它们对混合动力汽车、风力涡轮机和许多其他绿色科技创新至关重要。
钕,一种磁性化学元素,符号为Nd,处于固态
“稀土”金属并不像听起来那么稀有——事实上,你现在可能正在使用一些。它们是各种日常设备的关键,从平板电脑和电视到混合动力汽车和风力涡轮机,所以知道几种类型实际上是常见的可能是令人鼓舞的。例如,铈是地球上含量第25的元素。
那么,为什么它们被称为“稀土”呢?这个名字暗示了它们难以捉摸的本质,因为这17种元素很少以纯粹的形式存在。相反,它们与地下的其他矿物扩散混合,使得它们的开采成本很高。
不幸的是,这并不是它们唯一的缺点。开采和提炼稀土造成了环境混乱,导致大多数国家忽视了自己的储量,即使需求飙升。
但究竟是什么让稀土如此独特呢?想要这些和其他问题的答案,请看以下17种神秘金属的概述。
一种罕见的品种
稀土的吸引力很大程度上在于它们能够执行晦涩、高度具体的任务。例如,铕为电视和电脑显示器提供红色荧光粉,目前还没有已知的替代品。铈同样统治着玻璃抛光行业,几乎所有抛光玻璃产品都依赖于它。
永磁体是稀土的另一个重要用途。它们的重量轻、磁性强,使许多电子零件的小型化成为可能,包括许多用于家用电器、音频/视频设备、计算机、汽车和军事装备。如果没有稀土磁体,像千兆字节的小型跳跃驱动器和DVD驱动器这样的创新可能就不会存在。稀土磁体通常由钕合金制成,但也可能含有镨、钐、钆或镝。
虽然生产稀土会导致一系列环境问题,但它们也有环保的一面。例如,它们对催化转换器、混合动力汽车和风力涡轮机,以及节能荧光灯和磁性制冷系统都至关重要。它们的低毒也是一个优势,镧镍氢化物电池逐渐取代了使用镉或铅的老式电池。来自镧和铈的红色颜料也正在逐步淘汰含有各种毒素的染料。
一种有毒的遗留物
许多绿色技术依赖于稀土,但具有讽刺意味的是,稀土生产商长期以来一直在破坏环境以获取金属。和许多加工矿物矿石的工业一样,它们最终会产生被称为“尾矿”的有毒副产品,可能会被放射性铀和钍污染。
但或许有一种方法可以减少对新采矿的需求:稀土回收。联合国最近还启动了一个追踪手机和电视等废弃电子垃圾的项目,希望不仅能促进稀土的回收,还能促进金、银和铜的回收。
稀土名单
以下是每种稀土元素的使用方法:
钪:添加到汞蒸气灯中,使它们的光看起来更像阳光。也用于某些类型的运动设备,包括铝棒球棒,自行车架和长曲棍球棒,以及燃料电池。
钇:在许多电视显像管中产生颜色。还可以传导微波和声能,模拟钻石宝石,增强陶瓷,玻璃,铝合金和镁合金等用途。
镧:用于制造碳弧灯的几种稀土元素之一,电影和电视行业将其用于工作室和放映机的灯光。也可以在电池、打火机燧石和特殊类型的玻璃中找到,比如相机镜头。
铈:所有稀土金属中分布最广的一种。用于催化转换器和柴油燃料,以减少车辆的一氧化碳排放。也用于碳弧灯,打火机燧石,玻璃抛光机和自清洁烤箱。
镨:主要用作镁的合金化剂,制造飞机发动机用的高强度金属。也可用作光纤电缆的信号放大器,并可制成焊工护目镜的硬玻璃。
钕:主要用于制造强力钕磁铁,用于电脑硬盘、风力涡轮机、混合动力汽车、耳塞耳机和麦克风。也被用来给玻璃上色,制作较轻的燧石和焊工的护目镜。
钷:地球上不会自然存在;肯定是通过铀裂变人工制造出来的。添加到一些夜光涂料和核动力微电池中,有可能用于便携式x射线设备。
钐:与钴混合形成永磁体,在所有已知材料中具有最高的退磁阻力。对于制造“智能”导弹至关重要;也用于碳弧灯,打火机燧石和一些类型的玻璃。
铕:所有稀土金属中反应性最强的一种。几十年来,它一直被用作电视机上的红色荧光粉——最近又被用于电脑显示器、荧光灯和某些类型的激光器——但在其他方面几乎没有商业应用。
钆:用于核电厂的一些控制棒中。也用于医疗应用,如磁共振成像(MRI),并在工业上改善铁,铬和各种其他金属的可加工性。
铽:用于一些固态技术,从先进的声纳系统到小型电子传感器,以及设计用于高温下工作的燃料电池。也生产激光和绿色荧光粉在电视管。
镝:用于核电厂的一些控制棒中。也用于某些种类的激光器,高强度照明,并提高高功率永磁体的矫顽力,如在混合动力汽车中发现的那些。
钬:在所有已知的元素中具有最高的磁性强度,使它在工业磁铁和一些核控制棒中很有用。也用于固态激光器和帮助着色立方氧化锆和某些类型的玻璃。
铒:用作摄影滤光片和光纤电缆中的信号放大器(又名“掺杂剂”)。也用于一些核控制棒,金属合金,和颜色专门玻璃以及瓷器太阳镜和廉价珠宝。
铥:所有天然稀土金属中最稀有的一种。很少有商业应用,虽然它被用于一些外科激光器。在核反应堆中暴露于辐射后,它也被用于便携式x射线技术。
镱:用于一些便携式x射线设备,但在其他方面有有限的商业用途。在它的特殊应用中,它被用于某些类型的激光器,地震应力计,以及作为光纤电缆的掺杂剂。
镥:主要局限于特殊用途,如计算陨石的年龄或进行正电子发射断层扫描(PET)。也被用作炼油厂“裂解”石油产品过程中的催化剂。