稀土 -簡介

稀土是稀土元素(或稱稀土金屬)的簡稱，是17種元索組成的一個金屬大家族，第三副族中的鑭(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)，以及與鑭系(擁有獨特的4f電子軌道)的15個元素密切相關的兩個元素—鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。

‘稀土’是由18世紀末被發(fā)現(xiàn)時而得名，當時認為它們很稀貴，其氧化物又有難溶于水的“土性”，故稱為稀土?，F(xiàn)在看來，稀土在地殼中的重量百分含量(克拉克值)比銅、鉛、鋅、銀等常見金屬元素還要高，性質也不像土，而是一組性質十分活潑的金屬，但“稀土”這個奇特的名稱卻被沿用至今。

我國是舉世公認的稀土資源大國。稀土工業(yè)和稀土應用是從本世紀60年代開始伴隨著世界性的新技術潮流而迅猛崛起的一項新興產業(yè)。稀土和稀土應用產品已深入到我們生活的各個領域。

從1794年發(fā)現(xiàn)第一個稀土元素釔，到1972年發(fā)現(xiàn)自然界的稀土元素钷，歷經178年，人們才把17種稀土元索全部在自然界中找到。今年由于工業(yè)提純和冶煉技術的發(fā)展，除元素钷以外，都能獲得高純的稀土氧化物和稀土金屬。稀土的應用也隨著科技的發(fā)展從初級到高級，從19世紀末應用稀土制造汽燈紗罩、打火石和弧光燈碳棒等初級應用產品發(fā)展到現(xiàn)在把稀土廣泛應用于彩電熒光屏、三基色節(jié)能燈、綠色高能充電電池、汽車尾氣凈化催化劑、電腦驅動器、核磁共振成像儀、固體激光器、光纖通訊和磁懸浮列車等高科技領域。

我國是稀土資源最豐富的國家，稀土儲量和產量均居世界首位，在19個省市自治區(qū)都發(fā)現(xiàn)有稀土礦藏，而且礦物品種齊全。從北京沿京包鐵路西行約800公里，就到了我國著名的草原鋼城-內蒙古包頭市，再向北行150公里，能看到一座奇特的礦山，這就是舉世聞名的白云鄂博礦(“白云鄂博”在內蒙古語中是“富麗雄偉”的意思)，它不但是座巨大的鐵礦山(包鋼鋼鐵原料基地)，還是世界最大的稀土礦山，稀土儲量幾乎占世界總儲量的一半(以輕稀土為主)，而且因稀土與鐵共生?？梢噪S鐵開采綜合回收利用，生產成本低，市場競爭力強。在四川涼山州和山東微山地區(qū)蘊藏著優(yōu)質氟碳鈰鑭型輕稀土礦。廣東和臺灣沿海有豐富的獨居石型稀土礦。特別令世人矚目的是在我國南嶺地區(qū)，包括江西、廣東、福建、湖南、廣西等省(自治區(qū))蘊藏著我國所特有而又極為豐富的離子型稀土礦，它們所富含的釔、鋱等中重稀土儲量占世界一半以上。

稀土 -分組

稀土元素通常分為二組：

1)輕稀土(又稱鈰組)：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。

2)重稀土(又稱釔組)：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。

鈰組與釔組之別，是因為礦物經分離得到的稀土混合物中，常以鈰或釔比例多的而得名。

稀土 -名稱由來

稀土一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，當時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土;把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。

這些稀土元素的發(fā)現(xiàn)，從1794年芬蘭人加多林(J.Gadolin)分離出釔到1947年美國人馬林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，歷時150多年。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學家、化學家、冶金學家等發(fā)現(xiàn)制取的。钷是美國人馬林斯基、格蘭德寧(L.E.Glendenin)和科列爾(C.D.Coryell)用離子交換分離，在鈾裂變產物的稀土元素中獲得的。過去認為自然界中不存在钷，直到1965年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。

稀土 -性質與應用

大多數(shù)稀土金屬呈現(xiàn)順磁性。釓在0℃時比鐵具更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。

稀土金屬已廣泛應用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環(huán)境保護、農業(yè)等領域。應用稀土可生產熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。

我國擁有豐富的稀土礦產資源，成礦條件優(yōu)越，堪稱得天獨厚，探明的儲量居世界之首，為發(fā)展我國稀土工業(yè)提供了堅實的基礎。

稀土 -主要特點

稀土元素在地殼中平均含量為165.35×10-6(黎彤，1976)。在自然界中稀土元素主要以單礦物形式存在，目前世界上已發(fā)現(xiàn)的稀土礦物和含稀土元素的礦物有250多種，其中稀土含量ΣREE>5.8%的有50～65種，可視為稀土獨立的礦物。重要的稀土礦物主要為氟碳酸鹽和磷酸鹽。稀土礦物總的特點：一是缺少硫化物和硫酸鹽(只有極個別的)，這說明稀土元素具有親氧性;二是稀土的硅酸鹽主要是島狀，沒有層狀、架狀和鏈狀構造;三是部分稀土礦物(特別是復雜的氧化物及硅酸鹽)呈現(xiàn)非晶質狀態(tài);四是稀土礦物的分布，在巖漿巖及偉晶巖中以硅酸鹽及氧化物為主，在熱液礦床及風化殼礦床中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主。富釔的礦物大部分都賦存在花崗巖類巖石和與其有關的偉晶巖、氣成熱液礦床及熱液礦床中;五是稀土元素由于其原子結構、化學和晶體化學性質相近而經常共生在同一個礦物中，即鈰族稀土和釔族稀土元素常共存在一個礦物中，但這類元素并非等量共存，有些礦物以含鈰族稀土為主，有些礦物則以釔族為主。

在目前已發(fā)現(xiàn)的250多種稀土礦物和含稀土元素的礦物，適合現(xiàn)今選冶條件的工業(yè)礦物僅有10余種：

1)含鈰族稀土(鑭、鈰、釹)的礦物：氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰鈣礦、氟碳鋇鈰礦和獨居石。

2)富釤及釓的礦物：硅鈹釔礦、鈮釔礦、黑稀金礦。

3)含釔族稀土(釔、鏑、鉺、銩等)的礦物：磷釔礦、氟碳鈣釔礦、釔易解石、褐釔鈮礦、黑稀金礦。

稀散元素在自然界里主要以分散狀態(tài)賦存在有關的金屬礦物中，如閃鋅礦一般都富含鎘、鍺、鎵、銦等，個別還含有鉈、硒與碲;黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦經常富含鉈、硒及碲，個別的還富含銦與鍺;方鉛礦也常富含銦、鉈、硒及碲;輝鉬礦和斑銅礦富含錸，個別的還富含硒;黃鐵礦常富含鉈、鎵、硒、碲等。

目前，雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物，但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開采的獨立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)模都不大。