Retųjų žemių elementai (

Retųjų žemės elementų sąrašas

Čia pateikiama lentelė, kurioje išvardyta septyniolika retųjų žemių elementų, jų atominis skaičius ir simbolis, pavadinimų kilmė ir kai kurie jų naudojimo būdai. Kai kurie retųjų žemių elementai pavadinti juos atradusių mokslininkų vardais, o kai kurie - pagal tai, kur jie buvo atrasti.

Z	Simbolis	Pavadinimas	Vardo kilmė	Pasirinktos programos
21	Sc	Skandis	iš Skandinavijos, kur buvo atrasta pirmoji retųjų žemių rūda.	Lengvasis aliuminio ir skandžio lydinys naudojamas aviacijos ir kosmoso komponentams gaminti. Jis taip pat yra tam tikrų lempų priedas.
39	Y	Itris	pagal Ytterby kaimą Švedijoje, kur jis buvo atrastas.	Itrio yra tam tikruose lazeriuose ir televizorių liuminoforuose. Jis taip pat naudojamas aukštatemperatūriuose superlaidininkuose ir mikrobangų filtruose, energiją taupančiose elektros lemputėse.
57	La	Lantanas	iš graikų kalbos žodžio "lanthanein", reiškiančio būti paslėptam.	Didelio lūžio rodiklio stiklas, kreminis stiklas, vandenilio saugykla, baterijų elektrodai, fotoaparatų lęšiai, skystojo katalizinio krekingo katalizatorius naftos perdirbimo gamyklose
58	Ce	Ceris	pagal romėnų žemdirbystės deivės Cerės vardą pavadintą nykštukinę planetą.	Cheminis oksidatorius, poliravimo milteliai, geltoni stiklo ir keramikos dažai, savaime išsivalančių orkaičių katalizatorius, skystojo katalizinio krekingo katalizatorius naftos perdirbimo gamyklose, žiebtuvėlių akmenėliai
59	Pr	Praseodimio	iš graikų kalbos žodžių "prasios", reiškiančio žalią porą, ir "didymos", reiškiančio dvynį.	Retųjų žemių magnetai, lazeriai, anglies lanko apšvietimo šerdies medžiaga, dažiklis, suvirinimo akinių stiklo priedas,
60	Nd	Neodimio	iš graikų kalbos žodžių "neos", reiškiančio naują, ir "didymos", reiškiančio dvynį.	Retųjų žemių magnetai, lazeriai, violetinės spalvos stikle ir keramikoje, keraminiai kondensatoriai
61	Pm	Prometėjas	titano Prometėjo, kuris mirtingiesiems atnešė ugnį, garbei.	Branduolinės baterijos
62	Sm	Samaris	Vasilijaus Samarskio-Bychovco, atradusio retųjų žemių rūdą samarskitą, vardu.	Retųjų žemių magnetai, lazeriai,
63	Eu	Europiumas	po Europos žemynu.	Raudoni ir mėlyni liuminoforai, lazeriai, gyvsidabrio lempos,
64	Gd	Gadolinis	Johano Gadolino (1760-1852) garbei, siekiant pagerbti jo retųjų žemių tyrimus.	Retųjų žemių magnetai, didelio lūžio rodiklio stiklas arba granatai, lazeriai, rentgeno vamzdžiai, kompiuterių atmintinės, neutronų surinkimas, magnetinio rezonanso kontrastinės medžiagos |-
65	Tb	Terbis	pagal Ytterby kaimą Švedijoje.	Žalieji liuminoforai, lazeriai, fluorescencinės lempos
66	Dy	Dysprozis	iš graikiško žodžio "dysprositos", reiškiančio "sunku gauti".	Retųjų žemių magnetai, lazeriai
67	Ho	Holmis	po Stokholmo (lotyniškai, "Holmia"), gimtasis miestas vieno iš jo atradėjų.	Lazeriai
68	Er	Erbio	pagal Ytterby kaimą Švedijoje.	Lazeriai, vanadžio plienas
69	Tm	Thulium	pagal mitologinę šiaurės žemę Tulę.	Nešiojamieji rentgeno aparatai
70	Yb	Iterbio	pagal Ytterby kaimą Švedijoje.	Infraraudonųjų spindulių lazeriai, cheminis reduktorius
71	Lu	Lutecijus	pagal Lutetijos, miesto, kuris vėliau tapo Paryžiumi, pavadinimą.	Medicinos prietaisai, didelio lūžio rodiklio stiklas

Kilmė

Retųjų žemių elementai yra sunkesni už geležį. Jie susidaro supernovose (sprogstančiose žvaigždėse). Gamtoje dalijantis uranui-238 susidaro labai maži radioaktyvaus promethio kiekiai. Didžioji dalis promethio sintetiniu būdu sukuriama branduoliniuose reaktoriuose.

Retųjų žemių elementai laikui bėgant kinta mažais kiekiais (ppm, parts per million). Jų santykis gali būti naudojamas geologiniam datavimui ir fosilijų datavimui.

Geologinis pasiskirstymas

Retųjų žemių elementai dažnai randami kartu. Ilgiausiai išliekančio prometžio izotopo pusėjimo trukmė yra 17,7 metų. Dėl šios priežasties gamtoje šio elemento yra tik labai maži kiekiai. Prometis yra vienas iš dviejų elementų, kurie neturi stabilių (neradioaktyvių) izotopų, o po jų seka stabilūs elementai (kitas yra technecis).

Kadangi visi lantanidai yra artimo dydžio, retųjų žemių elementus visada buvo sunku atskirti. Net ir geologinio laiko eonais lantanidai gamtoje buvo atskirti tik retais atvejais, kai buvo atskirti lengvieji ir sunkieji lantanidai, kitaip vadinami cerio ir itrio žemėmis. Šį geocheminį atskyrimą rodo pirmieji du atrasti retųjų žemių junginiai. Tai buvo itris 1794 m. ir ceris 1803 m. Pirmą kartą juos suradus, kiekvienas iš jų buvo visų retųjų žemių mišinys. Didelių cerio žemių rūdų telkinių galima rasti visame pasaulyje ir jie yra eksploatuojami. Itrio rūdos telkiniai yra retesni. Be to, jie paprastai yra mažesni ir mažiau koncentruoti.

Pasaulinė retųjų žemių gamyba

Iki 1948 m. didžioji dalis pasaulio retųjų žemių buvo gaunama iš smėlio telkinių Indijoje ir Brazilijoje. XX a. šeštajame dešimtmetyje Pietų Afrikoje buvo išgaunama didžioji dalis pasaulio retųjų žemių. Taip atsitiko po to, kai ten buvo rasta daug retųjų žemių turinčio mineralo židinių. Nuo septintojo dešimtmečio iki aštuntojo dešimtmečio Kalifornijoje esanti kasykla buvo pagrindinė gamintoja. Šiandien iš Indijos ir Pietų Afrikos telkinių vis dar gaminami retųjų žemių koncentratai, tačiau, palyginti su Kinijoje išgaunamu kiekiu, jie yra labai maži. Kinijoje buvo pagaminama daugiau kaip 95 % pasaulio retųjų žemių atsargų. Didžioji dalis buvo pagaminta Vidinėje Mongolijoje, nors ji turėjo tik 37 % įrodytų atsargų. Nors vėliau buvo teigiama, kad šie skaičiai sumažėjo iki 90 %, o 2012 m. - iki 23 %. Visos pasaulyje esančios sunkiosios retosios žemės (pvz., disprozijaus) gaunamos iš Kinijos retųjų žemių šaltinių, pavyzdžiui, iš polimetalinio Bayan Obo telkinio. 2010 m. Jungtinių Valstijų geologinė tarnyba (USGS) paskelbė tyrimą, kuriame nustatyta, kad Jungtinėse Valstijose yra 13 mln. metrinių tonų retųjų žemių elementų.

Naujų elementų paklausa yra didesnė nei jų pasiūla. Netrukus pasaulyje gali pritrūkti retųjų žemių. Numatoma, kad po kelerių metų nuo 2009 m. pasaulinė retųjų žemių elementų paklausa kasmet 40 000 tonų viršys pasiūlą, jei nebus sukurta naujų šaltinių.

Kinija

Šis susirūpinimas tapo dar didesnis dėl Kinijos veiksmų. Kinija pareiškė, kad nustatys eksporto taisykles ir sieks sustabdyti kontrabandą. 2009 m. rugsėjo 1 d. Kinija pareiškė, kad 2010-2015 m. ketina sumažinti eksportą iki 35 000 tonų per metus. Kinija teigė, kad tai daroma siekiant išsaugoti retuosius išteklius ir apsaugoti aplinką. 2010 m. spalio 19 d. laikraštis "China Daily" pranešė, kad Kinija kitais metais "dar labiau sumažins retųjų žemių eksporto kvotas ne daugiau kaip 30 proc. siekdama apsaugoti brangiuosius metalus nuo pernelyg intensyvios eksploatacijos". 2010 m. pabaigoje Kinija teigė, kad 2011 m. pirmojo etapo retųjų žemių eksportas sudarys 14 446 tonas. Tai buvo 35 proc. mažiau, palyginti su pirmuoju 2010 m. eksporto etapu. 2011 m. rugsėjo mėn. Kinija pranešė, kad nutraukia gamybą trijose iš aštuonių retųjų žemių kasyklų. Šiose kasyklose buvo pagaminama beveik 40 % visos Kinijos retųjų žemių produkcijos. 2012 m. rugpjūčio mėn. Kinija pranešė, kad gamyba bus sumažinta dar 20 %.

Už Kinijos ribų

Dėl padidėjusios paklausos ir metalų eksporto iš Kinijos apribojimų kai kurios šalys kaupia retųjų žemių išteklius. Naujų šaltinių ieškoma Australijoje, Brazilijoje, Kanadoje, Pietų Afrikoje, Tanzanijoje, Grenlandijoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose. Šių šalių kasyklos buvo uždarytos, kai Kinija praėjusio amžiaus dešimtajame dešimtmetyje sumažino pasaulines kainas. Prireiks kelerių metų, kad gamyba būtų atnaujinta.

Europos Sąjunga paragino Danijos protektoratą Grenlandiją apriboti Kinijos vykdomus retųjų žemių projektus, nes Kinija šiuo metu pasaulyje tiekia 95 proc. visų retųjų žemių. Nuo 2013 m. pradžios Grenlandijos vyriausybė teigė, kad neplanuoja įvesti tokių apribojimų.

Kitas galimas retųjų žemių ar kitų elementų šaltinis - branduolinių medžiagų perdirbimas. Branduolinis urano ar plutonio skilimas sukuria daug elementų ir visus jų izotopus. Tačiau mažai tikėtina, kad juos sukurti galima saugiai ir ekonomiškai dėl daugelio šių izotopų radioaktyvumo.

Perdirbimas

Kitas retųjų žemių šaltinis - elektronikos atliekos ir kitos atliekos, kuriose yra daug retųjų žemių komponentų. Dėl naujos perdirbimo technologijos pažangos iš šių medžiagų lengviau gauti retųjų žemių. Šiuo metu perdirbimo gamyklos veikia Japonijoje, kur nenaudojamoje elektronikoje yra apie 300 000 tonų retųjų žemių. Prancūzijoje Rhodia grupė steigia dvi gamyklas La Rošelyje ir Sen Fonse. Šiose gamyklose iš panaudotų liuminescencinių lempų, magnetų ir baterijų bus pagaminama 200 tonų retųjų žemių per metus.

Geopolitiniai aspektai

Kinija teigė, kad išteklių išeikvojimas ir susirūpinimas dėl aplinkosaugos yra priežastys, dėl kurių visoje šalyje sustiprinta retųjų žemių mineralų gavybos kontrolė. Kinijos retųjų žemių politikai paaiškinti taip pat buvo pasiūlytos su aplinkosauga nesusijusios priežastys. Pasak "The Economist", "mažinant retųjų žemių metalų eksportą... siekiama, kad Kinijos gamintojai pakiltų tiekimo grandinėje ir galėtų parduoti pasauliui vertingas gatavas prekes, o ne menkavertes žaliavas".

Jungtinių Valstijų energetikos departamentas 2010 m. svarbiausių medžiagų strategijos ataskaitoje disprozį įvardijo kaip elementą, kuris yra svarbiausias priklausomybės nuo importo požiūriu.

2011 m. JAV geologijos tarnybos ir JAV vidaus reikalų departamento išleistoje ataskaitoje "Kinijos retųjų žemių pramonė" aptariamos pramonės tendencijos Kinijoje. Joje nagrinėjama nacionalinė politika, kuri gali lemti šalies gamybos ateitį. Ataskaitoje teigiama, kad per pastaruosius du dešimtmečius Kinijos lyderystė retųjų žemių mineralų gamybos srityje išaugo. 1990 m. Kinijai teko tik 27 % tokių iškasenų. 2009 m. pasaulyje buvo pagaminta 132 000 metrinių tonų. Kinija pagamino 129 000 šių tonų. Ataskaitoje teigiama, kad pastarojo meto tendencijos rodo, jog Kinija sulėtins tokių medžiagų eksportą į pasaulį: "Dėl padidėjusios vidaus paklausos vyriausybė per pastaruosius kelerius metus palaipsniui mažino eksporto kvotą." 2006 m. Kinija leido eksportuoti 47 vietiniams retųjų žemių gamintojams ir prekybininkams bei 12 Kinijos ir užsienio retųjų žemių gamintojų. Iki 2011 m. buvo tik 22 vidaus retųjų žemių gamintojai ir prekybininkai ir 9 Kinijos ir užsienio retųjų žemių gamintojai. Tikėtina, kad ir ateityje vyriausybė vykdys griežtą kontrolę: "Pagal Kinijos retųjų žemių plėtros plano projektą 2009-2015 m. metinė retųjų žemių gamyba gali būti apribota iki 130 000-140 000 [metrinių tonų]. Retųjų žemių produktų eksporto kvota gali būti apie 35 000 [metrinių tonų], o vyriausybė gali leisti eksportuoti retąsias žemes 20 vietinių retųjų žemių gamintojų ir prekybininkų."

Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba, saugoma Jungtinių Valstijų karinių pajėgų, pietų Afganistane ieško retųjų žemių telkinių. Nuo 2009 m. USGS atlieka nuotolinius tyrimus ir lauko darbus, kad patikrintų sovietų teiginius, jog Helmando provincijoje, netoli Channešino kaimo, yra vulkaninių uolienų, kuriose yra retųjų žemės metalų. USGS aptiko užgesusio ugnikalnio centre esantį uolienų plotą, kuriame yra lengvų retųjų žemių elementų, įskaitant cerį ir neodimį. Ji kartografavo 1,3 mln. metrinių tonų naudingų uolienų. Esant dabartinei paklausai, tai sudaro maždaug 10 metų pasiūlą. Pentagonas apskaičiavo, kad jos vertė yra apie 7,4 mlrd. dolerių.

Retųjų žemių kainos

Retųjų žemių elementais nėra prekiaujama biržoje taip, kaip brangiaisiais (pavyzdžiui, auksu ir sidabru) ar spalvotaisiais metalais (pavyzdžiui, nikeliu, alavu, variu ir aliuminiu). Vietoj to jie parduodami privačioje rinkoje. Dėl to jų kainas sunku stebėti ir sekti. Tačiau kainos periodiškai skelbiamos tokiose interneto svetainėse kaip mineralprices.com. 17 elementų paprastai neparduodami grynu pavidalu. Paprastai jie platinami įvairaus grynumo mišiniuose, pavyzdžiui, "Neodimio metalas ≥ 99,5 %". dėl šios priežasties kainos gali skirtis priklausomai nuo galutiniam vartotojui reikalingo kiekio ir kokybės.

Pasaulinė gamyba 1950-2000 m.