Ritkaföldfémek

A ritkaföldfémek listája

Itt található egy táblázat, amely felsorolja a tizenhét ritkaföldfém elemet, atomszámukat és szimbólumukat, nevük eredetét és néhány felhasználási módjukat. A ritkaföldfémek némelyikét a felfedező tudósok után nevezték el, némelyiket pedig a felfedezésük helye alapján.

Z	Szimbólum	Név	Név Eredete	Kiválasztott alkalmazások
21	Sc	Scandium	Skandináviából, ahol az első ritkaföldfémércet felfedezték.	A könnyű alumínium-szkandium ötvözetet repülőgépipari alkatrészekhez használják. Bizonyos lámpák adalékanyagaként is használják.
39	Y	Ittrium	a svédországi Ytterby falu után, ahol felfedezték.	Az ittrium megtalálható bizonyos lézerekben és televíziós foszforokban. Alkalmazása van továbbá a magas hőmérsékletű szupravezetőkben, mikrohullámú szűrőkben, energiatakarékos izzókban és mikrohullámú szűrőkben.
57	La	Lantán	a görög "lanthanein" szóból, ami azt jelenti, hogy elrejtőzni.	Nagy törésmutatójú üveg, kovakő, hidrogéntárolás, akkumulátor-elektródák, fényképezőgép-lencsék, folyékony katalitikus krakkoló katalizátor olajfinomítók számára.
58	Ce	Cérium	a Ceres törpebolygó után, amelyet a földművelés római istennőjéről neveztek el.	Kémiai oxidálószer, polírozópor, sárga színezékek üvegben és kerámiában, katalizátor öntisztító kemencékhez, folyékony katalitikus krakkoló katalizátor olajfinomítókban, tűzkő öngyújtókhoz.
59	Pr	Praseodímium	a görög "prasios", azaz póréhagyma-zöld és "didymos", azaz iker.	Ritkaföldmágnesek, lézerek, szén íves világítás maganyaga, színezőanyag, hegesztőszemüvegekben használt üvegadalék,
60	Nd	Neodímium	a görög "neos", azaz új, és "didymos", azaz iker, szóból.	Ritkaföldmágnesek, lézerek, ibolyaszínű színek üvegben és kerámiában, kerámia kondenzátorok.
61	Pm	Promethium	Prométheusz titán után, aki a halandóknak a tüzet hozta.	Nukleáris elemek
62	Sm	Szamárium	Vaszilij Szamarszkij-Bihovets után, aki felfedezte a ritkaföldfém-ércet, a szamarszkitot.	Ritkaföldmágnesek, lézerek,
63	Eu	Europium	az európai kontinens után.	Vörös és kék foszforok, lézerek, higanygőzlámpák,
64	Gd	Gadolinium	Johan Gadolin (1760-1852) után, a ritkaföldfémekkel kapcsolatos kutatásainak tiszteletére.	Ritkaföldmágnesek, nagy törésmutatójú üveg vagy gránát, lézerek, röntgencsövek, számítógépes memóriák, neutronbefogás, MRI kontrasztanyagok |-
65	Tb	Terbium	a svédországi Ytterby falu után.	Zöld foszforok, lézerek, fluoreszkáló lámpák
66	Dy	Diszprózium	a görög "dysprositos" szóból, ami azt jelenti, hogy nehéz megszerezni.	Ritkaföldmágnesek, lézerek
67	Ho	Holmium	Stockholm (latinul "Holmia"), az egyik felfedezőjének szülővárosa után.	Lézerek
68	Er	Erbium	a svédországi Ytterby falu után.	Lézerek, vanádium acél
69	Tm	Thulium	a mitológiai Thule északi földje után.	Hordozható röntgenkészülékek
70	Yb	Ytterbium	a svédországi Ytterby falu után.	Infravörös lézerek, kémiai redukálószer
71	Lu	Lutécium	Lutetia után, a város után, amelyből később Párizs lett.	Orvostechnikai eszközök, magas törésmutatójú üveg

Eredet

A ritkaföldfémek nehezebbek a vasnál. Szupernóvák (felrobbanó csillagok) során keletkeznek. A természetben az urán-238 hasadása során nagyon kis mennyiségű radioaktív promécium keletkezik. A legtöbb proméciumot szintetikusan, atomreaktorokban állítják elő.

A ritkaföldfémek kis mennyiségben (ppm, parts per million) változnak az idő múlásával. Arányuk felhasználható a geológiai kormeghatározáshoz és a fosszíliák kormeghatározásához.

Földtani eloszlás

A ritkaföldfémek gyakran együtt fordulnak elő. A promécium leghosszabb élettartamú izotópjának felezési ideje 17,7 év. Emiatt az elem a természetben csak nagyon kis mennyiségben fordul elő. A promécium egyike annak a két elemnek, amelynek nincs stabil (nem radioaktív) izotópja, és amelyet stabil elemek követnek (a másik a technécium).

Mivel a lantanidok mérete közel áll egymáshoz, a ritkaföldfémeket mindig is nehéz volt szétválasztani. A lantanidák szétválasztása a természetben még a földtörténeti évezredek során is csak ritkán jutott tovább, mint a könnyű és a nehéz lantanidák, más néven a cérium- és az ittriumföldfémek szétválasztása. Ezt a geokémiai szétválasztást mutatja az elsőként felfedezett két ritkaföldfém. Ezek voltak az ittrium 1794-ben és a cérium 1803-ban. Amikor először találták meg őket, mindkettő az összes ritkaföldfém keveréke volt. A cériumföldfémek nagy érctelepei világszerte megtalálhatók, és jelenleg is kitermelés alatt állnak. Az ittrium érctelepei ritkábbak. Emellett általában kisebbek és kevésbé koncentráltak.

Globális ritkaföldfém-termelés

1948-ig a világ legtöbb ritkaföldfémje indiai és brazíliai homoklelőhelyekről származott. Az 1950-es években Dél-Afrika bányászta a világ legtöbb ritkaföldfémjét. Ez azután történt, hogy ott egy ritkaföldfémtartalmú ásvány nagy ereire bukkantak. Az 1960-as évektől az 1980-as évekig egy kaliforniai bánya volt a vezető termelő. Ma az indiai és dél-afrikai lelőhelyek még mindig termelnek némi ritkaföldfém-koncentrátumot, de ez nagyon kevés a Kínában termelt mennyiséghez képest. Kína a világ ritkaföldfém-készletének több mint 95%-át állította elő. Ennek nagy részét Belső-Mongóliában végezték, annak ellenére, hogy a bizonyított készleteknek csak 37%-a volt ott. Bár ezek a számok azóta állítólag 90%-ra, illetve 2012-re 23%-ra csökkentek. A világ összes nehéz ritkaföldfémje (például a diszprózium) kínai ritkaföldfémforrásokból származik, például a polimetallikus Bayan Obo lelőhelyről. 2010-ben az Egyesült Államok Geológiai Felmérése (USGS) közzétett egy tanulmányt, amely szerint az Egyesült Államok 13 millió tonna ritkaföldfém-elemmel rendelkezik.

Ezen elemek iránti új kereslet nagyobb, mint a kínálat. A világ hamarosan hiányt szenvedhet a ritkaföldfémekből. A ritkaföldfémek iránti világszintű kereslet 2009-től néhány éven belül várhatóan évente 40 000 tonnával meghaladja majd a kínálatot, hacsak nem sikerül új forrásokat kifejleszteni.

Kína

Ezek az aggodalmak Kína fellépése miatt még nagyobbak lettek. Kína azt mondta, hogy szabályozni fogja az exportot, és a csempészet megállításán fog dolgozni. szeptember 1-jén Kína közölte, hogy 2010-2015 között évi 35 000 tonnára csökkenti exportját. Kína azt mondta, hogy ezt a ritka erőforrások megőrzése és a környezet védelme érdekében tette. 2010. október 19-én a China Daily arról számolt be, hogy Kína "jövőre tovább csökkenti a ritkaföldfémek exportjára vonatkozó kvótákat, legfeljebb 30 százalékkal, hogy megvédje a nemesfémeket a túlzott kitermeléstől". 2010 végén Kína közölte, hogy a ritkaföldfémek 2011-es első körös exportja 14 446 tonna lesz. Ez 35%-os csökkenést jelentett a 2010-es első exportkörhöz képest. 2011 szeptemberében Kína közölte, hogy nyolc ritkaföldfém-bányájából háromban leállítja a termelést. Ezek a bányák Kína teljes ritkaföldfém-termelésének közel 40%-át állították elő. 2012 augusztusában Kína közölte, hogy a termelés további 20%-kal csökken.

Kínán kívül

A megnövekedett kereslet és a fémek Kínából történő exportjának korlátozása miatt egyes országok ritkaföldfém-forrásokat halmoznak fel. Új források után kutatnak Ausztráliában, Brazíliában, Kanadában, Dél-Afrikában, Tanzániában, Grönlandon és az Egyesült Államokban. Ezekben az országokban a bányákat bezárták, amikor Kína az 1990-es években alákínált a világpiaci áraknak. A termelés újraindítása néhány évet vesz igénybe.

Az Európai Unió sürgette a dán protektorátust, Grönlandot, hogy korlátozza a ritkaföldfém-projektek kínai fejlesztését, mivel Kína adja a világ jelenlegi kínálatának 95 százalékát. A grönlandi kormány 2013 elejétől kezdve azt mondta, hogy nem tervezi ilyen korlátozások bevezetését.

A ritkaföldfémek vagy más elemek másik lehetséges forrása a nukleáris újrafeldolgozás. Az urán vagy plutónium maghasadása számos elemet és azok összes izotópját létrehozza. Azonban nem valószínű, hogy ezek előállítása biztonságosan és gazdaságosan elvégezhető lenne, mivel sok ilyen izotóp radioaktivitása miatt.

Újrahasznosítás

A ritkaföldfémek másik forrása az elektronikai hulladék és más olyan hulladékok, amelyek nagy mennyiségű ritkaföldfém-összetevőt tartalmaznak. Az újrafeldolgozási technológia fejlődése megkönnyítette a ritkaföldfémek kinyerését ezekből az anyagokból. Újrahasznosító üzemek jelenleg Japánban működnek, ahol körülbelül 300 000 tonna ritkaföldfém található a fel nem használt elektronikai eszközökben. Franciaországban a Rhodia csoport két gyárat hoz létre La Rochelle-ben és Saint-Fons-ban. Ezek a gyárak évente 200 tonna ritkaföldfémeket fognak előállítani használt fénycsövekből, mágnesekből és akkumulátorokból.

Geopolitikai megfontolások

Kína azt mondta, hogy az erőforrások kimerülése és a környezetvédelmi aggályok az okai annak, hogy országos szinten fokozottan ellenőrzik a ritkaföldfém ásványok kitermelését. Nem környezetvédelmi okok is felmerültek Kína ritkaföldfém-politikájának magyarázataként. A The Economist szerint "a ritkaföldfémek exportjának csökkentése... mindez a kínai gyártóknak az ellátási láncban való feljebblépését célozza, hogy az alacsony nyersanyagok helyett értékes késztermékeket adhassanak el a világnak".

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma a kritikus anyagokra vonatkozó 2010-es stratégiai jelentésében a diszpróziumot jelölte meg az importfüggőség szempontjából legkritikusabb elemként.

Az Egyesült Államok Geológiai Felmérése és az Egyesült Államok Belügyminisztériuma által 2011-ben kiadott "China's Rare-Earth Industry" című jelentés a kínai iparági trendekkel foglalkozik. Olyan nemzeti politikákat vizsgál, amelyek irányadóak lehetnek az ország termelésének jövőjét illetően. A jelentés szerint Kína vezető szerepe a ritkaföldfém-ásványok termelésében az elmúlt két évtizedben nőtt. 1990-ben Kína az ilyen ásványok mindössze 27%-át állította elő. A világtermelés 2009-ben 132 000 tonna volt. Ebből 129 000 tonnát Kína termelt. A jelentés szerint a közelmúltbeli minták arra utalnak, hogy Kína lassítani fogja az ilyen anyagok világba irányuló exportját: "A belföldi kereslet növekedése miatt a kormány az elmúlt években fokozatosan csökkentette az exportkvótát". 2006-ban Kína 47 hazai ritkaföldfémgyártó és -kereskedő, valamint 12 kínai-idegen ritkaföldfémgyártó számára engedélyezte az exportot. 2011-re már csak 22 hazai ritkaföldfémgyártó és -kereskedő és 9 kínai-idegen ritkaföldfémgyártó volt. A kormány jövőbeli politikája valószínűleg továbbra is szigorú ellenőrzéseket fog fenntartani: "Kína ritkaföldfém-fejlesztési tervezete szerint a 2009 és 2015 közötti időszakban az éves ritkaföldfém-termelés 130 000 és 140 000 [metrikus tonna] közé korlátozható. A ritkaföldfém-termékek exportkvótája körülbelül 35 000 [metrikus tonna] lehet, és a kormány 20 hazai ritkaföldfémgyártónak és -kereskedőnek engedélyezheti a ritkaföldfémek exportját.".

Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata az Egyesült Államok katonai erőinek védelme alatt ritkaföldfém-lelőhelyek után kutat Afganisztán déli részén. 2009 óta az USGS távoli felméréseket és terepmunkát is végzett annak érdekében, hogy ellenőrizze a szovjet állításokat, miszerint Helmand tartományban, Khanneshin falu közelében ritkaföldfémeket tartalmazó vulkáni kőzetek vannak. Az USGS egy kialudt vulkán közepén talált egy olyan kőzetterületet, amely könnyű ritkaföldfémeket, köztük cériumot és neodímiumot tartalmaz. Feltérképezett 1,3 millió tonna hasznos kőzetet. Ez a jelenlegi kereslet mellett körülbelül 10 éves ellátást jelent. A Pentagon mintegy 7,4 milliárd dollárra becsülte az értékét.

Ritkaföldfémek árazása

A ritkaföldfémekkel nem úgy kereskednek a tőzsdén, mint a nemesfémekkel (például arannyal és ezüsttel) vagy a színesfémekkel (például nikkel, ón, réz és alumínium). Ehelyett a magánpiacon értékesítik őket. Ez megnehezíti áraik nyomon követését és nyomon követését. Az árakat azonban rendszeresen közzéteszik az olyan weboldalakon, mint a mineralprices.com. A 17 elemet általában nem tiszta formában értékesítik. Általában különböző tisztaságú keverékekben forgalmazzák őket, pl. "Neodímium fém ≥ 99,5%." Emiatt az árképzés a végfelhasználó által igényelt mennyiség és minőség alapján változhat.

Globális termelés 1950-2000