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O metal de disprósio é um elemento de terra rara (REE) macio, de prata brilhante, que é usado em ímãs permanentes devido à sua resistência paramagnética e durabilidade de alta temperatura.
Propriedades
- Símbolo Atômico: Dy
- Número Atômico: 66
- Categoria de elemento: metal de lantanídeo
- Peso Atômico: 162.50
- Ponto de fusão: 1412 ° C
- Ponto de ebulição: 2567 ° C
- Densidade: 8.551g / cm 3
- Dureza Vickers: 540 MPa
Características
Embora relativamente estável no ar à temperatura ambiente, o metal disprósio reage com água fria e se dissolve rapidamente em contato com os ácidos.
No ácido fluorídrico, no entanto, o metal pesado de terras raras formará uma camada protetora de fluoreto de disprósio (DyF 3 ).
A aplicação principal do metal macio e prateado é em ímãs permanentes. Isso se deve ao fato de que o disprósio puro é fortemente paramagnético acima de -93 ° C (-136 ° F), o que significa que é atraído por campos magnéticos dentro de uma ampla faixa de temperaturas.
Junto com o hólmio, o disprósio também possui o momento magnético mais alto (a força e a direção da atração resultante afetada por um campo magnético) de qualquer elemento.
A alta temperatura de fusão do disprósio e a seção transversal de absorção de nêutrons também permitem sua utilização em hastes de controle nuclear.
Embora o disprósio seja usinado sem faíscas, ele não é comercialmente usado como metal puro ou em ligas estruturais.
Como outros elementos de lantanídeos (ou terras raras), o disprósio é mais freqüentemente associado naturalmente em corpos de minério com outros elementos de terras raras.
História
O químico francês Paul-Emile Lecoq de Boisbadran reconheceu pela primeira vez o disprósio como elemento independente em 1886, enquanto analisava o óxido de érbio.
Refletindo a natureza íntima dos REEs, de Boisbaudran estava inicialmente investigando óxido de ítrio impuro, do qual ele extraía érbio e térbio usando ácido e amônia.
Verificou-se que o óxido de érbio abriga dois outros elementos, hólmio e túlio.
Como de Boisbaudran trabalhou longe em sua casa, os elementos começaram a revelar-se como bonecas russas, e depois de 32 seqüências de ácido e 26 precipitações de amônia, de Boisbaudran foi capaz de identificar disprósio como um elemento único. Ele nomeou o novo elemento após a palavra grega dysprositos , que significa "difícil de obter".
Formas mais puras do elemento foram preparadas em 1906 por Georges Urbain, enquanto uma forma pura (pelos padrões atuais) do elemento não foi produzida até 1950, após o desenvolvimento das técnicas de separação por troca iônica e redução metalográfica por Frank Harold Spedding, um pioneiro da pesquisa em terras raras e sua equipe no Laboratório Ames.
O Laboratório Ames, juntamente com o Laboratório de Artilharia Naval, também foi fundamental no desenvolvimento de um dos primeiros usos principais do disprósio, o Terfenol-D. O material magnetostritivo foi pesquisado durante a década de 1970 e comercializado na década de 1980 para uso em sonares navais, sensores magneto-mecânicos, atuadores e transdutores.
O uso de disprósio em ímãs permanentes também cresceu com a criação de ímãs de neodímio- ferro - boro (NdFeB) na década de 1980. Pesquisas da General Motors e da Sumitomo Special Metals levaram à criação dessas versões mais fortes e baratas dos primeiros ímãs permanentes (samário- cobalto ), desenvolvidos 20 anos antes.
A adição de 3 a 6 por cento de disprósio (em peso) à liga magnética NdFeB aumenta o ponto Curie e a coercividade do ímã, melhorando, assim, a estabilidade e o desempenho em altas temperaturas, ao mesmo tempo que reduz a desmagnetização.
Os ímãs NdFeB são agora o padrão em aplicações eletrônicas e veículos elétricos híbridos.
Os REEs, incluindo disprósio, foram lançados no centro das atenções da mídia global em 2009, depois que os limites das exportações chinesas dos elementos levaram a déficits de oferta e interesse dos investidores nos metais. Isso, por sua vez, levou a um rápido aumento dos preços e a investimentos significativos no desenvolvimento de fontes alternativas.
Produção
A recente atenção da mídia que examina a dependência global da produção chinesa de REE freqüentemente destaca o fato de que o país responde por cerca de 90% da produção global de REE.
Embora vários tipos de minério, incluindo monazita e bastnasita, possam conter disprósio, as fontes com maior porcentagem de disprósio contido são as argilas de adsorção iônica da província de Jiangxi, da China e xenotime no sul da China e na Malásia.
Dependendo do tipo de minério, uma variedade de técnicas hidrometalúrgicas deve ser empregada para extrair REEs individuais. Flotação de espuma e torrefação de concentrados é o método mais comum de extração de sulfato de terras raras, um composto precursor que pode ser processado por deslocamento de troca iônica. Os íons disprósio resultantes são então estabilizados com flúor para formar flúor disprósio.
O fluoreto de disprósio pode ser reduzido em lingotes de metal por aquecimento com cálcio em altas temperaturas em cadinhos de tântalo.
A produção global de disprósio é limitada a cerca de 1800 toneladas métricas (disprósio contido) anualmente. Isso representa apenas cerca de 1% de todas as terras raras refinadas a cada ano.
Os maiores produtores de terras raras incluem a Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., a China Minmetals Corp. e a Aluminum Corp. of China (CHALCO).
Aplicações
De longe, o maior consumidor de disprósio é a indústria de imãs permanentes. Esses ímãs dominam o mercado de motores de tração de alta eficiência que são usados em veículos híbridos e elétricos, geradores de turbinas eólicas e discos rígidos.
Clique aqui para ler mais sobre as aplicações de disprósio.
Fontes:
Emsley, John. Blocos de Construção da Natureza: Um Guia AZ para os Elementos .
Imprensa da Universidade de Oxford; Edição da nova edição (14 de setembro de 2011)
Arnold Magnetic Technologies. O papel importante do disprósio em ímãs permanentes modernos . 17 de janeiro de 2012.
Inquérito Geológico Britânico. Elementos da terra rara . Novembro de 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof Dudley. "A Dinastia das Terras Raras da China pode Sobreviver". Conferência Industrial de Minerais e Mercados da China. Apresentação: 24 de setembro de 2013.
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