Neodimio-hierro-boro, tierras raras y imanes permanentes

Datos interesantes sobre los imanes de neodimio

Debido a su propiedad primaria, escasamente presentes en nuestro planeta, pero casi indispensables para la fabricación y operación de máquinas y técnicas cotidianas y especiales, las tierras raras, al igual que el platino, el oro y la plata, experimentan hoy una demanda muy fuerte y a veces una transformación casi mítica.

Lanthanoide

Neodimio-hierro-boro y una “historia sucia”

Hace ya más de 40 años, Eric Clifford Ambler (1909-1998) inspiró al famoso escritor británico de suspense Eric Clifford Ambler (1967), los conflictos de materias primas que se intensificaron con el fin de la dominación colonial en África.

El escandio, el itrio, el cerio, el prasodimio, el prometio, el samario, el europio, el gadolinio, el terbio, el disprosio, el holmio, el erbio, el tulio, el iterbio, el lutecio, el lantano y el neodimio son los protagonistas, junto con los vecinos enemigos, los mercenarios y los mineros. Desde entonces, con el triunfo de la tecnología digital de la información y las comunicaciones, la demanda mundial de tierras raras no ha dejado de aumentar.

Sin embargo, a diferencia de la novela, los mayores depósitos y reservas exploradas no se encuentran en África, sino en Asia, más concretamente en China, donde actualmente se estima que hay alrededor de            55 000 000 toneladas de los metales de tierras raras enumerados anteriormente.

 

Imanes, minas, minerales, monopolios y oportunidades

Windrad Wind-Turbine
Los primeros elementos químicos se utilizan principalmente en reactores nucleares y catalizadores automáticos, pilas de combustible y elementos combustibles, como agentes químicos de reducción, pulido y contraste en la tomografía nuclear y en pantallas de radar y plasma, láseres, lámparas fluorescentes, LCD y LED. Estos dos últimos, y a menudo mencionados conjuntamente como “gemelos”, son el lantano (57La) y el neodimio (60Nd) predominantemente e intensamente en la metalurgia. Lantano como aditivo de hierro fundido y aleación para aumentar la resistencia a la oxidación, neodimio en combinación con boro y hierro como los imanes más potentes actualmente conocidos para máquinas y rotores, como vehículos híbridos, turbinas eólicas, altavoces y auriculares.

 

Fisker KarmaChina también tiene un monopolio de casi el 100 % de la producción mundial de imanes de NdFeB. En su forma natural y en cantidades significativas, el neodimio solo se encuentra en los minerales monacita y basnasita, así como en las aleaciones de metales de tierras raras con hierro y magnesio. Además de las minas chinas, también existe una pequeña cantidad de materia prima en el yacimiento de minerales de Mount Weld, en Australia Occidental, y en la mina Mountain Pass, en el condado de San Bernardino, California, que se reactivó en 2010.

¡Respeto por el campo magnético!

También se necesita neodimio para discos duros de ordenadores y para la coloración del vidrio, pero es dominante en la fabricación de los llamados imanes de tierras raras. Científicamente, es común con la abreviatura de NdFeB y sus valores incomparablemente altos en los parámetros de temperatura de curio (310-400), densidad de energía (200-440), intensidad del campo coercitivo (campo magnético, 750-2000) y densidad de flujo remanente (1,0-1,4).

En el uso popular, estos imanes extremadamente potentes también se denominan superimanes o incluso imanes de la muerte. Este letal epíteto se debe, entre otras cosas, a los frecuentes accidentes causados por la manipulación, el procesamiento y el uso desatentos e inadecuados de estos potentes imanes, especialmente en el ámbito privado. Se oye y lee una y otra vez sobre contusiones, lesiones y destrucción de soportes de datos como disquetes, tarjetas EC y de crédito o marcapasos debido a la inmensa atracción de los imanes NdFeB. Las virutas y el polvo producidos durante el procesamiento también pueden inflamarse fácilmente. 

Precauciones, control y atención durante el almacenamiento, manipulación y acceso

Cuando se almacene y se guarde junto con otras sustancias, se debe procurar que el neodimio no entre en contacto con oxígeno y nitrógeno y se proteja de la humedad. En Alemania también está prohibido almacenar neodimio junto con medicamentos, productos alimenticios y piensos, sustancias inflamables, tóxicas, radiactivas, explosivas, inflamables, comburentes y autorreactivas, gases y aerosoles, así como con nitrato de amonio y peróxidos orgánicos.

Al eliminar el neodimio y los imanes de NdFeB, hay que tener en cuenta que se trata de residuos peligrosos con arreglo al Reglamento sobre la lista de residuos, y los residuos deben introducirse para su reutilización en contenedores de residuos de sales metálicas regenerables. En el procesamiento del sólido inflamable neodimio, también se recomienda el uso de ropa protectora y máscaras respiratorias en general, las llamas abiertas y las fuentes de ignición, así como fumar está estrictamente prohibido.

Como también se utilizan ampliamente como juguetes y artículos de decoración, los fabricantes y distribuidores también advierten con regularidad y con insistencia sobre los riesgos de ingestión accidental y perforación intestinal potencialmente mortal. Debido a este mayor riesgo, especialmente para los niños, los dos estados, Australia y Nueva Zelanda, prohibieron por completo la importación y el comercio de este tipo de imanes de juguete en 2012 y 2013. 

Un resultado de la cooperación internacional: invención, creación y uso

Sin embargo, si se observan las advertencias y instrucciones de seguridad básicas enumeradas en el último párrafo, los imanes de NdFeB, que se presentaron al público por primera vez en 1982 como resultado de una cooperación entre la empresa automovilística estadounidense General Motors y el grupo japonés Sumitomo, pueden utilizarse sin problemas. Sin embargo, nunca deben soldarse; para pegarlos son más adecuados los adhesivos de cianoacrilato de unión rápida (instante o super pegamento).

Además de las aplicaciones ya descritas, también se utilizan para fabricar hilos recubiertos de caucho en la ingeniería doméstica, de modelos y mecánica y, por ejemplo, como topes de puertas en el hogar. En la industria textil se utilizan como cierres de moda y discretos para bolsas, en la construcción de muebles como mecanismos de cierre para puertas de armarios y como soportes para tableros de alfileres. También son unas pinzas planas muy estables (las llamadas "tuercas") para tornillos avellanados y de cabeza cilíndrica y como roscas y ganchos. Son un material muy popular entre los artesanos de la construcción metálica, ferial, de tiendas y de mobiliario para sujetar, levantar y anclar piezas de hierro o acero. El bajo peso, las grandes fuerzas de retención, la casi nula pérdida de fuerza magnética, así como la alta resistencia a la intemperie, proporcionan una popularidad adicional al NdFeB. Las temperaturas máximas de aplicación anteriores de 60 a 120 °C se han aumentado recientemente hasta 200 °C mediante la adición de otras tierras raras y lantánidos como el disprosio.

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