Tierras raras

Sintesis sobre la definicion de tierras raras, sus diferentes elementos, sus usos, aplicaciones y precios

1. Tierras raras Síntesis elaborada por Lilly Soto Vásquez Recuperado de http://enlacemineria.blogspot.com/2014/04/los-metales-de-tierras-raras-el-nuevo.html   1

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3. HISTORIA DE LAS TIERRAS RARAS El descubrimiento de la primera tierra rara se produjo en 1787 por el lugarteniente de artillería sueco C.A. Arrhenius. El halló un feldespato en Ytterby , pequeño pueblo situado a 30 Kms de Estocolmo y lo llamó Ytterbita ( Galonita , actualmente). En su composición se halló un nuevo mineral que fue bautizado como Itrio. A lo largo del siglo XIX y comienzos del XX se descubren todas las demás tierras raras. En la segunda mitad del siglo XX se logran aislar todos sus elementos a nivel industrial y se inicia su incorporación a diferentes productos comerciales. 3

4. En general, podemos clasificar la historia de las Tierras Raras en tres etapas: 1 . Etapa Inicial (1787-1950). Se descubre el Itrio por Gadolin y, posteriormente, todas las demás tierras raras a excepción del Prometio . Hallazgos importantes: el ferromagnetismo del Gadolinio (Gd) y la superconductividad del Lantano (La). Termina cuando se consigue obtener industrialmente elementos de las tierras raras con gran pureza. 2. Etapa de Desarrollo (1950-1970 ). Los métodos para obtener metales en estado puro sufren una evolución constante. Se descubre el efecto láser y se dan las primeras aplicaciones en magnetismo, óptica, pigmentos, etc. 3. Etapa de Oro (1970 a la fecha). Las tierras raras se incorporan a muchos de los materiales que utilizamos en la vida cotidiana. Se descubren nuevas propiedades como absorción de grandes cantidades de hidrógeno, de imanes permanentes, de superconductores de alta temperatura, magnetoresistencia , de iridiscencia, etc. 4

5. Tierras raras. Definición Se conoce mundialmente como  tierras raras,  también llamados  metales especiales , al conjunto de 17 elementos químicos metálicos: el Escandio (número atómico 21), el Itrio (número atómico 39) y el llamado grupo de los  lantánidos  –Lantano, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Prometio , Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Holmio, Erbio, Tulio, Iterbio y Lutecio-, cuyos números atómicos están comprendidos entre 57 y 71. 5

6. Se comercializan en forma de polvo y como óxidos metálicos Generalmente se comercializan en forma de polvo y como óxidos metálicos. Se extraen de unos 25 minerales que se encuentran en la naturaleza en cantidades no tan escasas como su nombre da a entender. Sin embargo, este nombre está justificado por la baja concentración en que se suelen encontrar y la consiguiente dificultad para localizarlos en proporciones que permitan su explotación comercial.   6

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9. Monazita y bastnazita y más de 200 minerales Las tierras raras se encuentran dispersas en la corteza terrestre en cantidades insignificantes y son dos los minerales que las contienen en una mayor concentración: la monazita y la bastnazita.Sin embargo, se conocen más de 200 minerales en los que las tierras raras entran en su composición. 9

10. Excepcionales propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas La estrecha analogía en el comportamiento químico de las tierras raras hace que el proceso de extracción y posterior separación y purificación, a partir de los diferentes minerales en los que se encuentran asociados, sea tedioso y complicado (en algunos casos puede implicar más de 1,500 etapas). A pesar de todo esto y por sus excepcionales propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas, las tierras raras se han hecho casi insustituibles en la industria actual. 10

11. ¿Son realmente insustituibles las tierras raras? En una investigación de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU. se analizaron 62 elementos químicos ampliamente utilizados y se descubrió que para al menos diez de ellos no existe ningún tipo de reemplazo o, bien, no está disponible . Entre estos elementos absolutamente irreemplazables están el manganeso, magnesio, rodio, renio, talio, así como diferentes metales de tierras raras: itrio, lantano, europio, disprosio, tulio e iterbio. Esto los hace no solo indispensables sino estratégicos para todas las naciones que fabrican productos de alta tecnología. 11

12. China y las tierras raras En la actualidad, el país más rico en metales raros es China, sin embargo, las tecnologías modernas dependen de los recursos extraídos en todos los continentes, excepto la Antártida. 12

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14. Uso de las tierras raras Las aplicaciones de las tierras raras son muy amplias y aumentan constantemente. Hoy en día se usan ya para producir discos duros de ordenador, equipos de sonido, catalizadores de automóviles, pilas de combustible, imanes permanentes, teléfonos móviles inteligentes, pantallas de T.V., pantallas táctiles, turbinas eólicas, paneles solares o lámparas de bajo consumo, materiales para cerámicos, materiales ópticos, entre otros muchos objetos. Sus propiedades ópticas y magnéticas los han convertido en indispensables para la producción de casi todos los equipos modernos. 14

15. La televisión y el europio; el erbio y la fibra óptica La imagen cada vez más nítida de la televisión se debe al europio. El indio, que es parte del material de la pantalla de una computadora o tableta o del teléfono celular, permite encenderlos con solo el roce de los dedos (el famoso touch screen ). La información que buscamos en internet llega a nosotros gracias a que la fibra óptica por donde viaja está pavimentada con erbio. 15

16. Miniaturización de los dispositivos electrónicos Debido a su casi nula toxicidad las tierras raras también son ideales para la generación de pigmentos inorgánicos, ya que los actuales presentan elementos como cobalto, cadmio, cromo, plomo, etc. que traen problemas medioambientales. Otro gran beneficio de las tierras raras es que han permitido la miniaturización de dispositivos electrónicos. Por ejemplo, hoy en día tenemos auriculares que suenan como equipos de alta fidelidad de antaño porque en su interior llevan unos diminutos y ligeros imanes de neodimio, increíblemente potentes, que han sustituido a los de ferrita, mucho más pesados. 16

17. Láseres de tierras raras Sus aplicaciones como láseres, por ejemplo, son muy amplias. Los láseres de tierras raras son excelentes fuentes de radiación monocromática de alta intensidad, coherencia y direccionalidad. Por ello se pueden usar en investigación ( espectroscopía óptica, fusión láser, medicina, etc.), procesado de materiales (cortado, soldadura, perforado, moldeado), comunicaciones (óptica integrada, transmisión de datos a alta velocidad, comunicaciones vía satélite) y militares (detectores, blancos). 17

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19. También tienen un uso muy importante en los catalizadores de tres vías (CTV) que utilizan los automóviles y que reducen eficazmente la contaminación ambiental. Son los famosos “coches híbridos” en los que Occidente confía su salvación en términos de dependencia de combustibles. El modelo más popular, el Toyota Prius , del cual se vendieron 3 millones de unidades en el 2013, contiene un kilogramo del supermagnético neodimio en su motor, y al menos otros 10 kilos de lantano en sus baterías recargables. Y este solo uso representa el 35% del uso global de las tierras raras. 19

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21. Uso militar En cuanto a su uso militar todas las tierras raras han logrado tener importantes aplicaciones: • Escandio. Aleaciones para aviación y vuelo espacial. • Neodimio, Samario, Disprosio e Iterbio. Láseres de uso militar. • Samario. Bombas inteligentes. • Terbio. Sonares. • Lantano. Lentes de visión nocturna. • Europio. Fluorescencia en monitores. • Itrio, Europio, Terbio. Sistemas de armas. • Neodimio, Itrio, Lantano, Disprosio, Terbio. Amplificación de señales. • detectar minas. • Itrio. Superconductores a temperaturas muy bajas. • Tulio, Lantano. Superconductores a altas temperaturas. • Praseodimio. Aleaciones en motores de aviación. • Samario, Europio, Gadolinio, Disprosio y Holmio. Reactores nucleares. • Las turbinas eólicas tienen cuatro tierras raras. • La tecnología militar emplea tierras raras en motores jets y sistemas para guiar misiles. 21

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26. Producción y demanda de tierras raras en el mundo 26

27. 27 Un hecho clave para entender la actual coyuntura que plantean las tierras raras es su demanda y los recursos disponibles en el mundo. La demanda ha experimentado un crecimiento extraordinario en las últimas dos décadas, incluso durante la actual crisis económica, alcanzando incrementos de 10% al año. En especial, es la producción de dispositivos móviles la que aumenta bruscamente la demanda de metales de tierras raras: oro, antimonio, bismuto, cobalto y berilio. Solo en 2011 la importación para las industrias de la innovación y tecnología alcanzó los 155.000 millones de dólares.

28. La producción mundial de tierras raras que inicialmente estuvo liderada por los EE.UU. ahora está dominada totalmente por China que, a finales de los 80, empezó a producir con una fuerza arrolladora al tiempo que EE.UU. perdía peso, de forma progresiva, hasta desaparecer del mercado. En Norteamérica se cerró la gran mina de tierras raras de Mountain Pass en California en el año 2002, debido a su elevado coste relativo de explotación, comparado con Chila. A su vez, China comenzó a incrementar consistentemente su demanda de tierras raras hasta llegar a ser ahora el país que más las usa. Los cuadros a continuación nos dan los detalles. 28

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31. RESERVAS DE TIERRAS RARAS EN EL MUNDO Aunque hay numerosas reservas de tierras raras repartidas por todo el mundo, son pocas las minas donde se extraen. Para que estas sean rentables debe haber una alta concentración de estos minerales, pues es complicado separar las tierras raras de otros elementos con los que se encuentran en la naturaleza. Suelen ser minas a cielo abierto y requieren mover grandes cantidades de suelo. Además de ese impacto, hay riesgos medioambientales. Para separar los elementos de estos minerales hay que lavarlos con ácidos, lo que da lugar a millones de litros de residuos tóxicos. 31

32. En Mongolia interior (China), donde están las mayores minas de tierras raras de mundo, se han contaminado lagos enteros, matando el ganado y provocando problemas de salud pública. También hay riesgo de radiactividad, pues es frecuente encontrar uranio y torio en los minerales de los que se obtienen las tierras raras. La legislación ambiental es más permisiva en China, pero en muchos otros países la minería de tierras raras se considera una actividad demasiado sucia y provoca fuerte rechazo social. En Malasia, una plataforma ciudadana está tratando de frenar la construcción de una refinería detierras raras en Kuantan . En Europa, la única mina permanece cerrada. Está en Ytterby (Suecia), donde se descubrieron estos elementos. En España se han encontrado tierras raras en zonas de Galicia, Extremadura y Castilla y León, pero faltan estudios sobre esos posibles yacimientos. 32

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34. Precios de las tierras raras Los precios de las tierras raras tuvieron un incremento meteórico entre el año 2009 y 2011 en que alcanzaron su pico máximo. En ese lapso muchas de ellas multiplicaron su precio por 10 e incluso algunas por 20 para (óxido de Lantano) o hasta por 30 (óxido de Cerio). Luego de eso, durante 2012, los precios bajaron de forma apreciable por diferentes circunstancias que explicaremos más adelante. Pero el aviso ha sido muy claro: a pesar de la bajada relativa de los precios en 2012, éstos se mantienen aproximadamente en el 500% de los valores de 2009. Entre las más caras puede citarse el Europio, que ha llegado a costar 5,000 dólares el kilo, frente a un precio de 500 $/Kg. en 2009. Las tierras raras no se cotizan en bolsa sino que se definen en negociaciones privadas. Aquí podemos apreciar algunos precios de referencia (por kilogramo). 34

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36. Gracias 36