Kevyet harvinaiset maametallit La–Sm · 57–62
Kevyet harvinaiset maametallit
Kevyet harvinaiset maametallit ovat lantaani, cerium, praseodyymi ja neodyymi sekä rajalla samarium ja europium. Taulukko käytöstä ja lähteistä.
Kevyet harvinaiset maametallit ovat lantaani, cerium, praseodyymi ja neodyymi sekä rajatapauksina samarium ja europium. Neodyymi ja praseodyymi ovat kestomagneettien tärkeimpiä raaka-aineita, lantaani ja cerium katalyyttien ja lasin raaka-aineita.
| Alkuaine | Merkki | Pääkäyttö | Huomio |
|---|---|---|---|
| Lantaani | La | Akut, optinen lasi, kameran linssit, öljynjalostuksen katalyytit | Ytimessä |
| Cerium | Ce | Katalyytit, lasin kiillotus, vedenpuhdistus | Runsain ja edullisin harvinaisista maametalleista |
| Praseodyymi | Pr | Magneetit, laserit, pigmentit | Ytimessä |
| Neodyymi | Nd | Tehokkaat kestomagneetit, laserit, infrapunasuodattimet, kovalevyt | Ytimessä |
| Prometium | Pm | Radioaktiivinen, ei tavanomaisia käyttökohteita | Luonnossa erittäin harvinainen |
| Samarium | Sm | Korkeita lämpötiloja kestävät magneetit, ydinvoiman säätösauvat | Rajalla |
| Europium | Eu | Näyttöjen ja loisteputkien punaiset ja siniset loisteaineet | Rajalla, kalliimpi kuin ytimen metallit |
Mitkä alkuaineet ovat kevyitä harvinaisia maametalleja?
Koko ryhmän määritelmä on sivulla harvinaiset maametallit. Kevyiden harvinaisten maametallien ydinjoukko on neljä alkuainetta: lantaani (La, järjestysluku 57), cerium (Ce, 58), praseodyymi (Pr, 59) ja neodyymi (Nd, 60). USGS:n mukaan ne muodostavat 80–99 prosenttia useimpien esiintymien harvinaisista maametalleista. Seuraavina tulevat prometium (Pm, 61), samarium (Sm, 62) ja europium (Eu, 63), joiden luokitus vaihtelee lähteestä toiseen.
Rajanveto riippuu lähteestä. Yhdysvaltain kongressin tutkimuspalvelun mukaan kevyisiin kuuluvat lantaanista gadoliniumiin ulottuvat metallit. Wyomingin geologisen tutkimuslaitoksen sivu toteaa, että kevyiden ja raskaiden jakoa määrittelevät säännöt eivät ole kiinteitä. Siksi tämän sivun taulukko kertoo ytimen ja rajatapaukset erikseen.
Mihin neodyymiä käytetään?
Neodyymiä käytetään pääasiassa tehokkaissa kestomagneeteissa, joita on elektroniikassa, tietokoneissa ja autoissa. Neodyymirautaboorimagneetit eli niin sanotut neomagneetit yleistyivät 1980-luvulla samariumkobolttimagneettien jälkeen. Magneetteja on sähkömoottoreissa, ja tuulivoimaloiden rakentaminen on kasvattanut kysyntää voimakkaasti.
Neodyymin muita käyttökohteita ovat laserit, infrapunasuodattimet ja kovalevyt. Praseodyymi on magneeteissa neodyymin seuralainen. EU laskee neodyymin ja praseodyymin sekä terbiumin, dysprosiumin, gadoliniumin, samariumin ja ceriumin strategisten raaka-aineiden joukkoon magneettikäytön vuoksi. Tuulivoiman raaka-aineet on koottu sivulle mistä isot tuulimyllyt on tehty.
Mikä ero on kevyillä ja raskailla maametalleilla?
Kevyet harvinaiset maametallit ovat malmeissa runsaampia ja raskaat niukempia. USGS kuvaa, että lantaani, cerium, praseodyymi ja neodyymi muodostavat 80–99 prosenttia useimpien esiintymien sisällöstä, kun taas gadoliniumista lutetiumiin ulottuvat raskaat metallit ja yttrium sekä europium ovat niukempia ja arvokkaampia. Raskaita sisältävät esiintymät ovat siksi erityisen haluttuja.
Mistä kevyet maametallit saadaan?
Kevyet harvinaiset maametallit saadaan malmimineraaleista, kuten bastnäsiitista ja monatsiitista. Yhdysvalloissa Kalifornian Mountain Passin kaivoksessa louhitaan bastnäsiittia, joka on harvinaisten maametallien fluorikarbonaattimineraali. Monatsiitti on fosfaattimineraali.
USGS:n arvion mukaan maailman kaivostuotanto oli noin 390 000 tonnia oksidina laskettuna, ja siitä noin 270 000 tonnia eli noin 70 prosenttia tuli Kiinasta. Kiinan tärkein esiintymä on Sisä-Mongolian Bayan Obo. Jalostuksen keskittymä on vielä suurempi, ja siitä kerrotaan sivulla Kiinan rooli metallien jalostuksessa.
Suomessa merkittävin harvinaisten maametallien esiintymä on Savukosken Sokli, jonka tutkijoiden alustavan arvion mukaan se voisi kattaa vähintään kymmenesosan Euroopan vuotuisesta kestomagneettien harvinaisten maametallien tarpeesta.
Voiko kevyitä harvinaisia maametalleja kierrättää?
Kevyitä harvinaisia maametalleja otetaan talteen toistaiseksi vain rajallisesti. USGS:n mukaan niitä saadaan talteen akuista, kestomagneeteista ja loisteputkista, mutta määrät ovat pieniä. Kierrätys ei siis vielä korvaa kaivostuotantoa. Magneettien kierrätys on silti yksi tapa kaventaa riippuvuutta uusista kaivoksista.
Lähteet
- U.S. Geological Survey: Rare Earth Elements, Critical Resources for High Technology.
- U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Rare earths.
- Kemia-lehti: Maaperässämme muhii haluttuja harvinaisia maametalleja.
- Euroopan unionin neuvosto: Critical raw materials.
Usein kysyttyä
Miksi neodyymiä ja praseodyymiä käsitellään usein yhdessä?
Molemmat ovat kevyitä harvinaisia maametalleja, ja molempia käytetään voimakkaissa kestomagneeteissa. EU:n strategisten raaka-aineiden luettelossa magneettien harvinaisiin maametalleihin kuuluvat muun muassa neodyymi ja praseodyymi.
Onko kevyitä harvinaisia maametalleja helppo saada?
Malmiin niitä on enemmän kuin raskaita, sillä lantaani, cerium, praseodyymi ja neodyymi muodostavat 80–99 prosenttia useimmista esiintymistä. Vaikeampaa on erottaminen toisistaan, ja jalostus on keskittynyt harvoihin maihin.