DMCA.com Protection Status

Ứng dụng đất hiếm trong công nghiệp  quan tâm

Được đăng bởi: KNV

Cập nhật lúc 11:08 ngày 26/08/2018

Đất hiếm (ĐH) đã trở thành loại nguyên liệu tối cần thiết cho các ngành công nghệ mũi nhọn tại các quốc gia phát triển. ĐH có mặt trong hầu hết các sản phẩm công nghệ cao ngày nay từ chiếc máy nghe nhạc bỏ túi iPod cho đến xe hơi, tên lửa, tàu vũ trụ… Nên nguồn tài nguyên này còn được ví như: “Vũ khí của thế kỷ”, “Vitamin của ngành công nghiệp hiện đại”, “muối của cuộc sống” với cuộc cách mạng công nghệ cao. Các chuyên gia ước tính 25% công nghệ mới dựa vào ĐH.

Mỗi nguyên tố này có cách sử dụng, giá trị và trữ lượng khác nhau. Trong số 17 nguyên tố trên, neodymium và dysprosium là hai nguyên tố có giá trị cao hiện nay bởi vì, chúng được sử dụng trong các xe ô tô và môtơ trong các đồ điện gia dụng. Hai nguyên tố này vô cùng cần thiết cho các thiết bị tiết kiệm năng lượng dù chỉ cần có một lượng rất nhỏ. Ngược lại, người ta phải sử dụng một số lượng lớn hai nguyên tố cerium và lanthanum để sản xuất các sản phẩm như kính chống tia cực tím (UV) của ô tô hoặc các nhà cao tầng, làm chất xúc tác cho các khí thải, các linh kiện điện tử và lọc dầu.

Bảng 10: Một số ứng dụng của các nguyên tố ĐH

Tên ĐH

Ứng dụng tiêu biểu

Scandium

Có 2 ứng dụng chính: Thứ nhất, do có tính chất phát quang và tính dẫn điện, scandi được sử dụng trong chiếu sáng, laser và điện tử gia dụng. Thứ hai, nó được sử dụng như là một hợp kim nhôm để sản xuất vật liệu hiệu suất cao và bền trong các ngành công nghiệp sản xuất hàng thể thao và hàng không vũ trụ. Hiện tại không có sản phẩm thay thế cho scandi trong các ứng dụng của nó trong công nghệ lade và ngành công nghiệp chiếu sáng. Tuy nhiên, các hợp kim titan/nhôm và sợi carbon có thể được sử dụng để thay thế các hợp kim nhôm-scandi trong một số trường hợp, đặc biệt là trong ngành công nghiệp trang thiết bị thể thao.

Yttrium

Ôxit yttrium là oxit được sử dụng thường xuyên nhất. Mỗi chiếc xe đều sử dụng vật liệu dựa trên yttrium để giúp cải thiện hiệu quả nhiên liệu và loại bỏ ô nhiễm. Yttrium cũng được sử dụng trong các thiết bị thông tin liên lạc vi ba cho các ngành công nghiệp quốc phòng và vệ tinh, các thiết bị đo từ trường. Nó cũng được sử dụng trong thiết bị truyền thông di động. Yttrium và các nguyên tố nhóm lantan khác có nhiều ứng dụng công nghệ cao và quốc phòng, sử dụng trong công nghiệp siêu bán dẫn ở nhiệt độ cao, công nghệ lade.

Lanthanum

Sử dụng trong chế tạo các loại kính phản chiếu cao, vật liệu tích trữ hydro, ống kính máy ảnh, các thiết bị nhìn trong bóng tối, tivi, pin ôtô điện, xúc tác cracking dầu mỏ, đầu lọc thuốc lá. Các hợp chất phospho của nó được sử dụng trong các phim tia – X và một số lade để giúp giảm phóng xạ cho bệnh nhân tới 75%.

Cerium

Sử sụng trong các bộ chuyển đổi xúc tác của ôtô làm giảm khí thải. Nó cũng được sử dụng lọc hoá dầu và các ứng dụng nguyên tử và luyện kim. Là một ôxit thì nó lại được sử dụng làm chất đánh bóng kính. Người ta cũng sử dụng nó làm chất oxy hóa, bột đánh bóng, màu vàng trong kính và chất men, chất xúc tác để lau rữa lò nướng.

Praseodymium

Dùng làm nam châm, sản xuất đá lửa, tua bin gió, xe ôtô hybrid. Praseodymi được sử dụng như một tác nhân tạo hợp kim với magiê để tạo ra vật liệu rất chắc khoẻ được sử dụng trong động cơ máy bay. Nó cũng được sử dụng trong một hợp chất kim loại Misch (5%) dùng cho đá lửa trong các bật lửa. Nó được thêm vào cáp quang như một tác nhân kích thích khuếch đại tín hiệu. Muối Praseodymi tạo màu sắc kính và men. Nó cũng là một thành phần của thủy tinh didymi, được sử dụng để làm cho các loại mặt nạ của thợ hàn.

Neodymium

Làm nam châm mạnh, tia lade, điện thoại di động, máy điện toán, hệ thống môtơ cho máy, tua pin gió, xe ôtô hybrid.

Promethium

Các loại pin nguyên tử, dùng cho sản xuất máy tia – X di động.

Samarium

Samarium kết hợp với coban để tạo ra nam châm vĩnh cửu để khử từ của bất kỳ vật liệu nào. Nó cần thiết trong hàng không vũ trụ và các ứng dụng quân sự. Samari cobalt có thể được sử dụng như là một phần của công nghệ tàng hình trong máy bay trực thăng. Các nam châm vĩnh cửu cũng được sử dụng như một phần của hệ thống điện trên máy bay. Samari được sử dụng trong cả hai hệ thống tên lửa và rada. Nam châm samari-coban được sử dụng trong các hệ thống radar phòng thủ cũng như trong một số loại thiết bị điện tử đo lường. Samari ôxit đã được sử dụng trong thủy tinh quang học để hấp thụ các tia hồng ngoại. Nó được sử dụng trong thủy tinh hấp thụ tia hồng ngoại và như một chất hấp thụ nơtron trong lò phản ứng hạt nhân.

Europium

Được dùng để hấp thụ tia cực tím, sử dụng trong công nghệ màn hình màu và đèn điện tiết kiện năng lượng, đèn huỳnh quang compact, tia lade, cáp quang.

Gadolinium

Dùng cho nam châm ĐH, thuỷ tinh chỉ số khúc xạ cao, lade, ống x-quang, bộ nhớ máy tính, thu neutron. Gadolinium có từ tính độc đáo, cho phép nó tạo thành trái tim của công nghệ ghi từ tính-quang được sử dụng để xử lý dữ liệu máy tính. Các hệ thống chụp cộng hưởng từ (MRI) sử dụng vật liệu có chứa gadolinium để nâng cao hình ảnh tạo ra. Gadolinium cũng là hiệu quả nhất để phát hiện rò rỉ bức xạ của nhà máy điện. Gadolinium được sử dụng trong các ứng dụng vi sóng. Gadolini có thể được hợp kim với một số kim loại, chẳng hạn như sắt và crôm, để cải thiện khả năng làm việc, chống nhiệt độ cao và oxy hóa.

Terbium

Dùng cho các hợp chất phospho xanh, lade, đèn huỳnh quang, làm vật liệu bảo vệ điện tử, nam châm có độ mạnh cao, tua bin gió. Terbium và điôxít zirconi có thể được sử dụng như một chất ổn định tinh thể trong tế bào nhiên liệu hoạt động ở nhiệt độ cao. Nó được sử dụng trong các đèn huỳnh quang hiệu quả năng lượng và các hợp kim cung cấp phim kim loại phù hợp cho ghi dữ liệu quang - từ.

Dysprosium

được sử dụng trong công nghệ điện tử bộ phận nhỏ với năng xuất cao, nam châm có độ mạnh cao, tua bin gió, xe ôtô hybrid.

Holmium

chất này rất hiếm và ít sử dụng. Tuy nhiên, nó có những đặc tính có thể được khai thác trong tương lai.

Erbium

Được trong các hợp kim, cáp quang. Erbium được sử dụng như một bộ khuếch đại để truyền dữ liệu sợi quang. Erbium được sử dụng để tạo kính màu. Erbium cũng được sử dụng trong lĩnh vực hạt nhân và luyện kim.

Thulium

Thulium là hiếm nhất của ĐH. Tính chất hóa học của nó tương tự như yttrium. Nó có thể được sử dụng trong các hợp chất phospho tia – X nhạy, để giảm phơi nhiễm tia - X. Tuy nhiên, do tốn kém nên nó có ít ứng dụng thực tế.

Ytterbium

Dùng cho chế tạo tia lade hồng ngoại và vật dụng làm giảm hóa chất, thép không gỉ, cáp quang.

Lutetium

Lutetium có thể được sử dụng như là chất xúc tác trong cracking, tạo hydro, ankyl hóa, và trùng hợp. Xeri pha tạp lutetium oxyorthosilicate (LSO) hiện đang được sử dụng trong chụp cắt lớp bức xạ positron (PET). Lutetium được sử dụng làm kính có chỉ số khúc xạ cao.

 

ĐH rất quan trọng trong sản xuất công nghệ cao như ổ đĩa máy tính, điện thoại di động và các phụ tùng cho loại ôtô lai (hybrid), có mặt trong các loại thiết bị quốc phòng hiện đại như hệ thống rada quân sự hay điều khiển tên lửa, các xe tăng chiến đấu... Các nhà phân tích nói rằng không có những kim loại này, nhiều nền kinh tế hiện đại sẽ không vận hành được. Kim loại ĐH cũng là một phần không thể thiếu của các công nghệ mà giới chính trị thế giới đang dựa vào nhằm tránh những tác hại tồi tệ nhất của tình trạng Trái đất nóng lên.

Trên thực tế ĐH được sử dụng nhiều trong các vật dụng hàng ngày, chúng có mặt trong hầu khắp gia đình. Cụ thể: Cerium là chất mài mòn được dùng để sản xuất tivi màn hình phẳng; Neodymium được dùng sản xuất ổ cứng máy tính... Nhiều nguyên tố khác cũng tham gia vào thành phần thiết bị hiện đại, tinh xảo nhất của ô tô, máy giặt, tủ lạnh, lò vi sóng, điện thoại di động. Bởi vậy, nếu nguồn ĐH bị lũng đoạn, các hãng sản xuất lớn trên thế giới sẽ vấp phải vấn đề nghiêm trọng và có thể khiến cho giá nhiều mặt hàng dân dụng tăng cao. Có nhà khoa học còn cho rằng, nếu không có ĐH, nền kinh tế hiện đại sẽ ngừng hoạt động.

 

Bảng 11: Sử dụng ôxit ĐH năm 2008 (theo khối lượng và theo giá trị)

Các lĩnh vực sản xuất/sản phẩm

Tỷ lệ (%) sử dụng ôxit ĐH theo giá trị

Tỷ lệ (%) sử dụng ôxit ĐH theo khối lượng

Điện tử và các hợp chất phốt pho (phosphors)

32%

7%

Hợp kim

14%

18%

Chất xúc tác

5%

20%

Kính và gốm

5%

16%

Nam châm

37%

21%

Đánh bóng

4%

12%

Các lĩnh vực sản xuất khác

3%

6%

Nguồn: Dudley J Kingsnorth Industrial Minerals Company of Australia (IMCOA), November 2009.