الاستخدامات الرئيسية للمعادن الأرضية النادرة

حالياً،العناصر الأرضية النادرةتُستخدم العناصر بشكل رئيسي في مجالين رئيسيين: التقليدي والتكنولوجي المتقدم. في التطبيقات التقليدية، وبفضل النشاط العالي للمعادن الأرضية النادرة، يُمكنها تنقية معادن أخرى، وتُستخدم على نطاق واسع في الصناعات المعدنية. إضافة أكاسيد الأتربة النادرة إلى صهر الفولاذ تُزيل شوائب مثل الزرنيخ والأنتيمون والبزموت، وغيرها. يُمكن استخدام الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة، المصنوع من أكاسيد الأتربة النادرة، في تصنيع مكونات السيارات، ويمكن ضغطه في ألواح وأنابيب فولاذية تُستخدم في تصنيع خطوط أنابيب النفط والغاز.

تتميز العناصر الأرضية النادرة بنشاط تحفيزي فائق، وتُستخدم كعوامل تكسير تحفيزية لتكسير البترول في صناعة البترول لتحسين إنتاج النفط الخفيف. كما تُستخدم العناصر الأرضية النادرة كمنقيات تحفيزية لعوادم السيارات، ومجففات الطلاء، ومثبتات حرارة البلاستيك، وفي تصنيع المنتجات الكيميائية مثل المطاط الصناعي والصوف الصناعي والنايلون. وباستغلال النشاط الكيميائي ووظيفة التلوين الأيوني للعناصر الأرضية النادرة، تُستخدم هذه العناصر في صناعات الزجاج والسيراميك لتوضيح الزجاج وتلميعه وصباغته وإزالة اللون منه، وفي صناعة أصباغ السيراميك. ولأول مرة في الصين، استُخدمت العناصر الأرضية النادرة في الزراعة كعناصر أثرية في العديد من الأسمدة المركبة، مما عزز الإنتاج الزراعي. وفي التطبيقات التقليدية، تُستخدم عناصر مجموعة السيريوم الأرضية النادرة بشكل رئيسي، حيث تُمثل حوالي 90% من إجمالي استهلاك العناصر الأرضية النادرة.

في التطبيقات ذات التقنية العالية، بسبب البنية الإلكترونية الخاصة لـالعناصر الأرضية النادرة,تنتج انتقالاتها الإلكترونية لمستويات الطاقة المختلفة أطيافًا خاصة. أكاسيدالإيتريوم والتيربيوم واليوروبيومتُستخدم على نطاق واسع كفوسفور أحمر في أجهزة التلفزيون الملونة، وأنظمة العرض المختلفة، وفي تصنيع مساحيق مصابيح الفلورسنت ثلاثية الألوان الأساسية. إن استخدام الخواص المغناطيسية الخاصة للعناصر الأرضية النادرة في تصنيع أنواع مختلفة من المغناطيسات فائقة الدوام، مثل مغناطيسات الساماريوم والكوبالت الدائمة، ومغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون الدائمة، له آفاق تطبيقية واسعة في مختلف مجالات التكنولوجيا المتقدمة، مثل المحركات الكهربائية، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي النووي، وقطارات ماجليف، وغيرها من الإلكترونيات البصرية. يُستخدم زجاج اللانثانوم على نطاق واسع كمادة في مختلف العدسات والألياف البصرية. ويُستخدم زجاج السيريوم كمادة مقاومة للإشعاع. وتُعد بلورات مركبات زجاج النيوديميوم وبلورات مركبات الإتريوم والألومنيوم والجارنيت النادرة من المواد الشفقية المهمة.

في الصناعة الإلكترونية، يتم استخدام أنواع مختلفة من السيراميك مع إضافةأكسيد النيوديميوم وأكسيد اللانثانوم وأكسيد الإيتريوم تُستخدم المعادن الأرضية النادرة كمواد مكثفة متنوعة. تُستخدم المعادن الأرضية النادرة في تصنيع بطاريات النيكل الهيدروجينية القابلة لإعادة الشحن. في صناعة الطاقة الذرية، يُستخدم أكسيد الإيتريوم في تصنيع قضبان التحكم للمفاعلات النووية. تُستخدم هذه السبائك الخفيفة المقاومة للحرارة، المصنوعة من عناصر أرضية نادرة من مجموعة السيريوم والألمنيوم والمغنيسيوم، في صناعة الطيران والفضاء لتصنيع قطع غيار الطائرات والمركبات الفضائية والصواريخ وغيرها. تُستخدم المعادن الأرضية النادرة أيضًا في المواد فائقة التوصيل والمواد المغناطيسية، ولكن هذا الجانب لا يزال في مرحلة البحث والتطوير.

معايير الجودة لالمعادن الأرضية النادرةتشمل الموارد جانبين: المتطلبات الصناعية العامة لرواسب العناصر الأرضية النادرة، ومعايير جودة مُركّزات العناصر الأرضية النادرة. يُحلل المورد محتوى الفلور، وأكسيد الكالسيوم، وثاني أكسيد التيتانيوم، وفلوروكربونات الحديد في مُركّز خام السيريوم الفلوروكربوني، ولكن لا يُستخدم كأساس للتقييم. يُطبّق معيار جودة المُركّز المُختلط من الباستنايت والمونازيت على المُركّز المُحصّل بعد التخصيب. يُقدّم محتوى شوائب الفوسفور وأكسيد الكالسيوم في مُنتج الدرجة الأولى بيانات فقط، ولا يُستخدم كأساس للتقييم. يُشير مُركّز المونازيت إلى مُركّز خام الرمل بعد التخصيب. يُشير مُركّز خام الفوسفور والإتريوم أيضًا إلى المُركّز المُحصّل من تخصيب خام الرمل.

يتضمن تطوير وحماية خامات المعادن الأرضية النادرة الأولية تقنيات استخلاص الخامات. وقد استُخدمت عمليات التعويم، والفصل بالجاذبية، والفصل المغناطيسي، وعمليات التخصيب المشتركة لتخصيب معادن الأرض النادرة. تشمل العوامل الرئيسية المؤثرة على إعادة التدوير أنواع وحالات تواجد عناصر الأرض النادرة، وتركيبها، وخصائص توزيعها، وأنواع وخصائص معادن العروق. ويجب اختيار تقنيات تخصيب مختلفة بناءً على الظروف الخاصة.

تعتمد عملية استخلاص خامات المعادن الأرضية النادرة الأولية عادةً على طريقة التعويم، والتي غالبًا ما تُكمّلها الجاذبية والفصل المغناطيسي، مما يُشكّل مزيجًا من عمليات التعويم بالجاذبية والفصل المغناطيسي بالتعويم. تُركّز رواسب المعادن الأرضية النادرة بشكل رئيسي بالجاذبية، مُكمّلةً بالفصل المغناطيسي والتعويم والفصل الكهربائي. يتكون رواسب خام الحديد الأرضية النادرة في بايونيبو في منغوليا الداخلية بشكل رئيسي من خام المونازيت وفلوروكربون السيريوم. يمكن الحصول على مُركّز من المعادن الأرضية النادرة يحتوي على 60% من أكسيد الحديد الأحمر (REO) باستخدام عملية مُركّبة من التعويم بالغسيل والفصل بالجاذبية. يُنتج رواسب يانيوبينغ للمعادن الأرضية النادرة في ميانينغ، سيتشوان بشكل رئيسي خام السيريوم الفلوروكربوني، كما يُحصل على مُركّز من المعادن الأرضية النادرة يحتوي على 60% من أكسيد الحديد الأحمر (REO) باستخدام عملية التعويم بالفصل بالجاذبية. يُعدّ اختيار عوامل التعويم مفتاح نجاح طريقة التعويم في معالجة المعادن. المعادن الأرضية النادرة التي يُنتجها منجم نانشان هايبين الغريني في قوانغدونغ هي بشكل رئيسي المونازيت وفوسفات الإيتريوم. يتم إخضاع الملاط الناتج عن غسل المياه المكشوفة لعملية الاستفادة الحلزونية، متبوعة بفصل الجاذبية، مكملاً بالفصل المغناطيسي والتعويم، للحصول على تركيز المونازيت المحتوي على 60.62٪ REO وتركيز الفوسفوريت المحتوي على Y2O5 25.35٪.