرات جذرية في التكنولوجيا التقليدية؛ تغييرات مثل الابتكار التكنولوجي من خلال وظائف جديدة، وتحسينات في متانة المواد الهيكلية، وتحسين كفاءة الطاقة للآلات والمعدات الإلكترونية.
حول أكاسيد العناصر الأرضية النادرة
تُعرف مجموعة أكاسيد العناصر الأرضية النادرة أحيانًا باسم العناصر الأرضية النادرة فقط، أو اختصارًا REO. وقد وجدت بعض هذه العناصر تطبيقات عملية في مجالات التعدين، والسيراميك، وصناعة الزجاج، والأصباغ، والليزر، وأجهزة التلفاز، وغيرها من المكونات الكهربائية. وتتزايد أهمية العناصر الأرضية النادرة بشكل ملحوظ. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن معظم المواد التي تحتوي على العناصر الأرضية النادرة والمستخدمة في التطبيقات الصناعية هي إما أكاسيد، أو مشتقة من الأكاسيد.
فيما يتعلق بالاستخدامات الصناعية واسعة النطاق والناضجة لأكاسيد العناصر الأرضية النادرة، فإن استخدامها في تركيبات المحفزات (مثل التحفيز ثلاثي الاتجاه في السيارات)، وفي الصناعات المتعلقة بالزجاج (صناعة الزجاج، وإزالة اللون أو تلوينه، وتلميع الزجاج، وغيرها من التطبيقات ذات الصلة)، وصناعة المغناطيس الدائم، يمثل ما يقرب من 70% من استخدامات هذه الأكاسيد. وتشمل التطبيقات الصناعية الهامة الأخرى صناعة المعادن (حيث تُستخدم كمضافات في سبائك الحديد أو الألومنيوم)، وصناعة السيراميك (خاصةً في حالة الإيتريوم)، وتطبيقات الإضاءة (على شكل مواد فسفورية)، ومكونات سبائك البطاريات، وخلايا الوقود الصلبة، وغيرها. إضافةً إلى ذلك، وليس أقل أهمية، توجد تطبيقات أصغر حجمًا، مثل الاستخدامات الطبية الحيوية لأنظمة الجسيمات النانوية التي تحتوي على أكاسيد العناصر الأرضية النادرة لعلاج السرطان أو كعلامات للكشف عن الأورام، أو كواقيات شمسية لحماية البشرة.
حول مركبات العناصر الأرضية النادرة
تُنتَج مركبات العناصر الأرضية النادرة عالية النقاء من الخامات بالطريقة التالية: التركيز الفيزيائي (مثل التعويم)، والترشيح، والتنقية بالمحلول عن طريق الاستخلاص بالمذيبات، وفصل العناصر الأرضية النادرة عن طريق الاستخلاص بالمذيبات، وترسيب كل مركب على حدة. وفي النهاية، تُشكِّل هذه المركبات كربونات وهيدروكسيدات وفوسفات وفلوريدات قابلة للتسويق.
يُستخدم حوالي 40% من إنتاج العناصر الأرضية النادرة في صورتها المعدنية، وذلك في صناعة المغناطيسات وأقطاب البطاريات والسبائك. تُصنع المعادن من المركبات المذكورة أعلاه عن طريق الاستخلاص الكهربائي للأملاح المنصهرة عند درجات حرارة عالية، والاختزال عند درجات حرارة عالية باستخدام عوامل اختزال معدنية، مثل الكالسيوم أو اللانثانوم.
تُستخدم العناصر الأرضية النادرة بشكل رئيسي في المجالات التالية:
●Mالمغناطيسات (حتى 100 مغناطيس لكل سيارة جديدة)
● المحفزات (انبعاثات السيارات وتكسير البترول)
● مساحيق تلميع الزجاج لشاشات التلفزيون وأقراص تخزين البيانات الزجاجية
● بطاريات قابلة لإعادة الشحن (خاصة للسيارات الهجينة)
● الفوتونيات (أجهزة التلألؤ والتألق وتضخيم الضوء)
● من المتوقع أن تشهد المغناطيسات والفوتونيات نموًا كبيرًا خلال السنوات القليلة المقبلة
تُقدّم شركة UrbanMines مجموعة شاملة من المركبات عالية النقاء وفائقة النقاء. تتزايد أهمية مركبات العناصر الأرضية النادرة في العديد من التقنيات الأساسية، وهي لا غنى عنها في العديد من المنتجات وعمليات الإنتاج. نوفر مركبات العناصر الأرضية النادرة بدرجات مختلفة وفقًا لمتطلبات كل عميل، والتي تُعدّ مواد خام قيّمة في مختلف الصناعات.
في أي استخدامات العناصر الأرضية النادرة بشكل عام؟
كان أول استخدام صناعي للعناصر الأرضية النادرة هو في صناعة الصوان المستخدم في الولاعات. في ذلك الوقت، لم تكن تقنية الفصل والتكرير قد تطورت، لذلك تم استخدام خليط من عناصر أرضية نادرة متعددة وعناصر ملحية أو معدن ميش غير معدل (سبيكة).
ابتداءً من ستينيات القرن العشرين، أصبح فصل العناصر الأرضية النادرة وتنقيتها ممكناً، واتضحت الخصائص الكامنة في كل عنصر منها. ولأغراض التصنيع، استُخدمت هذه العناصر أولاً كمواد فسفورية في أنابيب أشعة الكاثود لأجهزة التلفاز الملونة، وفي عدسات الكاميرات عالية الانكسار. وساهمت لاحقاً في تقليل حجم ووزن أجهزة الكمبيوتر والكاميرات الرقمية وأجهزة الصوت وغيرها، وذلك من خلال استخدامها في المغناطيسات الدائمة عالية الأداء والبطاريات القابلة لإعادة الشحن.
في السنوات الأخيرة، اكتسبت هذه المواد اهتماماً متزايداً كمادة خام لسبائك امتصاص الهيدروجين وسبائك الانفعال المغناطيسي.
