文章源于地質(zhì)雜記
稀有金屬根據(jù)各種元素的物理和化學(xué)性質(zhì)，賦存狀態(tài)，生產(chǎn)工藝以及其他一些特征，一般從技術(shù)上分為以下五類：
①稀有輕金屬 包括鋰、銣、銫、鈹。比重較小，化學(xué)活性強。
②稀有難熔金屬 包括鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鎢。熔點較高，與碳、氮、硅、硼等生成的化合物熔點也較高。
③稀有分散金屬 簡稱稀散金屬，包括鎵、銦、鉈、鍺、錸以及硒、碲。大部分賦存于其他元素的礦物中。
④稀有稀土金屬 簡稱稀土金屬，包括鈧、釔及鑭系元素。它們的化學(xué)性質(zhì)非常相似，在礦物中相互伴生。
⑤稀有放射性金屬 包括天然存在的鈁、鐳、釙和錒系金屬中的錒、釷、鏷、鈾，以及人工制造的锝、钷、錒系其他元素和104至107號元素。
上述分類是不十分嚴(yán)格的。有些稀有金屬既可以列入這一類,又可列入另一類。例如錸可列入稀散金屬,也可列入稀有難熔金屬。
稀有金屬：因為地殼中含量較少，或者比較分散，人們又稱之為“稀有金屬”。如鈮、鉭、鋯、镥、金、鐳、鉿、鈾等
稀土金屬：
一、稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個元素。
“稀土”一詞是十八世紀(jì)沿用下來的名稱，因為當(dāng)時用于提取這類元素的礦物比較稀少，而且獲得的氧化物難以熔化，也難以溶于水，也很難分離，其外觀酷似“土壤”，而稱之為稀土。稀土元素分為“輕稀土元素”和“重稀土元素”：
“輕稀土元素”指原子序數(shù)較小的鈧Sc、釔Y和鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu。
“重稀土元素”原子序數(shù)比較大的釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu。
二、稀土資源及儲備狀況
由于稀土元素性質(zhì)活躍，使它成為親石元素，地殼中還沒有發(fā)現(xiàn)它的天然金屬無水或硫化物，最常見的是以復(fù)雜氧化物、含水或無水硅酸鹽、含水或無水磷酸鹽、磷硅酸鹽、氟碳酸鹽以及氟化物等形式存在。由于稀土元素的離子半徑、氧化態(tài)和所有其它元素都近似，因
此在礦物中它們常與其它元素一起共生。
我國稀土資源占世界稀土資源的80%，以氧化物(REO)計達3600萬噸，遠景儲量實際是1億噸。
我國稀土資源分南北兩大塊。
——北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素；
——南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。
我國的稀土工業(yè)也分為南北兩大生產(chǎn)體系。
——北方以包鋼稀土高科公司和甘肅稀土公司為軸心，構(gòu)成了以包頭稀土資源為主，四川資源為輔的輕稀土產(chǎn)品生產(chǎn)體系。骨干企業(yè)有核工業(yè)202廠、包頭鹿西羅納稀土有限公司、包頭市和發(fā)稀土廠、包頭市稀土冶煉廠、哈爾濱稀土材料廠、四川稀土材料廠、四川什邡吉大化工廠、安寧河稀土冶煉廠等。主要產(chǎn)品有稀土精礦、稀土硅鐵合金、混合稀土化合物、富集物、混合金屬等。稀土精礦的生產(chǎn)能力和處理、加工能力達50 000噸(REO—氧化物計算)。
——南方以上海躍龍有色金屬有限公司為龍頭，構(gòu)成了以江西、廣東兩省離子型稀土資源為主的中重稀土生產(chǎn)體系。骨干企業(yè)有廣州珠江冶煉廠、廣東陽江稀土廠、江蘇新威集團、江蘇溧陽方正稀土總廠、江陰加華稀土冶煉廠、江蘇江飛稀土冶煉廠、江西龍南稀土公司、江西尋烏稀土公司、江西省稀土公司、江西核工業(yè)713礦等。主要產(chǎn)品為各種高純單一稀土化合物和金屬、富集物、混合金屬和合金。分離總規(guī)模已超過10 000噸，并開始大規(guī)模加工分離北方輕稀土原料。
三、稀土元素的應(yīng)用范圍
目前稀土元素的應(yīng)用蓬勃發(fā)展，已擴展到科學(xué)技術(shù)的各個方面，尤其現(xiàn)代一些新型功能性材料的研制和應(yīng)用，稀土元素已成為不可缺少的原料。
1、稀土元素在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用
——農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：目前發(fā)展有稀土農(nóng)學(xué)、稀土土壤學(xué)、稀土植物生理學(xué)、稀土衛(wèi)生毒理學(xué)和稀土微量分析學(xué)等學(xué)科。稀土作為植物的生長、生理調(diào)節(jié)劑，對農(nóng)作物具有增產(chǎn)、改善品質(zhì)和抗逆性三大特征；同時稀土屬低毒物質(zhì)，對人畜無害，對環(huán)境無污染；合理使用稀土，可使農(nóng)作物增強抗旱、抗?jié)澈涂沟狗芰?。?dāng)前我國農(nóng)田施用稀土面積達5 000—7 000萬畝/年，為國家增產(chǎn)糧、棉、豆、油、糖等6—8億公斤，直接經(jīng)濟效益為10—15億元，年消費稀土1 100—1 200噸。
——冶金工業(yè)領(lǐng)域：稀土在冶金工業(yè)中應(yīng)用量很大，約占稀土總用量的1/3。稀土元素容易與氧和硫生成高熔點且在高溫下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，鋼水中加入稀土，可起脫硫脫氧改變夾雜物形態(tài)作用，改善鋼的常、低溫韌性、斷裂性、減少某些鋼的熱脆性并能改善加熱工性和焊接件的牢固性。
稀土在鑄鐵中作為石墨球化劑、形核劑核對有害元素的控制劑，提高鑄件質(zhì)量，對鑄件的機械性能有很大改善，主要用于鋼錠模、軋錕、鑄管和異型件四個方面。
在有色合金方面應(yīng)用，對以有色金屬為基的各種合金都有良好的作用，改善合金的物理和機械性能。應(yīng)用最多的使鋁、鎂、銅三個系列。
——石油化工領(lǐng)域：稀土用于石油裂化工業(yè)中的稀土分子篩裂化催化劑，特點是活性高、選擇性好、汽油的生產(chǎn)率高。稀土在這方面的用量很大。
——玻璃工業(yè)領(lǐng)域：稀土在玻璃工業(yè)中有三個應(yīng)用：玻璃著色、玻璃脫色和制備特種性能的玻璃。用于玻璃著色的稀土氧化物有釹(粉紅色并帶有紫色光澤)、鐠玻璃為綠色(制造濾光片)等；二氧化鈰可將玻璃中呈黃綠色的二價鐵氧化為三價而脫色，避免了過去使用砷氧化物的毒性，還可以加入氧化釹進行物理脫色；稀土特種玻璃如鈰玻璃(防輻射玻璃)、鑭玻璃(光學(xué)玻璃)。
——陶瓷工業(yè)領(lǐng)域：稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，減少釉和破裂并使其具有光澤。稀土更主要用做陶瓷的顏料，由于稀土元素有未充滿的4f電子，可以吸收或發(fā)射從紫外、可見到紅外光區(qū)不同波長的光，發(fā)射每種光區(qū)的范圍小，導(dǎo)致陶瓷的顏色更柔和、純正，色調(diào)新穎，光潔度好。如黃色、紫羅蘭色、綠色、桃紅色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物可以制造耐高溫透明陶瓷(應(yīng)用于激光等領(lǐng)域)、耐高溫坩堝(冶金)。
——電光源工業(yè)領(lǐng)域：稀土作為熒光燈的發(fā)光材料，是節(jié)能性的光源，特點是光效好、光色好、壽命長。比白熾燈可節(jié)電75—80%。
2、稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用
——顯示器的發(fā)光材料：稀土元素中釔、銪是紅色熒光粉的主要原料，廣泛應(yīng)用于彩色電視機、計算機及各種顯示器。目前，我國年產(chǎn)彩電紅粉300—400噸，計算機顯示器紅粉50—100噸，以滿足國產(chǎn)3 500萬支彩顯管和近百萬支顯示器的需求。
——磁性材料：釹、釤、鐠、鏑等是制造現(xiàn)代超級永磁材料的主要原料，其磁性高出普通永磁材料4—10倍，廣泛應(yīng)用于電視機、電聲、醫(yī)療設(shè)備、磁懸浮列車及軍事工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)專家預(yù)測，本世紀(jì)末此類材料產(chǎn)值將達到35億美元。我市南開大學(xué)研究開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的釹鐵硼永磁材料就屬此類，現(xiàn)正與肯達集團合作進行產(chǎn)業(yè)化。
——儲氫材料：稀土與過渡元素的金屬間化合物MMNi5(MM為混合稀土金屬)和LaNi5是優(yōu)良的吸氫材料，被稱為氫海綿。其最為成功的應(yīng)用是制造二次電池——金屬氫化物電池，即鎳氫電池。其等體積充電容量是目前廣泛使用的鎳鎘電池的2倍，充放電循環(huán)壽命和輸出電壓與鎳鎘電池一樣，但沒有了鎘污染。我市南開大學(xué)在儲氫材料研究開發(fā)上有很大優(yōu)勢，通過863項目，和平海灣公司已開始了鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化工作。
——激光材料：稀土離子是固體激光材料和無機液體激光材料的最主要的激活劑，其中以摻Nd3+的激光材料研究得最多，除釔鋁石榴石(YAG)、鋁酸釔(YAP)玻璃等基質(zhì)外，高稀土濃度激光材料可能稱為特殊應(yīng)用的材料。
——精密陶瓷：氧化釔部分穩(wěn)定的氧化鎬是性能十分優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷，可制作各種特殊用途的刀剪；可以制作汽車發(fā)動機，因其具有高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性能好、在1 650℃下工作強度不降低，導(dǎo)致發(fā)動機馬力大、省燃料等優(yōu)點。
——催化劑：稀土除用于制造石油裂化催化劑外，廣泛應(yīng)用于很多化學(xué)反應(yīng)，如稀土氧化物L(fēng)aO3、Nd2O3和Sm2O3用于環(huán)己烷脫氫制苯，用LnCoO3代替鉑催化氧化氨制硝酸。并在合成異戊橡膠、順丁橡膠的生產(chǎn)中作為催化劑。
汽車尾氣需要將CH、CO氧化，對NOX進行還原處理，以解決目前城市空氣污染問題。稀土元素是汽車尾氣凈化催化劑的主要原料。我市化工研究院在這方面有很強的優(yōu)勢，可推動形成一個汽車尾氣凈化器產(chǎn)品。
——高溫超導(dǎo)材料：近幾年研究表明，許多單一稀土氧化物及其某些混合稀土氧化物是高溫超導(dǎo)材料的重要原料。一旦高溫超導(dǎo)材料進入實用，整個世界將起翻天覆地的變化。目前，我國在稀土超導(dǎo)材料的成材研究方面取得了有意義的突破。
END
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