Logam

REE - Elemen Bumi Langka dan Penggunaannya



Permintaan untuk elemen tanah jarang telah tumbuh dengan cepat, tetapi kemunculannya dalam deposit yang dapat ditambang terbatas.


Produksi Elemen Bumi Langka: Bagan ini menunjukkan sejarah produksi elemen tanah jarang, dalam metrik ton ekivalen oksida tanah langka, antara tahun 1950 dan 2017. Ini jelas menunjukkan masuknya Amerika Serikat ke pasar pada pertengahan 1960-an ketika televisi berwarna meledakkan permintaan. Ketika Cina mulai menjual tanah jarang dengan harga yang sangat rendah pada akhir 1980-an dan awal 1990-an, tambang di Amerika Serikat terpaksa ditutup karena mereka tidak lagi dapat memperoleh untung. Ketika China memangkas ekspor pada 2010, harga tanah jarang melambung tinggi. Itu memotivasi produksi baru di Amerika Serikat, Australia, Rusia, Thailand, Malaysia, dan negara-negara lain. Pada 2016, produksi tanah jarang di Amerika Serikat terhenti karena satu-satunya tambang yang tersisa dirawat dan dirawat.

Tabel Periodik REE: Elemen Bumi Langka adalah elemen seri 15 lantanida, ditambah itrium. Skandium ditemukan di sebagian besar deposit unsur tanah jarang dan kadang-kadang diklasifikasikan sebagai unsur tanah jarang. Gambar oleh.

Apakah Unsur Langka Bumi (REE) itu?

Unsur tanah jarang adalah sekelompok tujuh belas unsur kimia yang muncul bersama dalam tabel periodik (lihat gambar). Kelompok ini terdiri dari itrium dan 15 unsur lantanida (lantanum, serium, praseodimium, neodimium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, dan lutetium). Skandium ditemukan di sebagian besar deposit unsur tanah jarang dan kadang-kadang diklasifikasikan sebagai unsur tanah jarang. Persatuan Internasional Kimia Murni dan Terapan mencakup skandium dalam definisi unsur tanah jarang mereka.

Unsur tanah jarang adalah semua logam, dan kelompok ini sering disebut sebagai "logam tanah jarang." Logam-logam ini memiliki banyak sifat yang serupa, dan yang sering menyebabkan mereka ditemukan bersama dalam deposit geologis. Mereka juga disebut sebagai "oksida tanah langka" karena banyak dari mereka biasanya dijual sebagai senyawa oksida.

Penggunaan unsur tanah jarang: Bagan ini menunjukkan penggunaan elemen tanah jarang di Amerika Serikat selama 2017. Banyak kendaraan menggunakan katalis tanah jarang dalam sistem pembuangannya untuk pengendalian polusi udara. Sejumlah besar paduan dibuat lebih tahan lama dengan penambahan logam tanah jarang. Kaca, granit, marmer, dan batu permata sering dipoles dengan bubuk cerium oxide. Banyak motor dan generator berisi magnet yang terbuat dari unsur tanah jarang. Fosfor yang digunakan dalam tampilan digital, monitor, dan televisi dibuat dengan oksida tanah langka. Sebagian besar komputer, ponsel, dan baterai kendaraan listrik dibuat dari logam tanah jarang.

Penggunaan Unsur Langka Bumi

Logam dan paduan tanah jarang yang mengandungnya digunakan di banyak perangkat yang digunakan orang setiap hari seperti memori komputer, DVD, baterai isi ulang, ponsel, catalytic converter, magnet, lampu neon dan banyak lagi.

Selama dua puluh tahun terakhir, telah terjadi ledakan permintaan untuk banyak barang yang membutuhkan logam tanah jarang. Dua puluh tahun yang lalu ada sangat sedikit ponsel yang digunakan, tetapi jumlahnya telah meningkat menjadi lebih dari 7 miliar yang digunakan saat ini. Penggunaan elemen tanah jarang di komputer telah tumbuh hampir secepat ponsel.

Banyak baterai isi ulang dibuat dengan senyawa tanah jarang. Permintaan baterai sedang didorong oleh permintaan untuk perangkat elektronik portabel seperti ponsel, pembaca, komputer portabel, dan kamera.

Penggunaan Elemen Langka Bumi Amerika Serikat

Katalisator Kimia55%
Keramik dan Pembuatan Kaca15%
Metalurgi & Paduan10%
Poles Kaca5%
Lain15%
(2017 data dari USGS)

Beberapa pon senyawa tanah jarang ada dalam baterai yang memberi daya pada setiap kendaraan listrik dan kendaraan hibrida-listrik. Karena kekhawatiran akan kemandirian energi, perubahan iklim, dan masalah lain mendorong penjualan kendaraan listrik dan hybrid, permintaan baterai yang dibuat dengan senyawa tanah jarang akan naik lebih cepat.

Tanah jarang digunakan sebagai katalis, fosfor, dan senyawa pemoles. Ini digunakan untuk pengendalian polusi udara, layar menyala pada perangkat elektronik, dan pemolesan kaca berkualitas optik. Semua produk ini diperkirakan akan mengalami peningkatan permintaan.

Zat lain dapat digantikan dengan unsur tanah jarang dalam penggunaannya yang paling penting; Namun, pengganti ini biasanya kurang efektif dan mahal.

Dari tahun 1950-an hingga awal 2000-an, cerium oxide adalah cat lapidary yang sangat populer. Itu tidak mahal dan sangat efektif. Kenaikan harga baru-baru ini hampir menghilangkan penggunaan serium oksida dalam batu jatuh dan seni lapidary. Jenis polandia lain, seperti aluminium dan titanium oksida, sekarang digunakan sebagai gantinya.

Penggunaan Pertahanan Elemen Bumi Langka

Lantanumkacamata night-vision
Neodymiumpencari jangkauan laser, sistem panduan, komunikasi
Europiumfluorescent dan fosfor pada lampu dan monitor
Erbiumamplifier dalam transmisi data serat optik
Samariummagnet permanen yang stabil pada suhu tinggi
Samariumsenjata yang dipandu dengan presisi
Samarium"white noise" produksi dalam teknologi siluman

Penggunaan Pertahanan Kritis

Unsur tanah jarang memainkan peran penting dalam pertahanan nasional kita. Militer menggunakan kacamata penglihatan malam, senjata yang dipandu dengan presisi, peralatan komunikasi, peralatan GPS, baterai, dan elektronik pertahanan lainnya. Ini memberi militer Amerika Serikat keuntungan besar. Logam tanah jarang adalah bahan utama untuk membuat paduan yang sangat keras yang digunakan dalam kendaraan lapis baja dan proyektil yang hancur akibat benturan.

Pengganti dapat digunakan untuk elemen tanah jarang di beberapa aplikasi pertahanan; Namun, pengganti itu biasanya tidak seefektif dan mengurangi superioritas militer. Beberapa penggunaan elemen tanah jarang dirangkum dalam tabel 5.

Tahukah kamu? Sebagian besar skandium yang digunakan di Amerika Serikat digunakan untuk kelelawar bisbol paduan aluminium dan peralatan olahraga lainnya. 3. Skandium juga digunakan dalam semikonduktor dan pencahayaan khusus.

Apakah Elemen Ini Benar-Benar "Langka"?

Unsur tanah jarang tidak "langka" seperti namanya. Thulium dan lutetium adalah dua unsur tanah jarang yang paling melimpah - tetapi mereka masing-masing memiliki kelimpahan kerak rata-rata yang hampir 200 kali lebih besar dari kelimpahan kerak emas 1. Namun, logam-logam ini sangat sulit untuk ditambang karena jarang ditemukan. dalam konsentrasi yang cukup tinggi untuk ekstraksi ekonomis.

Unsur-unsur tanah jarang yang paling melimpah adalah serium, itrium, lantanum, dan neodimium 2. Mereka memiliki kelimpahan kerak rata-rata yang mirip dengan logam industri yang umum digunakan seperti kromium, nikel, seng, molibdenum, timah, tungsten, dan timah 1. Sekali lagi, mereka jarang ditemukan dalam konsentrasi yang dapat diekstraksi.

Tahukah kamu? Magnet tanah jarang digunakan dalam turbin angin. Beberapa turbin besar membutuhkan dua TON magnet tanah jarang. Magnet ini sangat kuat dan membuat turbin sangat efisien. Magnet tanah jarang digunakan dalam turbin dan generator di banyak aplikasi energi alternatif.

Tahukah kamu? Harga dan permintaan untuk bahan tanah jarang telah meningkat secara dramatis selama dekade terakhir. China memproduksi sekitar 90% dari pasokan. Deposit di Australia dan Amerika Serikat akan kembali beroperasi, dan eksplorasi di banyak bidang baru sedang berlangsung.

Elemen tanah jarang berat dan ringan: Unsur-unsur tanah jarang sering dibagi lagi menjadi "Bumi Langka Berat" dan "Bumi Langka Ringan". Lantanum, serium, praseodimium, neodimium, promethium, dan samarium adalah "tanah jarang yang ringan". Itrium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, dan lutetium adalah "tanah jarang yang berat." Meskipun itrium lebih ringan dari unsur-unsur tanah jarang yang ringan, ia termasuk dalam kelompok tanah jarang yang berat karena asosiasi kimia dan fisiknya dengan tanah jarang yang berat dalam endapan alami.

Tahukah kamu? Setiap kendaraan hybrid-listrik dan listrik memiliki baterai yang besar. Setiap baterai dibuat menggunakan beberapa pon senyawa tanah jarang. Penggunaan kendaraan listrik diperkirakan akan meningkat pesat, didorong oleh kemandirian energi, perubahan iklim, dan masalah lainnya. Ini akan meningkatkan permintaan akan bahan tanah jarang.

Tahukah kamu? Sejumlah kecil logam tanah jarang digunakan di sebagian besar perangkat elektronik kecil. Perangkat ini memiliki umur yang pendek, dan daur ulang REE jarang dilakukan. Miliaran dolar dibuang setiap tahun.

Produksi dan Cadangan Tambang Dunia(2017 Perkiraan)

NegaraProduksi
(Metrik ton)
Cadangan
(Metrik ton)
Amerika Serikat--1,400,000
Australia20,0003,400,000
Brazil2,00022,000,000
Kanada--830,000
Cina105,00044,000,000
Tanah penggembalaan--1,500,000
India1,5006,900,000
Malawi--140,000
Malaysia30030,000
Rusia3,00018,000,000
Afrika Selatan--860,000
Thailand1,600tidak tersedia
Vietnam10022,000,000
Total dunia (bulat)130,000120,000,000

Sejarah Produksi dan Perdagangan Bumi Langka

Pra-1965

Sebelum 1965, permintaan unsur-unsur tanah jarang relatif kecil. Pada saat itu, sebagian besar pasokan dunia sedang diproduksi dari deposito placer di India dan Brasil. Pada 1950-an, Afrika Selatan menjadi produsen terkemuka dari tanah jarang yang menyimpan deposit monasit. Pada saat itu, Tambang Pass Gunung di California memproduksi sejumlah kecil oksida tanah langka dari carbonatite Precambrian.

Televisi Berwarna Memicu Permintaan

Permintaan akan unsur-unsur tanah jarang mengalami ledakan pertama pada pertengahan 1960-an, ketika perangkat televisi berwarna pertama memasuki pasar. Europium adalah bahan penting untuk menghasilkan gambar warna. Tambang Pass Gunung mulai memproduksi europium dari bastnasite, yang mengandung sekitar 0,1% europium. Upaya ini menjadikan Mountain Pass Mine sebagai produsen tanah langka terbesar di dunia dan menempatkan Amerika Serikat sebagai produsen terkemuka.

Cina Memasuki Pasar

Cina mulai memproduksi sejumlah oksida tanah langka pada awal 1980-an dan menjadi produsen terkemuka dunia pada awal 1990-an. Melalui 1990-an dan awal 2000-an, Cina terus memperkuat cengkeramannya di pasar oksida tanah langka di dunia. Mereka menjual tanah langka dengan harga sangat rendah sehingga Tambang Pass Gunung dan banyak lainnya di seluruh dunia tidak mampu bersaing dan menghentikan operasi.

Permintaan Pertahanan dan Elektronik Konsumen

Pada saat yang sama, permintaan dunia meroket karena logam tanah jarang dirancang menjadi beragam produk pertahanan, penerbangan, industri, dan elektronik konsumen. China memanfaatkan posisi dominannya dan mulai membatasi ekspor dan memungkinkan harga oksida bumi langka naik ke level bersejarah.

China sebagai Konsumen Langka Bumi Terbesar

Selain menjadi produsen bahan tanah jarang terbesar di dunia, Cina juga merupakan konsumen dominan. Mereka menggunakan tanah jarang terutama dalam pembuatan produk elektronik untuk pasar domestik dan ekspor. Jepang dan Amerika Serikat adalah konsumen terbesar kedua dan ketiga dari bahan tanah jarang. Mungkin saja keengganan China untuk menjual tanah jarang adalah pertahanan sektor manufaktur yang bernilai tambah.

Puncak Dominasi Produksi Tiongkok?

Dominasi Cina mungkin telah memuncak pada 2010 ketika mereka menguasai sekitar 95% dari produksi tanah jarang di dunia, dan harga untuk banyak oksida tanah langka telah meningkat lebih dari 500% hanya dalam beberapa tahun. Itu adalah kebangkitan bagi konsumen dan penambang tanah jarang di seluruh dunia. Perusahaan pertambangan di Amerika Serikat, Australia, Kanada, dan negara-negara lain mulai mengevaluasi kembali prospek tanah jarang yang lama dan mencari yang baru.

Tingginya harga juga menyebabkan produsen melakukan tiga hal: 1) mencari cara untuk mengurangi jumlah unsur tanah jarang yang diperlukan untuk memproduksi masing-masing produk mereka; 2) mencari bahan alternatif untuk digunakan sebagai pengganti unsur tanah jarang; dan, 3) mengembangkan produk-produk alternatif yang tidak memerlukan unsur tanah jarang.

Upaya ini telah menghasilkan penurunan jumlah bahan tanah jarang yang digunakan dalam beberapa jenis magnet dan pergeseran dari produk pencahayaan tanah jarang ke teknologi dioda pemancar cahaya. Di Amerika Serikat, rata-rata konsumsi tanah jarang per unit produk manufaktur telah menurun, tetapi permintaan untuk lebih banyak produk yang diproduksi dengan unsur tanah jarang telah meningkat. Hasilnya adalah konsumsi yang lebih tinggi.

Sumber Daya Beli Cina Di Luar Tiongkok

Perusahaan-perusahaan Cina telah membeli sumber daya tanah jarang di negara lain. Pada tahun 2009, Perusahaan Tambang Logam Non-Ferrous Tiongkok membeli saham mayoritas di Lynas Corporation, sebuah perusahaan Australia yang memiliki salah satu hasil tertinggi dari unsur tanah jarang di luar Tiongkok. Mereka juga membeli Tambang Baluba di Zambia.

Produksi Bumi Langka Di Luar Tiongkok

Tambang di Australia mulai memproduksi oksida tanah langka pada tahun 2011. Pada 2012 dan 2013 mereka memasok sekitar 2% hingga 3% dari produksi dunia. Pada 2012 Tambang Pass Gunung kembali berproduksi, dan Amerika Serikat memproduksi sekitar 4% elemen tanah jarang di dunia pada 2013. Produksi di Brasil, Malaysia, Rusia, Thailand, dan Vietnam berlanjut atau meningkat.

Penilaian sumber daya mineral baru yang dilakukan oleh Survei Geologi Amerika Serikat mengidentifikasi sumber daya yang signifikan di luar Cina. Meskipun Cina adalah pemimpin dunia dalam produksi tanah jarang, mereka hanya mengendalikan sekitar 36% dari cadangan dunia. Ini memberikan peluang bagi negara lain untuk menjadi produsen penting sekarang karena China tidak menjual bahan tanah jarang di bawah biaya produksi.

Grafik produksi REE: Bagan ini menunjukkan dominasi Tiongkok dalam produksi unsur-unsur tanah jarang antara tahun 1994 dan 2017. Amerika Serikat adalah produsen yang signifikan selama tahun 1990-an, tetapi bahan-bahan berharga murah yang dijual oleh China memaksa tambang di Amerika Serikat dan negara-negara lain tidak beroperasi. Karena Cina membatasi ekspor, dan harga-harga meningkat dengan cepat pada tahun 2009 dan 2010, tambang di Australia dan Amerika Serikat menjadi aktif kembali. Grafik dengan menggunakan data dari United States Geological Survey.

Bahaya Produser Dunia yang Dominan

Penawaran dan permintaan biasanya menentukan harga pasar suatu komoditas. Ketika persediaan menyusut, harga-harga naik. Ketika harga naik, mereka yang mengendalikan pasokan tergoda untuk menjual. Perusahaan pertambangan melihat harga tinggi sebagai peluang dan upaya untuk mengembangkan sumber pasokan baru.

Dengan elemen tanah jarang, waktu antara keputusan perusahaan pertambangan untuk memperoleh properti dan awal produksi bisa beberapa tahun atau lebih lama. Tidak ada cara cepat untuk membuka properti pertambangan baru.

Jika satu negara mengendalikan hampir semua produksi dan membuat keputusan tegas untuk tidak mengekspor, maka seluruh pasokan komoditas dapat dengan cepat terputus. Itu adalah situasi berbahaya ketika sumber pasokan baru membutuhkan waktu lama untuk berkembang.

Pada 2010 Cina secara signifikan membatasi ekspor tanah jarang mereka. Itu dilakukan untuk memastikan pasokan tanah jarang untuk pembuatan dalam negeri dan untuk alasan lingkungan. Pergeseran oleh China ini memicu pembelian panik, dan beberapa harga tanah jarang melonjak secara eksponensial. Selain itu, Jepang, Amerika Serikat, dan Uni Eropa mengadu ke Organisasi Perdagangan Dunia tentang kebijakan perdagangan tanah jarang China yang terbatas.

Oksida tanah jarang: Oksida tanah jarang ini digunakan sebagai pelacak untuk menentukan bagian mana dari daerah aliran sungai yang mengalami erosi 4. Searah jarum jam dari pusat: praseodymium, cerium, lanthanum, neodymium, samarium, dan gadolinium. Gambar oleh Peggy Greb, galeri gambar USDA.

Sumber Daya Mineral Bumi Langka Dunia

"Langka bumi relatif melimpah di kerak bumi, tetapi menemukan konsentrasi minable lebih jarang daripada bijih lainnya. Sumber daya AS dan dunia terkandung terutama di bastnäsite dan monasit. Deposit Bastnäsite di Cina dan Amerika Serikat merupakan persentase terbesar dari sumber daya ekonomi tanah jarang di dunia, sementara simpanan monasit di Australia, Brasil, Cina, India, Malaysia, Afrika Selatan, Sri Lanka, Thailand, dan Amerika Serikat merupakan segmen terbesar kedua.

Tanah liat apatit, cheralit, eudialit, loparit, fosforit, tanah jarang (adsorpsi ion), monasit sekunder, larutan uranium bekas, dan xenotime merupakan sebagian besar sumber daya yang tersisa. Sumber daya yang belum ditemukan dianggap relatif besar dibandingkan dengan permintaan yang diharapkan. "Dikutip dari Ringkasan Komoditas Mineral Survei Geologi Amerika Serikat Ringkasan 2.

Referensi Elemen Bumi Jarang
1 Elemen Tanah Jarang - Sumber Daya Kritis untuk Teknologi Tinggi: Survei Geologi Amerika Serikat, Lembar Fakta 087-02.
2 Bumi Langka: Joseph Gambogi, Survei Geologi Amerika Serikat, Ringkasan Komoditas Mineral, 2017.
3 Bumi Langka: Joseph Gambogi, Survei Geologi Amerika Serikat, Buku Tahunan Mineral 2011.
4 Pendekatan Langka-Bumi untuk Menelusuri Erosi Tanah: Departemen Pertanian Amerika Serikat, Layanan Penelitian Pertanian.
5 Ace Tiongkok di Lubang: Elemen Langka Bumi: Cindy A. Hurst, Pers Universitas Pertahanan Nasional.
6 Geologi Unsur Tanah Langka: Republication of "Simpanan Elemen Langka Bumi Utama Amerika Serikat - Ringkasan Simpanan Domestik dan Perspektif Global."
7 Elemen Bumi Langka dan Keamanan Nasional: Dewan tentang Laporan Energi Hubungan Luar Negeri, 2014.

Outlook Elemen Tanah Langka

Permintaan global untuk mobil, elektronik konsumen, pencahayaan hemat energi, dan katalis diperkirakan akan meningkat pesat selama dekade berikutnya. Permintaan magnet bumi jarang diperkirakan akan meningkat, seperti permintaan baterai isi ulang. Perkembangan baru dalam teknologi medis diharapkan dapat meningkatkan penggunaan laser bedah, pencitraan resonansi magnetik, dan detektor kilau tomografi emisi positron.

Elemen tanah jarang banyak digunakan di semua industri ini, sehingga permintaan mereka harus tetap tinggi.


Tonton videonya: Tes IQ 10 Tanda Bahwa Kamu Seorang Yang JENIUS (Juni 2021).