El disprosio metálico es una plata lustrosa y suave elemento de tierras raras (REE) que se usa en imanes permanentes debido a su resistencia paramagnética y durabilidad a altas temperaturas.
Propiedades
- Símbolo atómico: Dy
- Número atómico: 66
- Categoría del elemento: metal lantánido
- Peso atómico: 162.50
- Punto de fusión: 1412 ° C
- Punto de ebullición: 2567 ° C
- Densidad: 8.551 g / cm3
- Dureza Vickers: 540 MPa
Caracteristicas
Si bien es relativamente estable en el aire a temperatura ambiente, el disprosio metálico reaccionará con agua fría y se disolverá rápidamente en contacto con ácidos. Sin embargo, en el ácido fluorhídrico, el metal pesado de tierras raras formará una capa protectora de fluoruro de disprosio (DyF3).
La aplicación principal del metal suave de color plateado es en imanes permanentes. Esto se debe al hecho de que el disprosio puro es fuertemente paramagnético por encima de -93°C (-136°F), lo que significa que se siente atraído por magnético campos dentro de un amplio rango de temperaturas.
Junto con el holmio, el disprosio también tiene el momento magnético más alto (la fuerza y la dirección de tracción resultantes afectadas por un campo magnético) de cualquier elemento.
La alta temperatura de fusión del disprosio y la sección transversal de absorción de neutrones también permiten su uso en barras de control nuclear.
Si bien el disprosio se mecanizará sin chispas, no se utiliza comercialmente como un metal puro o en estructuras aleaciones.
Al igual que otros elementos de lantánidos (o tierras raras), el disprosio se asocia con mayor frecuencia en cuerpos minerales con otros elementos de tierras raras.
Historia
El químico francés Paul-Emile Lecoq de Boisbadran reconoció por primera vez el disprosio como un elemento independiente en 1886 mientras analizaba el óxido de erbio.
Como reflejo de la naturaleza íntima de los REEs, de Boisbaudran inicialmente estaba investigando el óxido de itrio impuro, del cual extrajo erbio y terbio utilizando ácido y amoníaco. Se descubrió que el óxido de erbio, en sí mismo, albergaba otros dos elementos, el holmio y el tulio.
Mientras De Boisbaudran trabajaba en su casa, los elementos comenzaron a revelarse como muñecas rusas, y después 32 secuencias ácidas y 26 precipitaciones de amoníaco, de Boisbaudran pudo identificar el disprosio como un elemento único. Llamó al nuevo elemento después de la palabra griega disprositos, que significa "difícil de conseguir".
Georges Urbain preparó formas más puras del elemento en 1906, mientras que una forma pura (por la actualidad estándares) del elemento no se produjo hasta 1950, después del desarrollo de la separación por intercambio io y metalográfico técnicas de reducción por Frank Harold Spedding, pionero de la investigación de tierras raras, y su equipo en el Laboratorio Ames.
El Laboratorio Ames, junto con el Laboratorio de artillería naval, también fue central en el desarrollo de uno de los primeros usos principales para el disprosio, Terfenol-D. El material magnetoestrictivo fue investigado durante la década de 1970 y comercializado en la década de 1980 para su uso en sonares navales, sensores magneto-mecánicos, actuadores y transductores.
El uso de disprosio en imanes permanentes también creció con la creación de neodimio.hierro-boro (NdFeB) imanes en la década de 1980. La investigación de General Motors y Sumitomo Special Metals condujo a la creación de estas versiones más fuertes y económicas del primer permanente (samario-cobalto) imanes, que se habían desarrollado 20 años antes.
La adición de entre un 3 y un 6 por ciento de disprosio (en peso) a la aleación magnética NdFeB aumenta el Curie del imán. punto y coercitividad, lo que mejora la estabilidad y el rendimiento a altas temperaturas y al mismo tiempo reduce Desmagnetización.
Los imanes NdFeB son ahora el estándar en aplicaciones electrónicas y vehículos eléctricos híbridos.
Los REE, incluido el disprosio, se convirtieron en el centro de atención de los medios mundiales en 2009 después de que los límites a las exportaciones chinas de los elementos condujeran a la escasez de suministros y al interés de los inversores en los metales. Esto, a su vez, condujo a un rápido aumento de los precios y una inversión significativa en el desarrollo de fuentes alternativas.
Producción
La atención reciente de los medios de comunicación al examinar la dependencia global de la producción de REE en China a menudo resalta el hecho de que el país representa aproximadamente el 90% de la producción global de REE.
Mientras que varios tipos de minerales, como la monazita y la bastnasita, pueden contener disprosio, las fuentes con mayor cantidad porcentaje de disprosio contenido son las arcillas de adsorción de iones de la provincia de Jiangxi, China y minerales de xenotima en el sur de China y Malasia.
Dependiendo del tipo de mineral, se debe emplear una variedad de técnicas hidrometalúrgicas para extraer REEs individuales. Flotación de espuma y tostado de Los concentrados son el método más común para extraer sulfato de tierras raras, un compuesto precursor que, en consecuencia, puede procesarse mediante intercambio iónico desplazamiento. Los iones de disprosio resultantes se estabilizan con flúor para formar fluoruro de disprosio.
El fluoruro de disprosio puede reducirse a lingotes de metal al calentar con calcio a altas temperaturas en crisoles de tantalio.
La producción mundial de disprosio se limita a aproximadamente 1800 toneladas métricas (disprosio contenido) anualmente. Esto representa solo alrededor del 1 por ciento de todas las tierras raras refinadas cada año.
Los productores más grandes de tierras raras incluyen Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. y Aluminum Corp. de China (CHALCO).
Aplicaciones
Con mucho, el mayor consumidor de disprosio es la industria de imanes permanentes. Tales imanes dominan el mercado de motores de tracción de alta eficiencia que se utilizan en vehículos híbridos y eléctricos, generadores de turbinas eólicas y unidades de disco duro.
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Fuentes:
Emsley, John. Bloques de construcción de la naturaleza: una guía de la A a la Z para los elementos.
Prensa de la Universidad de Oxford; Nueva edición de edición (sept. 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. El importante papel del disprosio en los imanes permanentes modernos. 17 de enero de 2012.
Servicio Geológico Británico. Extraños elementos de la Tierra. Noviembre de 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley "¿Puede sobrevivir la dinastía de tierras raras de China". Conferencia de Minerales Industriales y Mercados de China. Presentación: 24 de septiembre de 2013.
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