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  • 什么是MEMS?

    MEMS是微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems)的英文缩写。微机电系统是指可批量制作的,集微型机...快速预览

    MEMS微机电系统

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    什么是MEMS?

    MEMS微机电系统

    颗粒在线 | 2月前

    MEMS是微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems)的英文缩写。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。


    微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanic System)是一种先进的制造技术平台。它是以半导体制造技术为基础发展起来的。MEMS技术采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料,因此从制造技术本身来讲,MEMS中基本的制造技术是成熟的。但MEMS更侧重于超精密机械加工,并要涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。


    它的学科面也扩大到微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理学的各分支。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成,尺寸通常在毫米或微米级,自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速,被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域,将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。微机电系统的优点是:体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果,使微观尺度制造技术的演进与革命。


    微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域,涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程,将是未来国民经济和军事科研领域的新增长点。


    MEMS(微机电系统)最初大量用于汽车安全气囊,而后以MEMS传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域,随着MEMS技术的进一步发展,以及应用终端“轻、薄、短、小”的特点,对小体积高性能的MEMS产品需求增势迅猛,消费电子、医疗等领域也大量出现了MEMS产品的身影。

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  • 稀土精矿的分解方法

    含稀土的原矿岩通过选矿后所到的高稀土档次的产品称为稀土精矿。快速预览

    原矿岩稀土精矿精矿分化精矿分化率

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    稀土精矿的分解方法

    原矿岩稀土精矿精矿分化精矿分化率

    颗粒在线 | 2月前

    含稀土的原矿岩通过选矿后所到的高稀土档次的产品称为稀土精矿。精矿中的稀土与原矿岩中的稀土的赋存形状根本相同,仍然是难溶于水和一般条件下的无机酸的化合物。为使其易溶于水和无机酸,以便于从中收回稀土,工业上依据精矿中稀土存在的形状而选用相应的办法,将稀土矿藏转化为易于提取稀土的化合物。这样一个将稀土矿藏转化为易于提取稀土的化合物的进程称为精矿分化,稀土化合物中REO与稀土精矿的REO之比的质量百分数成为精矿分化率。

     

    精矿分化的办法许多,归纳起来能够分为酸分化法、碱分化法、氧化焙烧法和氯化法四大类。


    一、酸分化法包含硫酸、和氟氢酸分化等。

     

    二、碱分化法首要包含分化和碳酸钠焙烧法等,它合适对稀土磷酸盐矿藏和氟碳酸盐矿藏的处理。

     

    三、氧化焙烧办法首要用于氢碳铈矿的分化。

     

    碳酸钠焙烧法、氧化钙焙烧法以及在焙烧进程中具有使三价铈化物被进一步氧化成四价的氧化物特色的分化办法都具有优先别离铈长处。

     

    四、氯化法分化稀土精矿能够直接制得无水氯化稀土,其产品可用于熔盐电解制取混合稀土金属。

     

    稀土精矿的分化办法许多,工业出产中一般依据下列准则挑选适合的工艺流程:

     

    (一)依据精矿中稀土矿藏的化学性质、稀土档次、其他非稀土化学成分等特色,先择分化办法,以求得高的分化率。

     

    (二)由产品计划、原材料的直销和报价以及耗费状况,优化工艺进程以求得高的经济效益。

     

    (三)便于收回有价元素和综合利用,有利于劳动卫生与环境保护。

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  • 稀土从选矿到提纯成品的生产过程简述

    稀土商场是一个多元化的商场,它不仅仅一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99、9999%的单一稀土...快速预览

    稀土从选矿到提纯成品的生产过程简述

    稀土稀土选矿稀土冶炼离子交换法熔盐电解法

    颗粒在线 | 3月前

    稀土商场是一个多元化的商场,它不仅仅一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99、9999%的单一稀土氧化物及稀土金属,均具有多种多样的用处。加上相关的化合物和混合物,产品不可胜数。首先从开始的矿石挖掘起,逐个介绍稀土的分离办法和冶炼进程。

     

    一、稀土选矿

     

    选矿是运用组成矿石的各种矿藏之间的物理化学性质的差异,选用不同的选矿办法,凭借不同的选矿工艺,不同的选矿设备,把矿石中的有用矿藏富集起来,除掉有害杂质,并使之与脉石矿藏分离的机械加工进程。

     

    当时我国和世界上其它国家挖掘出来的稀土矿石中,稀土氧化物含量只要百分之几,乃至有的更低,为了满意冶炼的出产要求,在冶炼前经选矿,将稀土矿藏与脉石矿藏和其它有用矿藏分隔,以进步稀土氧化物的含量,得到能满意稀土冶金要求的稀土精矿。稀土矿的选矿一般选用浮选法,并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。

     

    内蒙古白云鄂博矿山的稀土矿床,是铁白云石的碳酸岩型矿床,在首要成分铁矿中伴生稀土矿藏(除氟碳铈矿、独居石外,还有数种含铌、稀土矿藏)。采出的矿石中含铁30%左右,稀土氧化物约5%。在矿山先将大矿石破碎后,用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的使命是将Fe2O3从33%进步到55%以上,先在锥形球磨机上磨矿分级,再用圆筒磁选机选得62~65%Fe2O3的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选,得到含45%Fe2O3以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中,档次抵达10~15%。该富集物可用摇床选出REO含量为30%的粗精矿,经选矿设备再处理后,可得到REO60%以上的稀土精矿。

     

    二、稀土冶炼办法

     

    稀土冶炼办法有两种,即湿法冶金和火法冶金。

     

    湿法冶金属化工冶金办法,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分化、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取进程就是选用沉积、结晶、氧化复原、溶剂萃取、离子交流等化学分离工艺进程。现运用较遍及的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程杂乱,产品纯度高,该法出产制品运用面宽广。

    火法冶金工艺进程简略,出产率较高。稀土火法冶炼首要包含硅热复原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热复原法制取稀土合金等。火法冶金的一同特色是在高温条件下出产。

     

    1、稀土精矿的分化

     

    稀土精矿中的稀土,一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形状。有必要通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物,通过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作为产品或分离单一稀土的质料,这样的进程称为稀土精矿分化也称为前处理。

     

    分化稀土精矿有许多办法,总的来说可分为三类,即酸法、碱法和氯化分化。酸法分化又分为分化、硫酸分化和分化法等。碱法分化又分为分化或熔融或苏打焙烧法等。一般依据精矿的类型、档次特色、产品方案、便于非稀土元素的收回与综合运用、利于劳动卫生与环境维护、经济合理等准则挑选适合的工艺流程。

     

    碳酸稀土和氯化稀土的出产:

     

    这是稀土工业中最首要的两种初级产品,一般地说,现在有两个首要工艺出产这两种产品。

    一个工艺是浓硫酸焙烧工艺,即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。通过焙烧的矿用水浸出,则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液,称之为浸出液。然后往浸出液中参加碳酸氢铵,则稀土呈碳酸盐沉积下来,过滤后即得碳酸稀土。

     

    另一种工艺叫烧碱法工艺,简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀,在高温下熔融反响,稀土精矿即被分化,稀土变为氢氧化稀土,把碱饼经水洗除掉钠盐和剩余的碱,然后把水洗过的氢氧化稀土再用溶解,稀土被溶解为氯化稀土溶液,调酸度除掉杂质,过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。

     

    2、稀土元素的分离

     

    现在,除Pm以外的16个稀土元素都可提纯到6N(99、9999%)的纯度。由稀土精矿分化后所得到的混合稀土化合物中,分离提取出单一纯稀土元素,在化学工艺上是比较杂乱和困难的。其首要原因有二个,一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分类似,大都稀土离子半径居于相邻两元素之间,十分附近,在水溶液中都是安稳的三价态。稀土离子与水的亲和力大,因受水合物的维护,其化学性质十分类似,分离提纯极为困难。二是稀土精矿分化后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因而,在分离稀土元素的工艺流程中,不但要考虑这十几个化学性质极端附近的稀土元素之间的分离,并且还有必要考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。

     

    现在稀土出产中选用的分离办法(湿法出产工艺)有:(1)分步法(分级结晶法、分级沉积法和氧化复原法);(2)离子交流法;(3)溶剂萃取法。

     

    (1)分步法

     

    从1794年发现的钇(Y)到1905年发现的镥(Lu)停止,全部天然存在的稀土元素间的单一分离,还有居里配偶发现的镭,都是用这种办法分离的。分步法是运用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的不同来进行分离和提纯的。办法的操作程序是:将含有两种稀土元素的化合物先以适合的溶剂溶解后,加热浓缩,溶液中一部分元素化合物分出来(结晶或沉积)。分出物中,溶解度较小的稀土元素得到富集,溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间的溶解度不同很小,有必要重复操作屡次才能将这两种稀土元素分离开来,因而这是一件十分困难的作业。悉数稀土元素的单一分离耗费了100多年,一次分离重复操作竟达2万次,关于化学作业者而言,其艰苦的程度,可想而知。因而用这样的办法不能许多出产单一稀土。

     

    (2)离子交流法

     

    因为分步法不能许多出产单一稀土,因而稀土元素的研讨作业也受到了阻止,第二次世界大战后,美国研发方案即所谓曼哈顿方案推动了稀土分离技能的开展,因稀土元素和铀、钍等放射性元素性质类似,为赶快推动原子能的研讨,就将稀土作为其代用品加以运用。并且,为了分析原子核裂变产品中含有的稀土元素,并除掉铀、钍中的稀土元素,研讨成功了离子交流色层分析法(离子交流法),进而用于稀土元素的分离。

     

    离子交流色层法的原理是:首先将阳离子交流树脂填充于柱子内,再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端,然后让淋洗液从上到下流经柱子。构成了混合物的稀土就脱离离子交流树脂而随淋洗液一同向下活动。活动的进程中稀土混合物分化,再吸附于树脂上。就这样,稀土离子一边吸附、脱离树脂,一边跟着淋洗液向柱子的出口端活动。因为稀土离子与络合剂构成的络合物的安稳性不同,因而各种稀土离子向下移动的速度不一样,亲和力大的稀土向下活动快,成果先抵达出口端。

     

    离子交流法的长处是一次操作能够将多个元素加以分离。并且还能得到高纯度的产品。这种办法的缺陷是不能接连处理,一次操作周期花费时间长,还有树脂的再生、交流等所耗本钱高,因而,这种曾经是分离许多稀土的首要办法已从干流分离办法上退下来,而被溶剂萃取法替代。但因为离子交流色层法具有取得高纯度单一稀土产品的杰出特色,现在,为制取超高纯单一稀土产品以及一些重稀土元素的分离,还需用离子交流色层法分离制取。

     

    (3)溶剂萃取法

     

    运用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的办法称之为有机溶剂液—液液萃取法,简称溶剂萃取法,它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质进程。

     

    溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面运用较早。但近四十年来,因为原子能科学技能的开展,超纯物质及稀有元素出产的需求,溶剂萃取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面,得到了很大的开展。我国在萃取理论的研讨、新式萃取剂的组成与运用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面,均抵达了很高的水平。

     

    溶剂萃取法其萃取进程与分级沉积、分级结晶、离子交流等分离办法比较,具有分离作用好、出产能力大、便于快速接连出产、易于完成自动控制等一系列长处,因而逐步变成分离许多稀土的首要办法。

     

    溶剂萃取法的分离设备有混合弄清槽、离心萃取器等,提纯稀土所用的萃取剂有:以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204、P507,以胺为代表的阴离子交流液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高,与水不易分离。一般用火油等溶剂将其稀释再用。

     

    萃取工艺进程一般可分为三个首要阶段:萃取、洗刷、反萃取。

     

    3、稀土金属的制备

     

    稀土金属的出产又名稀土火法冶金出产。稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石华夏有的稀土成份挨近,单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物(除钐、铕、镱及铥的氧化物外)为质料用一般冶金办法很难复原成单一金属,因其生成热很大、安稳性高。因而现在出产稀土金属常用的质料是它们的氯化物和氟化物。

     

    (1)熔盐电解法

     

    工业上大批量出产混合稀土金属一般运用熔盐电解法。这一办法是把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融,然后进行电解,在阴极上分出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种办法。单一稀土金属的制备办法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因蒸气压高,不适于电解法制备,而运用复原蒸馏法。其它元素可用电解法或金属热复原法制备。

     

    氯化物电解是出产金属最普通的办法,特别是混合稀土金属工艺简略,本钱廉价,出资小,但最大缺陷是放出,污染环境。

     

    氧化物电解没有有害气体放出,但本钱稍高些,一般出产报价较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。

     

    (2)真空热复原法

     

    电解法只能制备一般工业级的稀土金属,如要制备杂质较低,纯度高的金属,一般用真空热复原的办法来制取。一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土,在真空感应炉内用进行复原,制得粗金属,然后再通过重熔和蒸馏取得较纯的金属,这一办法能够出产全部的单一稀土金属,但钐、铕、镱、铥不能用这种办法。

     

    钐、铕、镱、铥与钙的氧化复原电位仅使氟化稀土发生部分复原。一般制备这些金属,是运用这些金属的高蒸汽压和镧金属的低蒸气压的原理,将这四种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合压块,在真空炉中进行复原,镧比较生动,钐、铕、镱、铥被镧复原成金属后搜集在冷凝器上,与渣很简单分隔。

     

    三、稀土产品的分类办法

     

    稀土的产品种类许多。按加工深度,咱们将其分为选冶产品和运用产品。前者指稀土矿山和冶炼厂商出产的稀土精矿、单一和混合的稀土氧化物、金属及其合金、单一及混合稀土盐类等,合计300多个种类、500多个规格。后者指全部含稀土的制制品,如稀土永磁体、稀土荧光粉、稀土抛光粉、稀土微肥、稀土激光晶体、稀土贮氢材料等。现在没有一致的分类法,也没有一致的叫法,边界也不明确,我们了解的叫法;矿产品,初级产品(或粗产品)称上游产品;深加工产品(或叫单一产品、高纯产品)称中游产品;运用材料和运用产品(或器材)称下流产品。

     

    从稀土质料直至终究产品分为几个阶段,越挨近终究产品,技能含量越高,其附加值越高。从稀土质料到终究制品要通过从质料、材料、器材到产品,且每一个环节都有要害的技能,越挨近终究产品,其技能含量也越高,当然附加值也就越高。所以开展稀土运用产品和高附加值产品是我国稀土未来的期望。


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  • 什么是重稀土?

    根据稀土元素间物理化学性质和地球化学性质的某些差异和别离工艺的要求,学者们往往把稀土类元素分为轻、重两组或许轻、中、重三组。两组的分法...快速预览

    稀土重稀土

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    什么是重稀土?

    稀土重稀土

    上海有色网 | 3月前

    根据稀土元素间物理化学性质和地球化学性质的某些差异和别离工艺的要求,学者们往往把稀土类元素分为轻、重两组或许轻、中、重三组。两组的分法以钆为界,钆曾经的镧、镝、铈、镨、钕、钷、钐、铕7个元素为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钆及钆今后的铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素称为重稀土元素,亦称钇组稀土元素。虽然钇的原子量仅为89,但由于其离子半径在其它重稀土元素的离子半径链环之中,其化学性质更挨近重稀土元素。在自然界也与其它重稀土元素共生。故它被归为重稀土组。轻中重三组稀土的分类法没有必定之规,如按稀土硫酸复盐溶解度巨细可分为:难溶性铈组即轻稀土组,包含镧、铈、镨、钕、钐;微溶性铽组即中稀土组,包含铕、钆、铽、镝;较易溶性的钇组即重稀土组,包含钇、钬、铒、铥、镱、镥。但是各组之间相邻元素间的溶解度不同很小,用这种办法是分不净的。现在多用萃取法分组,例如用二(2)乙基已基(磷酸)即P204可在钕/钐间分组,然后再在钆/铽间分组等。这们,镧、铈、镨、钕称为轻稀土,钐、铕、钆称为中稀土,铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥再加上钇称为重稀土。

     

    重稀土元素:

     

    简介

     

    原子序数从64~71,加上39号元素,钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)称为重稀土元素,又称钇组(yttriumgroup)。

     

    稀土在地壳中的含量并不稀疏,这组元素的克拉克值达0.0236%,其间铈组元素为0.01592%,钇组元素为0.0077%;比常见元素铜(0.01%),锌(0.005%),锡(0.004%),铅(0.0016%),镍(0.008%),钴(0.003%)等都多。

     

    钆(Gd)

     

    1,其水溶性顺磁络合物在医疗上可进步人体的核磁共振(NMR)成像信号。

    2,其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。

    3,在钆镓石榴石中的钆关于磁泡回忆存储器是抱负的单基片。

    4,在无Camot循环约束时,可用作固态磁致冷介质。

    5,用作操控核电站的连锁反响等级的抑制剂,以确保核反响的安全。

    6,用作钐钴磁体的增加剂,以确保功用不随度而改变。别的,氧化钆与镧一同运用,有助于玻璃化区域的改变和进步玻璃的热安稳性。氧化钆还可用于制作电容器、x射线增感屏。在世界上现在正在尽力开发钆及其合金在磁致冷方面的运用,现已获得突破性开展,室下选用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱现已面世。

     

    铽(Tb)

     

    1,荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂,如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质,在激起状态下均宣布绿色光。

    2,磁光储存材料,近年来铽系磁光材料已到达大量出产的规划,用Tb-Fe非晶态薄膜研发的磁光光盘,作计算机存储元件,存储才能进步10~15倍。

    3,磁光玻璃,含铽的法拉第旋光玻璃是制作在激光技能中广泛运用的旋转器、隔离器和环形器的要害材料。特别是铽镝铁磁致弹性合金(TerFenol)的开发研发,更是拓荒了铽的新用处,当Terfenol置于一个磁场中时,其尺度的改变比一般磁性材料改变大这种改变能够使一些精细机械运动得以完成。铽镝铁开端首要用于声纳,现在已广泛运用于多种范畴,从燃料喷发体系、液体阀门操控、微定位到机械致动器、安排和飞机太空望远镜的调理机翼调理器等范畴。

     

    镝(Dy)

     

    1,作为钕铁硼系永磁体的增加剂运用,在这种磁体中增加2~3%左右的镝,可进步其矫顽力,曩昔镝的需求量不大,但跟着钕铁硼磁体需求的增加,它成为必要的增加元素,档次必须在95~99.9%左右,需求也在敏捷增加。

    2,镝用作荧光粉激活剂,三价镝是一种有出路的单发光中心三基色发光材料的激活离子,它首要由两个发射带组成,一为黄光发射,另一为蓝光发射,掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。

    3,镝是制备大磁致弹性合金铽镝铁(Terfenol)合金的必要的金属质料,能使一些机械运动的精细活动得以完成。

    4,镝金属可用做磁光存贮材料,具有较高的记载速度和读数敏感度。

    5,用于镝灯的制备,在镝灯中选用的作业物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、色彩好、色高、体积小、电弧安稳等长处,已用于电影、印刷等照明光源。

    6,由于镝元素具有中子抓获截面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。

    7,Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性作业物质。跟着科学技能的开展,镝的运用范畴将会不断的拓宽和延伸。

     

    钬(Ho)

     

    1,用作金属卤素灯增加剂,金属卤素灯是一种气体放电灯,它是在高压灯基础上开展起来的,其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。现在首要运用的是稀土碘化物,在气体放电时宣布不同的谱线光色。在钬灯中选用的作业物质是碘化钬,在电弧区能够获得较高的金属原子浓度,然后大大进步了辐射效能。

    2,钬能够用作钇铁或钇铝石榴石的增加剂。

    3,掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射2μm激光,人体安排对2μm激光吸收率高,简直比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时,不光能够进步手术功率和精度,并且可使热损害区域减至更小。钬晶体发生的自在光束可消除脂肪而不会发生过大的热量,然后削减对健康安排发生的热损害,据报道美国用钬激光医治青光眼,能够削减患者手术的苦楚。我国2μm激光晶体的水平已到达国际水平,应大力开发出产这种激光晶体。

    4,在磁致弹性合金Terfenol-D中,也能够参加少数的钬,然后下降合金饱满磁化所需的外场。

    5,别的用掺钬的光纤能够制作光纤激光器、光纤扩大器、光纤传感器等等光通讯器材在光纤通信迅猛的今日将发挥更重要的效果。

     

    铒(Er)

     

    1,Er3+在1550nm处的光发射具有特殊含义,由于该波长正好坐落光纤通讯的光学纤维的最低丢失,铒离子(Er3+)遭到波长980nm、1480nm的光激起后,从基态4I15/2跃迁至高能态4I13/2,当处于高能态的Er3+再跃迁回至基态时发射出1550nm波长的光,石英光纤可传送各种不同波长的光,但不同的光光衰率不同,1550nm频带的光在石英光纤中传输韶光衰减率最低(0.15分贝/公里),简直为下限极限衰减率。因此,光纤通信在1550nm处作信号光时,光丢失最小。这样,如果把恰当浓度的铒掺入适宜的基质中,可根据激光原理效果,扩大器能够补偿通讯体系中的损耗,因此在需求扩长1550nm光信号的电讯网络中,掺铒光纤扩大器是必不可少的光学器材,现在掺铒的二氧化硅纤维扩大器已完成商业化。据报道,为防止无用的吸收,光纤中铒的掺杂量几十至几百ppm。光纤通信的迅猛开展,将拓荒铒的运用新范畴。

    2,别的掺铒的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人的眼睛安全,大气传输功用较好,对战场的硝烟穿透才能较强,保密性好,不易被敌人勘探,照耀军事目标的对比度较大,已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。

    3,Er3+参加到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,是现在输出脉冲能量最大,输出功率最高的固体激光材料。

    4,Er3+还可做稀土上转化激光材料的激活离子。

    5,别的铒也可运用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和上色等。

     

    铥(Tm)

     

    1,铥用作医用简便X光机射线源,铥在核反响堆内辐照后发生一种能发射X射线的同位素,可用来制作便携式血液辐照仪上,这种辐射仪能使铥-169遭到高中子束的效果转变为铥-170,放射出X射线照耀血液并使白血细胞下降,而正是这些白细胞引起器移植排异反响的,然后削减器的前期排异反响。

    2,铥元素还能够运用于临床确诊和医治肿瘤,由于它对肿瘤安排具有较高亲合性,重稀土比轻稀土亲合性更大,特别以铥元素的亲合力最大。

    3,铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br(蓝色),到达增强光学灵敏度,因此下降了X射线对人的照耀和损害,与曾经钨酸钙增感屏比较可下降X射线剂量50%,这在医用具有重要实际的含义。

    4,铥还可在新式照明光源金属卤素灯做增加剂。

    5,Tm3+参加到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,这是现在输出脉冲量最大,输出功率最高的固体激光材料。Tm3+也可做稀土上转化激光材料的激活离子。

     

    镱(Yb)

     

    1,作热屏蔽涂层材料。镱能显着地改进电堆积锌层的耐蚀性,并且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细微,均匀细密。

    2,作磁致弹性材料。这种材料具有超磁致弹性性即在磁场中胀大的特性。该合金首要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成,并参加必定份额的锰,以便发生超磁致弹性性。

    3,用于测定压力的镱元件,试验证明,镱元件在标定的压力范围内灵敏度高,一起为镱在压力测定运用方面拓荒了一个新途径。

    4,磨牙空泛的树脂基填料,以替换曩昔遍及运用银合金。5,日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备作业,这一作业的完成对激光技能的进一步开展很有含义。别的,镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机回忆元件(磁泡)增加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃增加剂等。

     

    镥(Lu)

     

    1,制作某些特殊合金。例如镥铝合金可用于中子活化分析。

    2,安稳的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反响中起催化效果。

    3,钇铁或钇铝石榴石的增加元素,改进某些功用。

    4,磁泡储存器的质料。

    5,一种复合功用晶体掺镥四铝钇钕,归于盐溶液冷却成长晶体的技能范畴,试验证明,掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光功用方面均优于NYAB晶体。

    6,经国外有关部门研讨发现,镥在电致变色显现和低维分子半导体中具有潜在的用处。此外,镥还用于动力电池技能以及荧光粉的激活剂等。

     

    钇(Y)

     

    1,钢铁及有色合金的增加剂。FeCr合金一般含0.5-4%钇,钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性;MB26合金中增加适量的富钇混合稀土后,合金的归纳功用得到显着的改进,能够代替部分中强铝合金用于飞机的受力构件上;在Al-Zr合金中参加少数富钇稀土,可进步合金导电率;该合金已为国内大多数电线厂选用;在铜合金中参加钇,进步了导电性和机械强度。

    2,含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料,可用来研发发动机部件。

    3,用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。

    4,由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏,荧光亮度高,对散射光的吸收低,抗高和抗机械磨损功用好。

    5,含钇达90%的高钇结构合金,能够运用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。

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  • 稀土是如何冶炼提纯的?

    稀土商场是一个多元化的商场,它不仅仅一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土...快速预览

    稀土冶炼稀土精矿碳酸稀土氯化稀土

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    稀土是如何冶炼提纯的?

    稀土冶炼稀土精矿碳酸稀土氯化稀土

    颗粒在线 | 3月前

    稀土商场是一个多元化的商场,它不仅仅一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属,均具有多种多样的用处。加上相关的化合物和混合物,产品不可胜数。首先从开始的矿石挖掘起,咱们逐个介绍稀土的别离办法和冶炼进程。

     

    稀土选矿

     

    选矿是使用组成矿石的各种矿藏之间的物理化学性质的差异,选用不同的选矿办法,凭借不同的选矿工艺,不同的选矿设备,把矿石中的有用矿藏富集起来,除掉有害杂质,并使之与脉石矿藏别离的机械加工进程。当时我国和世界上其它国家挖掘出来的稀土矿石中,稀土氧化物含量只要百分之几,乃至有的更低,为了满意冶炼的出产要求,在冶炼前经选矿,将稀土矿藏与脉石矿藏和其它有用矿藏分隔,以进步稀土氧化物的含量,得到能满意稀土冶金要求的稀土精矿。 稀土矿的选矿一般选用浮选法,并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。内蒙古白云鄂博矿山的稀土矿床,是铁白云石的碳酸岩型矿床,在首要成分铁矿中伴生稀土矿藏(除氟碳铈矿、独居石外,还有数种含铌、稀土矿藏)。 采出的矿石中含铁30%左右,稀土氧化物约5%。在矿山先将大矿石破碎后,用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的使命是将Fe2O3从33%进步到55%以上,先在锥形球磨机上磨矿分级,再用圆筒磁选机选得62~65%Fe2O3(氧化铁)的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选,得到含45%Fe2O3(氧化铁)以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中,档次到达10~15%。该富集物可用摇床选出REO含量为30%的粗精矿,经选矿设备再处理后,可得到REO60%以上的稀土精矿。

     

    稀土冶炼办法

     

    稀土冶炼办法有两种,即湿法冶金和火法冶金。湿法冶金属化工冶金办法,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分化、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的别离和提取进程就是选用沉积、结晶、氧化复原、溶剂萃取、离子交换等化学别离工艺进程。现使用较遍及的是有机溶剂萃取法,它是工业别离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程杂乱,产品纯度高,该法出产制品使用面宽广。火法冶金工艺进程简略,出产率较高。稀土火法冶炼首要包含硅热复原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热复原法制取稀土合金等。火法冶金的一起特色是在高温条件下出产。

     

    稀土精矿的分化

     

    稀土精矿中的稀土,一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形状。有必要通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物,通过溶解、别离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作为产品或别离单一稀土的质料,这样的进程称为稀土精矿分化也称为前处理。分化稀土精矿有许多办法,总的来说可分为三类,即酸法、碱法和氯化分化。酸法分化又分为分化、硫酸分化和分化法等。碱法分化又分为分化或熔融或苏打焙烧法等。一般依据精矿的类型、档次特色、产品计划、便于非稀土元素的收回与综合使用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等准则挑选适合的工艺流程。现在,尽管已发现有近200种稀散元素矿藏,但由于稀疏而未富集成具有工业挖掘的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规划都不大。

     

    碳酸稀土和氯化稀土的出产

     

    这是稀土工业中最首要的两种初级产品,一般地说,现在有两个首要工艺出产这两种产品。一个工艺是浓硫酸焙烧工艺,即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。通过焙烧的矿用水浸出,则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液,称之为浸出液。然后往浸出液中参加碳酸氢铵,则稀土呈碳酸盐沉积下来,过滤后即得碳酸稀土。另一种工艺叫烧碱法工艺,简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀,在高温下熔融反响,稀土精矿即被分化,稀土变为氢氧化稀土,把碱饼经水洗除掉钠盐和剩余的碱,然后把水洗过的氢氧化稀土再用溶解,稀土被溶解为氯化稀土溶液,调酸度除掉杂质,过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。

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  • 什么是稀土?

    一文带你读懂稀土的基本知识。快速预览

    稀土概念分类物理化学性质矿藏

    浏览量 83 颗粒在线 | 3月前

    【概念】

     

    稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth),简称稀土(RE或R)。

     

    【稀土的分类】

     

    根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组。

     

    轻稀土(又称铈组)包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

     

    重稀土(又称钇组)包括:铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

     

    称铈组或钇组,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇占优势而得名。

     

    【称号由来】

     

    稀土一词是前史遗留下来的称号。稀土元素是从18世纪末叶开端连续发现,其时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状况别离出来的,又很稀疏,因此得名为稀土。一般把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土;把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的依据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性,除钪之外(有的将钪划归稀散元素),划分红三组,即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷;中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝;重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

     

    这些稀土元素的发现,从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)别离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷,历时150多年。其间大部分稀土元素是欧洲的一些矿藏学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换别离,在铀裂变产品的稀土元素中取得的。曩昔以为自然界中不存在钷,直到1965年,芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

     

    【稀土元素的物理化学性质与应用】

     

    稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素,而比其他金属元素活泼。在17个稀土元素当中,按金属的活泼次序排列,由钪,钇、镧递增,由镧到镥递减,即镧元素最活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应,易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。

     

    稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物,因此在钢水中加入稀土,可以起到净化钢的效果。由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大,很容易填补在其晶粒及缺陷中,并生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而使晶粒细化而提高钢的性能。

     

    稀土元素具有未充满的4f电子层结构,并由此而产生多种多样的电子能级。因此,稀土可以作为优良的荧光,激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。

     

    稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物,使稀土广泛用于印染行业。而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性,如钐、铕、钆、镝和铒,可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小,则可作为反应堆燃料的稀释剂。

     

    稀土具有类似微量元素的性质,可以促进农作物的种子萌发,促进根系生长,促进植物的光合作用。

     

    稀土金属已广泛使用于电子、石油化工、冶金、机械、动力、轻工、环境保护、农业等范畴。使用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精细陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致弹性材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

     

    我国具有丰厚的稀土矿产资源,成矿条件优胜,可谓得天独厚,探明的储量居国际之首,为开展我国稀土工业供给了坚实的根底。

     

    【稀土矿藏的主要特色】

     

    稀土元素在地壳中均匀含量为165.35×10-6(黎彤,1976)。在自然界中稀土元素主要以单矿藏方式存在,现在国际上已发现的稀土矿藏和含稀土元素的矿藏有250多种,其间稀土含量ΣREE>5.8%的有50~65种,可视为稀土独立的矿藏。重要的稀土矿藏主要为氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿藏总的特色:一是短少硫化物和硫酸盐(只要极单个的),这说明稀土元素具有亲氧性;二是稀土的硅酸盐主要是岛状,没有层状、架状和链状结构;三是部分稀土矿藏(特别是杂乱的氧化物及硅酸盐)出现非晶质状况;四是稀土矿藏的散布,在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主,在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿藏大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中;五是稀土元素因为其原子结构、化学和晶体化学性质附近而常常共生在同一个矿藏中,即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿藏中,但这类元素并非等量共存,有些矿藏以含铈族稀土为主,有些矿藏则以钇族为主。

     

    在现在已发现的250多种稀土矿藏和含稀土元素的矿藏,合适如今选冶条件的工业矿藏仅有10余种:

    (1)含铈族稀土(镧、铈、钕)的矿藏:氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳铈矿和独居石。

    (2)富钐及钆的矿藏:硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿。

    (3)含钇族稀土(钇、镝、铒、铥等)的矿藏:磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿。

     

    稀散元素在自然界里主要以涣散状况赋存在有关的金属矿藏中,如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等,单个还含有、硒与碲;黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿常常富含、硒及碲,单个的还富含铟与锗;方铅矿也常富含铟、、硒及碲;辉钼矿和斑铜矿富含铼,单个的还富含硒;黄铁矿常富含、镓、硒、碲等。

     

    现在,尽管已发现有近200种稀散元素矿藏,但因为稀疏而未富集成具有工业挖掘的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规划都不大。

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  • 流动性测量有哪些方法?

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    流动性测量有哪些方法?

    颗粒测试基础知识100问 | 5月前

    (1)标准漏斗法(参考GB 1482或ISO 4490)

     

    称量50g±0.1g粉样,堵住漏斗小孔,粉样倒入漏斗,开启小孔,用秒表(精度0.2s)计时,直到粉样流尽,计时停止。标准漏斗通常由标准样品标定,流动性标准值为40s/50g±0.5s/50g。

     

    (2)综合特性测定仪

     

    可测定carr流动性指数,它将休止角、崩溃角、粒度、松装密度以及凝聚性等测定进行综合评定,而得出一代表性数值,作为粉体流动性的判据。流动性指数的范围是0-100,流动性好坏与流动性指数间关系见下表:

     


     表-流动性好坏与流动性指数间关系

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  • 内摩擦角测量有哪些主要方法?

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    内摩擦角测量有哪些主要方法?

    颗粒测试基础知识100问 | 5月前

    内摩擦角表示粉体内部颗粒层同的摩擦特性,粉体内部任一点会承受四周颗粒的作用,通过该点的任一平面上的垂直应力σ与切线应力r之间的关系,在极端平衡状态下,多数粉体符合库伦公式:

     

    r=σtanα+c

     

    式中:α——内摩擦角;tanα——摩擦系数。

     

    内摩擦角测量有五种简易方法:

     

    (1)仓流试验(bin-flow test)。在料仓底部开有小孔,仓内粉体通过该孔自由降落,颗粒移动面与水平面的夹角,即为该粉体的内摩擦角。

     

    (2)圆棒张力实验(rod-tension test)。一圆棒垂直地放置于容器中心,将粉体加入容器,使粉体表面水平,然后用力拉圆棒向上移动,移动面与水平面的夹角即是内摩擦角。

     

    (3)活塞试验(piston test)。直径为DT的管内松装人粉体,管子下方仍为一可移动活塞,粉体装人高度为某一临界值L时,不能再向上推动活塞,则临界值L/DT即为内摩擦角。

     

    (4)腾涌流试验(lug-flow test)。应用流态化试验中腾涌现象,即粉体向上流动是一股一股的,每股间隔是空气段,取其中最大L/DT比即为内摩擦角,L是每股粉长度的最大值。

     

    (5)仓压力试验(hin-pressure test)。仓底的颗粒压力随着床层高度成比例增加,直到某一L/DT临界值时,压力增长变小,最后接近一常数值,测量该临界值即为内摩擦系数L/DT。

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  • 休止角测量有哪些主要方法?

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    休止角测量有哪些主要方法?

    颗粒测试基础知识100问 | 5月前

    休止角测量有两种方法,一种是注人角,指从某一高度粉体注人到一无限大的平板上所形成的休止角,另一种是排出角,指将粉体注人到某一有限直径的圆板上,当粉体堆积到圆板的边缘时,粉体开始从边缘排出,此时圆板上粉体形成的堆积角为排出角。

     

    粉体堆积底层的直径不能太大,太大了下方堆积面将受自重影响而压缩,休止角会有明显变化,但底层直径也不能太小,太小了注人角会增大,一般10cm为好。

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  • 颗粒堆积和流动特征有哪些常用指标?

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    颗粒堆积和流动特征有哪些常用指标?

    颗粒测试基础知识100问 | 5月前

    1)松装密度,振实密度;


    (2)休止角,有时也称安息角、堆积角;


    (3)内摩擦角;


    (4)流动性;


    5)Carr流动性指数。

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