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El Dysprosium metal es un elemento de tierras raras (REE) suave y lustroso de plata que se utiliza en imanes permanentes debido a su resistencia paramagnética y durabilidad a altas temperaturas.
Propiedades
- Símbolo Atómico: Dy
- Número atómico: 66
- Elemento Categoría: metal de lantano
- Peso atómico: 162.50
- Punto de fusión: 1412 ° C
- Punto de ebullición: 2567 ° C
- Densidad: 8.551 g / cm 3
- Dureza Vickers: 540 MPa
Características
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 los ácidos.
En el ácido fluorhídrico, sin embargo, el pesado metal de tierras raras formará una capa protectora de fluoruro de disprosio (DyF 3 ).
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 es atraído por los campos magnéticos 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 del tirón que resulta afectado 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 usa comercialmente como metal puro o en aleaciones estructurales.
Al igual que otros elementos de lantánidos (o tierras raras), el disprosio se asocia con mayor frecuencia de forma natural en los 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 óxido de itrio impuro, del cual extrajo erbio y terbio usando ácido y amoníaco.
Se descubrió que el óxido de erbio albergaba otros dos elementos, holmio y tulio.
Como de Boisbaudran trabajó en su casa, los elementos comenzaron a revelarse como muñecas rusas, y después de 32 secuencias de ácido y 26 precipitaciones de amoniaco, de Boisbaudran fue capaz de identificar el disprosio como un elemento único. Nombró el nuevo elemento después de la palabra griega dysprositos , que significa "difícil de conseguir".
Las formas más puras del elemento fueron preparadas en 1906 por Georges Urbain, mientras que una forma pura (según los estándares actuales) del elemento no se produjo hasta 1950, después del desarrollo de la separación io-intercambio y las técnicas de reducción metalográfica por Frank Harold Spedding, un pionero de la investigación de tierras raras, y su equipo en el Laboratorio de Ames.
El Laboratorio Ames, junto con el Laboratorio de Artillería Naval, también fue central en el desarrollo de uno de los primeros usos importantes para el disprosio, Terfenol-D. El material magnetoestrictivo se investigó durante la década de 1970 y se comercializó en la década de 1980 para su uso en sonares navales, sensores magneto-mecánicos, actuadores y transductores.
El uso de Disprosium en imanes permanentes también creció con la creación de imanes de neodimio- hierro - boro (NdFeB) en la década de 1980. La investigación de General Motors y Sumitomo Special Metals condujo a la creación de estas versiones más fuertes y baratas de los primeros imanes permanentes (samario- cobalto ), que se habían desarrollado 20 años antes.
La adición de entre 3 y 6 por ciento de disprosio (en peso) a la aleación magnética NdFeB aumenta el punto de Curie y la coercitividad del imán, mejorando así la estabilidad y el rendimiento a altas temperaturas a la vez que reduce la desmagnetización.
Los imanes NdFeB son ahora el estándar en aplicaciones electrónicas y vehículos eléctricos híbridos.
Los REE, incluido el disprosio, fueron introducidos en los medios de comunicación a nivel mundial en 2009, después de que los límites a las exportaciones chinas de los elementos llevaron a un déficit en el suministro y al interés de los inversores en los metales. Esto, a su vez, condujo a un aumento rápido de los precios y una inversión significativa en el desarrollo de fuentes alternativas.
Producción
La reciente atención de los medios que examina la dependencia global de la producción china de REE a menudo resalta el hecho de que el país representa aproximadamente el 90% de la producción global de REE.
Mientras que varios tipos de mineral, incluyendo monacita y bastnasita, pueden contener disprosio, las fuentes con el mayor porcentaje de disprosio contenido son las arcillas de adsorción de iones de la provincia de Jiangxi, China y los minerales de xenotime en el sur de China y Malasia.
Dependiendo del tipo de mineral, se debe emplear una variedad de técnicas hidrometalúrgicas para extraer REE individuales. La flotación con espuma y el tostado de concentrados es el método más común de extracción de sulfato de tierras raras, un compuesto precursor que, en consecuencia, puede procesarse a través del desplazamiento del intercambio iónico. Los iones dysprosium resultantes se estabilizan luego con flúor para formar fluoruro de disprosio.
El fluoruro de disprosio se puede reducir a lingotes de metal mediante el calentamiento con calcio a altas temperaturas en crisoles de tántalo.
La producción mundial de disprosio está limitada a alrededor de 1800 toneladas métricas (contenidas en el disprosio) anualmente. Esto representa solo alrededor del 1 por ciento de todas las tierras raras refinadas cada año.
Los mayores productores de tierras raras incluyen Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. y Aluminum Corp. of China (CHALCO).
Aplicaciones
Con mucho, el mayor consumidor de disprosio es la industria del imán permanente. Dichos imanes dominan el mercado de los motores de tracción de alta eficiencia que se utilizan en vehículos híbridos y eléctricos, generadores de turbinas eólicas y discos duros.
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Fuentes:
Emsley, John. Bloques de construcción de la naturaleza: una guía de AZ para los elementos .
Prensa de la Universidad de Oxford; Edición de la nueva edición (14 de septiembre de 2011)
Arnold Magnetic Technologies. El importante papel del Disprosio en los imanes permanentes modernos . 17 de enero de 2012.
British Geological Survey. Elementos de la tierra rara . Noviembre de 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "¿Puede sobrevivir la dinastía de las tierras raras de China". Conferencia de Minerales y Mercados Industriales de China. Presentación: 24 de septiembre de 2013.
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