Roczna produkcja światowa (2022)
Tlenek gadolinu
Fosfor i materiały do produkcji nadprzewodników
Czym jest tlenek gadolinu?
Gadolin to srebrzystobiały, miękki i bardzo plastyczny metal ciężki, którego postać stała wygląda bardzo podobnie do żelaza. Ten ciężki pierwiastek ziem rzadkich został odkryty przez szwajcarskiego naukowca Jeana Charlesa Galissarda de Marignaca w 1880 roku. Nazwa „gadolin” pochodzi jednak od fińskiego chemika Johanna Gadolina, który odkrył pierwszy pierwiastek z grupy metali ziem rzadkich, a mianowicie itr. Jego imieniem nazwano również gadolinit – minerał bogaty w pierwiastki ziem rzadkich. Gadolin został wyizolowany i wyprodukowany w czystej postaci dopiero w 1886 roku.
Tlenek gadolinu ma szerokie zastosowanie w technice i medycynie. Najbardziej znanym jego zastosowaniem jest wykorzystanie jako środek kontrastowy w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI). W tym przypadku gadolin odgrywa kluczową rolę w diagnostyce nowotworów. Ze względu na wysoką absorpcję neutronów tlenek gadolinu jest również wykorzystywany do produkcji prętów regulacyjnych w reaktorach jądrowych, a także do zastosowań związanych z osłoną przed promieniowaniem. Ten pierwiastek z grupy metali ziem rzadkich jest również stosowany w stopach żelaza, chromu i stali.
Zmiany cen
W wielu krajach obserwuje się obecnie odrodzenie energetyki jądrowej. Może to przyczynić się do wzrostu cen gadolinu. Metal ten pozostaje również niezbędny w medycynie obrazowej. Również to może doprowadzić do wzrostu cen ze względu na niedobór tego pierwiastka z grupy metali ziem rzadkich.
Główne zastosowania
- Zastosowania mikrofalowe
- Technologia radarowa
- Środki kontrastowe stosowane w aparatach do rezonansu magnetycznego
- Magnetooptyczne przechowywanie danych
- Urządzenia chłodnicze
- Technologia rentgenowska
Ciekawostki dotyczące tlenku gadolinu
roczna wielkość produkcji na świecie
Nowoczesne systemy przechowywania danych opierają się na granacie galowo-gadolinowym
Materiał znany jako granat galu i gadolinu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami optycznymi, a także mechanicznymi i termicznymi. Sztucznie wyhodowane kryształy tego materiału znajdują zastosowanie w przechowywaniu danych w postaci warstw magnetooptycznych (pamięć bąbelkowa), a także w produkcji elementów laserowych.
Ponadto kryształy te znajdują zastosowanie w kriogenice, gdzie obiekty są schładzane do temperatur zbliżonych do zera absolutnego.
Górnictwo i wydobycie
Gadolin, należący do grupy lantanowców, zajmuje 45. miejsce pod względem obfitości występowania wśród pierwiastków, co czyni go jednym z rzadszych pierwiastków na naszej planecie. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi bowiem około 6,2 części na milion (ppm). Gadolin prawie zawsze występuje razem z innymi pierwiastkami ziem rzadkich, zwłaszcza w piaskach monacytowych oraz minerałach zawierających itr, takich jak ksenotym. Złoża gadolinu występują wzdłuż wybrzeży Australii, Brazylii i Indii, ale najważniejszym producentem, podobnie jak w przypadku innych pierwiastków ziem rzadkich, są Chiny.
Aby uzyskać gadolin, rudę najpierw poddaje się wzbogacaniu, a następnie trawieniu. Powstałą mieszaninę tlenków lantanowców przekształca się następnie w chlorki lub fluorki. Następnie substancje te są rozdzielane metodą wymiany kationowej lub ekstrakcji rozpuszczalnikowej. Gadolin w postaci metalicznej uzyskuje się poprzez redukcję powstałych soli (halogenków) za pomocą wapnia w warunkach próżniowych.
Rynki rozwijające się
- Zastosowania mikrofalowe
- Technologia radarowa
- Środki kontrastowe stosowane w aparatach do rezonansu magnetycznego
- Magnetooptyczne przechowywanie danych
- Urządzenia chłodnicze
- Technologia rentgenowska
- Pręty regulacyjne do reaktorów jądrowych
- Stal i stopy żelaza
- Fosfory
Ciekawostka:
Nauka o materiałach interesuje się tlenkiem gadolinu ze względu na jego niezwykłą właściwość: ten metal ciężki charakteryzuje się ujemną rozszerzalnością cieplną, co oznacza, że w pewnych zakresach temperatur pod wpływem ogrzewania kurczy się zamiast rozszerzać. Ta rzadka właściwość sprawia, że gadolin i jego związki są interesujące dla materiałoznawstwa i inżynierii materiałowej, zwłaszcza w kontekście opracowywania materiałów, które muszą zachowywać stabilność w zmiennych warunkach temperaturowych.
