它們對混合動力汽車、風力渦輪機和許多其他綠色科技創新至關重要。
钕,一種磁性化學元素,符号為Nd,處于固态
“稀土”金屬并不像聽起來那麼稀有——事實上,你現在可能正在使用一些。它們是各種日常設備的關鍵,從平闆電腦和電視到混合動力汽車和風力渦輪機,所以知道幾種類型實際上是常見的可能是令人鼓舞的。例如,铈是地球上含量第25的元素。
那麼,為什麼它們被稱為“稀土”呢?這個名字暗示了它們難以捉摸的本質,因為這17種元素很少以純粹的形式存在。相反,它們與地下的其他礦物擴散混合,使得它們的開采成本很高。
不幸的是,這并不是它們唯一的缺點。開采和提煉稀土造成了環境混亂,導緻大多數國家忽視了自己的儲量,即使需求飙升。
但究竟是什麼讓稀土如此獨特呢?想要這些和其他問題的答案,請看以下17種神秘金屬的概述。
一種罕見的品種
稀土的吸引力很大程度上在于它們能夠執行晦澀、高度具體的任務。例如,铕為電視和電腦顯示器提供紅色熒光粉,目前還沒有已知的替代品。铈同樣統治着玻璃抛光行業,幾乎所有抛光玻璃産品都依賴于它。
永磁體是稀土的另一個重要用途。它們的重量輕、磁性強,使許多電子零件的小型化成為可能,包括許多用于家用電器、音頻/視頻設備、計算機、汽車和軍事裝備。如果沒有稀土磁體,像千兆字節的小型跳躍驅動器和DVD驅動器這樣的創新可能就不會存在。稀土磁體通常由钕合金制成,但也可能含有镨、钐、钆或镝。
雖然生産稀土會導緻一系列環境問題,但它們也有環保的一面。例如,它們對催化轉換器、混合動力汽車和風力渦輪機,以及節能熒光燈和磁性制冷系統都至關重要。它們的低毒也是一個優勢,镧鎳氫化物電池逐漸取代了使用镉或鉛的老式電池。來自镧和铈的紅色顔料也正在逐步淘汰含有各種毒素的染料。
一種有毒的遺留物
許多綠色技術依賴于稀土,但具有諷刺意味的是,稀土生産商長期以來一直在破壞環境以獲取金屬。和許多加工礦物礦石的工業一樣,它們最終會産生被稱為“尾礦”的有毒副産品,可能會被放射性鈾和钍污染。
但或許有一種方法可以減少對新采礦的需求:稀土回收。聯合國最近還啟動了一個追蹤手機和電視等廢棄電子垃圾的項目,希望不僅能促進稀土的回收,還能促進金、銀和銅的回收。
稀土名單
以下是每種稀土元素的使用方法:
钪:添加到汞蒸氣燈中,使它們的光看起來更像陽光。也用于某些類型的運動設備,包括鋁棒球棒,自行車架和長曲棍球棒,以及燃料電池。
钇:在許多電視顯像管中産生顔色。還可以傳導微波和聲能,模拟鑽石寶石,增強陶瓷,玻璃,鋁合金和鎂合金等用途。
镧:用于制造碳弧燈的幾種稀土元素之一,電影和電視行業将其用于工作室和放映機的燈光。也可以在電池、打火機燧石和特殊類型的玻璃中找到,比如相機鏡頭。
铈:所有稀土金屬中分布最廣的一種。用于催化轉換器和柴油燃料,以減少車輛的一氧化碳排放。也用于碳弧燈,打火機燧石,玻璃抛光機和自清潔烤箱。
镨:主要用作鎂的合金化劑,制造飛機發動機用的高強度金屬。也可用作光纖電纜的信号放大器,并可制成焊工護目鏡的硬玻璃。
钕:主要用于制造強力钕磁鐵,用于電腦硬盤、風力渦輪機、混合動力汽車、耳塞耳機和麥克風。也被用來給玻璃上色,制作較輕的燧石和焊工的護目鏡。
钷:地球上不會自然存在;肯定是通過鈾裂變人工制造出來的。添加到一些夜光塗料和核動力微電池中,有可能用于便攜式x射線設備。
钐:與钴混合形成永磁體,在所有已知材料中具有最高的退磁阻力。對于制造“智能”導彈至關重要;也用于碳弧燈,打火機燧石和一些類型的玻璃。
铕:所有稀土金屬中反應性最強的一種。幾十年來,它一直被用作電視機上的紅色熒光粉——最近又被用于電腦顯示器、熒光燈和某些類型的激光器——但在其他方面幾乎沒有商業應用。
钆:用于核電廠的一些控制棒中。也用于醫療應用,如磁共振成像(MRI),并在工業上改善鐵,鉻和各種其他金屬的可加工性。
铽:用于一些固态技術,從先進的聲納系統到小型電子傳感器,以及設計用于高溫下工作的燃料電池。也生産激光和綠色熒光粉在電視管。
镝:用于核電廠的一些控制棒中。也用于某些種類的激光器,高強度照明,并提高高功率永磁體的矯頑力,如在混合動力汽車中發現的那些。
钬:在所有已知的元素中具有最高的磁性強度,使它在工業磁鐵和一些核控制棒中很有用。也用于固态激光器和幫助着色立方氧化锆和某些類型的玻璃。
铒:用作攝影濾光片和光纖電纜中的信号放大器(又名“摻雜劑”)。也用于一些核控制棒,金屬合金,和顔色專門玻璃以及瓷器太陽鏡和廉價珠寶。
铥:所有天然稀土金屬中最稀有的一種。很少有商業應用,雖然它被用于一些外科激光器。在核反應堆中暴露于輻射後,它也被用于便攜式x射線技術。
镱:用于一些便攜式x射線設備,但在其他方面有有限的商業用途。在它的特殊應用中,它被用于某些類型的激光器,地震應力計,以及作為光纖電纜的摻雜劑。
镥:主要局限于特殊用途,如計算隕石的年齡或進行正電子發射斷層掃描(PET)。也被用作煉油廠“裂解”石油産品過程中的催化劑。
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