บทนำสู่การประยุกต์ใช้แร่ธาตุหายาก
ธาตุหายากนั้นเรียกอีกอย่างว่า "วิตามินอุตสาหกรรม" ซึ่งมีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก แสง และไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมซึ่งไม่สามารถทดแทนได้ มีบทบาทอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ เพิ่มความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต เนื่องจากธาตุหายากมีบทบาทอย่างมาก การใช้ธาตุหายากในปริมาณน้อยจึงกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการปรับปรุงโครงสร้างผลิตภัณฑ์ ปรับปรุงเนื้อหาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ส่งเสริมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยา การทหาร ปิโตรเคมี แก้ว เซรามิก การเกษตร และวัสดุใหม่ และสาขาอื่นๆ
อุตสาหกรรมโลหะการ
ธาตุหายากถูกนำมาใช้ในสาขาโลหะวิทยามานานกว่า 30 ปีแล้ว และได้สร้างเทคโนโลยีและเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้น ธาตุหายากในเหล็ก โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ มีแนวโน้มที่กว้างขวาง โลหะหายากหรือฟลูออไรด์ ซิลิเกตที่เติมลงในเหล็ก สามารถทำหน้าที่ในการกลั่น กำจัดซัลเฟอร์ จุดหลอมเหลวปานกลางและจุดหลอมเหลวต่ำ สิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลของเหล็กได้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ รถแทรกเตอร์ เครื่องยนต์ดีเซล และเครื่องจักรอื่นๆ โลหะหายากที่เติมลงในแมกนีเซียม อลูมิเนียม ทองแดง สังกะสี นิกเกิล และโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กอื่นๆ สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะผสม และปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง
เนื่องจากแร่ธาตุหายากมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม เช่น ออปติคอลและแม่เหล็กไฟฟ้า จึงสามารถสร้างวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันและวัสดุอื่น ๆ ที่หลากหลาย ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ได้อย่างมาก ดังนั้นจึงมีชื่อเรียกว่า "ทองคำอุตสาหกรรม" ประการแรก การเพิ่มแร่ธาตุหายากสามารถปรับปรุงการใช้งานรถถัง เครื่องบิน ขีปนาวุธ เหล็ก โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมไททาเนียม ประสิทธิภาพทางยุทธวิธีได้อย่างมาก นอกจากนี้ แร่ธาตุหายากยังสามารถใช้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เลเซอร์ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ ตัวนำยิ่งยวด และสารหล่อลื่นไฮเทคอื่น ๆ อีกมากมาย เทคโนโลยีแร่ธาตุหายากซึ่งครั้งหนึ่งเคยใช้ในกองทัพ จะนำมาซึ่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางการทหารอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในแง่หนึ่ง การควบคุมสงครามในพื้นที่หลังสงครามเย็นของกองทัพสหรัฐฯ อย่างท่วมท้น รวมถึงความสามารถในการสังหารศัตรูอย่างไร้ขอบเขตและเปิดเผยต่อสาธารณะ เป็นผลมาจากเทคโนโลยีแร่ธาตุหายากที่เหนือมนุษย์
ปิโตรเคมี
แร่ธาตุหายากสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเพื่อผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาตะแกรงโมเลกุล ซึ่งมีกิจกรรมสูง มีการคัดเลือกที่ดี ทนทานต่อพิษจากโลหะหนักและมีข้อดีอื่นๆ มากมาย จึงสามารถทดแทนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมซิลิเกตสำหรับกระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาปิโตรเลียมได้ ปริมาตรก๊าซสำหรับการบำบัดนั้นมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมนิเกิลถึง 1.5 เท่า ในกระบวนการสังเคราะห์ยางชุนบิวทิลและยางไอโซพรีน การใช้แร่ธาตุหายากไซเลนแอซิด - ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมไอโซบิวทิลสามตัวนั้น ทำให้ได้ประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์ที่ดี โดยใช้กาวติดอุปกรณ์น้อยลง การทำงานที่เสถียร กระบวนการหลังการบำบัดสั้น และมีข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย
กระจกเซรามิค
ปริมาณการใช้แร่ธาตุหายากในอุตสาหกรรมแก้วและเซรามิกของจีนเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 25% ตั้งแต่ปี 1988 โดยแตะระดับ 1,600 ตันในปี 1998 และเซรามิกแก้วแร่ธาตุหายากไม่เพียงแต่เป็นวัสดุพื้นฐานแบบดั้งเดิมของอุตสาหกรรมและชีวิตเท่านั้น แต่ยังเป็นสมาชิกหลักของสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอีกด้วย ออกไซด์ของแร่ธาตุหายากหรือแร่ธาตุหายากที่ผ่านการแปรรูปสามารถใช้เป็นผงขัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระจกออปติคอล เลนส์แว่นตา หลอดถ่ายภาพ หลอดออสซิลโลสโคป กระจกแบน พลาสติก และโลหะที่ใช้ขัดภาชนะบนโต๊ะอาหาร เพื่อขจัดสีเขียวออกจากกระจก การเติมออกไซด์ของแร่ธาตุหายากสามารถผลิตกระจกออปติคอลและกระจกพิเศษได้หลายแบบ รวมถึงกระจกอินฟราเรด กระจกดูดกลืนแสงยูวี กระจกทนกรดและความร้อน กระจกกันรังสีเอกซ์ เป็นต้น ในเซรามิกและเคลือบฟัน การเติมแร่ธาตุหายากสามารถลดการแตกร้าวของเคลือบ และสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์แสดงสีสันและความแวววาวที่แตกต่างกัน ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซรามิก
เกษตรกรรม
ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าธาตุหายากสามารถปรับปรุงปริมาณคลอโรฟิลล์ของพืช เพิ่มการสังเคราะห์แสง ส่งเสริมการพัฒนาราก และเพิ่มการดูดซึมสารอาหารของระบบราก ธาตุหายากยังสามารถส่งเสริมการงอกของเมล็ด เพิ่มอัตราการงอกของเมล็ด และส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้า นอกเหนือจากบทบาทสำคัญข้างต้นแล้ว ยังมีความสามารถในการทำให้พืชบางชนิดเพิ่มความต้านทานต่อโรค ความเย็น และความแห้งแล้ง การศึกษาจำนวนมากยังแสดงให้เห็นว่าการใช้ธาตุหายากในความเข้มข้นที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการดูดซึม การแปลง และการใช้สารอาหารในพืช การพ่นธาตุหายากสามารถปรับปรุงปริมาณ Vc ปริมาณน้ำตาลทั้งหมด และอัตราส่วนน้ำตาลต่อกรดของแอปเปิ้ลและส้ม และส่งเสริมสีและความสมบูรณ์ของผลไม้ สามารถยับยั้งความแข็งแรงของการหายใจระหว่างการจัดเก็บและลดอัตราการสลายตัว
วัสดุใหม่
วัสดุแม่เหล็กถาวรโบรอนเฟอร์ไรต์หายากซึ่งมีแม่เหล็กตกค้างสูง แรงออร์โธปิดิกส์สูง และการสะสมพลังงานแม่เหล็กสูง และลักษณะเฉพาะอื่นๆ ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และอวกาศ และขับเคลื่อนกังหันลม (เหมาะเป็นพิเศษสำหรับโรงไฟฟ้านอกชายฝั่ง) - อะลูมิเนียมแกรเนตและแก้วไนโอเบียมที่ทำจากเซอร์โคเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถใช้เป็นวัสดุเลเซอร์แข็งได้ โบรอนแคนหายากสามารถใช้ในการผลิตวัสดุแคโทดิกที่ปล่อยออกมาทางอิเล็กทรอนิกส์ โลหะไนโอเบียม-นิกเกิลเป็นวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนที่พัฒนาขึ้นใหม่ในช่วงทศวรรษ 1970 และกรดโครมิกเป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูง ปัจจุบัน วัสดุตัวนำยิ่งยวดที่ทำจากออกไซด์ที่เป็นฐานของไนโอเบียมด้วยการปรับปรุงองค์ประกอบออกซิเจนที่เป็นฐานของไนโอเบียมในโลกสามารถรับตัวนำยิ่งยวดในโซนอุณหภูมิไนโตรเจนเหลวได้ ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าในการพัฒนาของวัสดุตัวนำยิ่งยวด นอกจากนี้ แร่ธาตุหายากยังใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งกำเนิดแสง เช่น ฟอสเฟอร์ ฟอสเฟอร์หน้าจอเสริม ฟอสเฟอร์สามสี ผงไฟถ่ายเอกสาร (แต่เนื่องจากต้นทุนของแร่ธาตุหายากที่สูงขึ้น ทำให้การประยุกต์ใช้แสงสว่างลดลงเรื่อยๆ) แท็บเล็ตโทรทัศน์แบบฉายภาพ และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ สามารถเพิ่มผลผลิตได้ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ แร่ธาตุหายากคลอไรด์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการฟอกหนังขนสัตว์ การย้อมขนสัตว์ การย้อมขนสัตว์ และการย้อมพรม และแร่ธาตุหายากสามารถใช้ในตัวเร่งปฏิกิริยาของยานยนต์เพื่อลดมลพิษหลักในก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ให้กลายเป็นสารประกอบที่ไม่เป็นพิษ
การใช้งานอื่น ๆ
ธาตุหายากยังใช้ในผลิตภัณฑ์ดิจิทัลต่างๆ เช่น ระบบภาพและเสียง การถ่ายภาพ การสื่อสาร และอุปกรณ์ดิจิทัลต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กลง เร็วขึ้น เบาลง ใช้งานได้นานขึ้น ประหยัดพลังงาน และข้อกำหนดอื่นๆ อีกมากมาย ในเวลาเดียวกัน ธาตุหายากยังถูกนำไปใช้ในพลังงานสีเขียว การดูแลทางการแพทย์ การฟอกน้ำ การขนส่ง และสาขาอื่นๆ อีกด้วย