稀土材料第1章

1、稀土材料稀土材料The Rare Earth materials第第1 1章章 緒論緒論稀土元素、資源及其材料應(yīng)用稀土元素、資源及其材料應(yīng)用1 1 稀土元素概述稀土元素概述一一. .稀土元素稀土元素(Rare Earth Element)(Rare Earth Element)用用“RERE”表示表示 在門捷列夫元素周期表的第六周期的在門捷列夫元素周期表的第六周期的AA族鋇族鋇(Ba)(Ba)和和BB族鉿族鉿(H(Hf) )元素之間元素之間, ,存在一個系列元素存在一個系列元素。它們位于第它們位于第六周期的六周期的BB族族。它們的特征是在內(nèi)層的它們的特征是在內(nèi)層的4f4f軌道內(nèi)逐一填軌道內(nèi)逐一

2、填充電子充電子。也就是原子序數(shù)為：也就是原子序數(shù)為：57La57La71Lu71Lu的的1515個個LnLn系系元素元素, ,用符號用符號LnLn表示表示. .包括鑭包括鑭La57,La57,鈰鈰Ce58,Ce58,鐠鐠Pr59,Pr59,釹釹Nd60,Nd60,钷钷* *Pm61,Pm61,釤釤Sm62,Sm62,銪銪Eu63,Eu63,釓釓Gd64,Gd64,鋱鋱Tb65,Tb65,鏑鏑Dy66,Dy66,鈥鈥Ho67,Ho67,鉺鉺Er68,Er68,銩銩Tm69,Tm69,鐿鐿Yb70,Yb70,镥镥Lu71.Lu71.共共1515個元素。個元素。二二.Ln.Ln系收縮現(xiàn)象系收縮現(xiàn)象

3、Ln Ln系收縮系收縮: : 指指LnLn系元素隨著原子序數(shù)的增加系元素隨著原子序數(shù)的增加, ,原子半徑和原子半徑和離子半徑在總的趨勢上有所縮小的現(xiàn)象離子半徑在總的趨勢上有所縮小的現(xiàn)象.(.(從從LaLuLaLu的半徑總共縮小的半徑總共縮小14.3pm14.3pm左右左右) )。 Ln Ln系收縮導(dǎo)致兩個重要的結(jié)果系收縮導(dǎo)致兩個重要的結(jié)果: : 其一是釔其一是釔Y Y3+3+(88pm)(88pm)在離子半徑的序列中落在在離子半徑的序列中落在鉺鉺ErEr3+3+(88.1pm)(88.1pm)的附近的附近, ,因而使釔在自然界中常因而使釔在自然界中常與鑭系元素共生而成為稀土元素中的一員。其二與

4、鑭系元素共生而成為稀土元素中的一員。其二是使是使LnLn系后面各族過渡元素的原子半徑和離子半系后面各族過渡元素的原子半徑和離子半徑徑, ,分別與相應(yīng)同族上面一個元素原子半徑和離分別與相應(yīng)同族上面一個元素原子半徑和離子半徑非常接近。子半徑非常接近。 稀土元素的分組：稀土元素的分組：可根據(jù)研究者的研究目的和目標(biāo)要求不同可根據(jù)研究者的研究目的和目標(biāo)要求不同, ,而而有不同的分組方法。有不同的分組方法。如以族中主量元素命名分為如以族中主量元素命名分為: :鈰族和釔族稀土鈰族和釔族稀土; ;也有根據(jù)元素原子量的大小把稀土分為也有根據(jù)元素原子量的大小把稀土分為; ;輕輕Ln,Ln,中中LnLn和重和重Ln

5、Ln系系三組。三組。 按照稀土元素的物理與化學(xué)性質(zhì)的微小差異按照稀土元素的物理與化學(xué)性質(zhì)的微小差異和稀土礦物的形成特點和稀土礦物的形成特點,16,16個稀土元素劃分為輕個稀土元素劃分為輕稀土稀土(Ce(Ce組組) )和重稀土和重稀土(Y(Y組組) )兩組。這種方法是：兩組。這種方法是：以釓以釓(Gd)(Gd)元素為界線元素為界線,Gd,Gd前面的前面的LaLa、CeCe、PrPr、NdNd、* *PmPm、SmSm、Eu7Eu7個元素為輕稀土個元素為輕稀土(Ce(Ce組組) )元素；元素；GdGd后后面的面的GdGd、TbTb、DyDy、HoHo、ErEr、TmTm、YbYb、LuLu、和、和

6、Y 9Y 9個為重稀土個為重稀土(Y(Y組組) )元素。元素。根據(jù)稀土元素的分離工藝根據(jù)稀土元素的分離工藝, ,可以把可以把1616個稀土元個稀土元素分成鈰素分成鈰(Ce)(Ce)組組, ,鋱鋱(Tb)(Tb)組和組和(Y)(Y)組三組組三組。 1.1.2 鈰族和釔族 蘇鏘院士提出： 鈰族：鑭至銪 釔族：釓至镥和釔三三. .稀土元素的發(fā)現(xiàn)與命名稀土元素的發(fā)現(xiàn)與命名從從Y(1794Y(1794年年)Ce(1803)Ce(1803年年),),發(fā)現(xiàn)釔土和鈰土開始計算發(fā)現(xiàn)釔土和鈰土開始計算: :18141814年年(Ce,(Ce,紀(jì)念當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的谷神星紀(jì)念當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的谷神星)1839)1839184118

7、41年年(La,(La,希臘語的意思是隱藏者希臘語的意思是隱藏者)1843)1843年年(Y,(Y,來自小鎮(zhèn)來自小鎮(zhèn)Ytterby)Ytterby)18781878年年(Tb,Er,Yb,(Tb,Er,Yb,來自小鎮(zhèn)來自小鎮(zhèn)Ytterby)1879Ytterby)1879年年(Sm,(Sm,以俄羅斯人命名的鈹釔礦以俄羅斯人命名的鈹釔礦SamarskiteSamarskite中提取命名的中提取命名的;Tm,;Tm,以斯堪的納維亞的古老名稱以斯堪的納維亞的古老名稱ThuleThule命名的命名的;Ho,;Ho,以瑞典的首以瑞典的首都斯德哥爾摩都斯德哥爾摩StockholStockhol命名的命名的

8、)1880)1880年年(Gd,(Gd,以以J JGadolinGadolin的名字命名的的名字命名的)1885)1885年年(Nd,(Nd,希臘語的意思是希臘語的意思是新的孿生子新的孿生子; ;PrPr希臘語的意思是綠色的孿生子希臘語的意思是綠色的孿生子)1886)1886年年(Dy,(Dy,希臘語希臘語的意思是難以接近的的意思是難以接近的)1897)189719011901年年(Eu,(Eu,以歐洲以歐洲EuropeEurope命名的命名的)1907)1907年年(Lu(Lu以巴黎的古老名詞以巴黎的古老名詞LuteriaLuteria命名命名)19471947年年( (* *Pm,Pm,以

9、希臘神話中為人類盜來火種的火神普羅以希臘神話中為人類盜來火種的火神普羅米修斯米修斯PrometheusPrometheus命名的命名的) )從釔土發(fā)現(xiàn)年代計算到從釔土發(fā)現(xiàn)年代計算到19471947年有年有153153年年, ,從鈰元素發(fā)現(xiàn)從鈰元素發(fā)現(xiàn)年代計算到年代計算到19471947年有年有133133年。年。 1717種稀土元素的用途簡介種稀土元素的用途簡介: : 鑭鑭(57La)(57La)鑭的應(yīng)用非常廣泛鑭的應(yīng)用非常廣泛, ,如應(yīng)用于壓電材料、電熱如應(yīng)用于壓電材料、電熱材料、熱電材料、磁阻材料、發(fā)光材料材料、熱電材料、磁阻材料、發(fā)光材料( (藍(lán)粉藍(lán)粉) )、貯氫材料、光學(xué)玻璃、激光材料

10、、各種合金材料貯氫材料、光學(xué)玻璃、激光材料、各種合金材料等。它也應(yīng)用到制備許多有機(jī)化工產(chǎn)品的催化劑等。它也應(yīng)用到制備許多有機(jī)化工產(chǎn)品的催化劑 我國的常樂我國的常樂 益植素是以鑭、鈰為主要成分益植素是以鑭、鈰為主要成分的稀土農(nóng)用產(chǎn)品。的稀土農(nóng)用產(chǎn)品。2020多年的研究和推廣應(yīng)用證明多年的研究和推廣應(yīng)用證明, ,它能促進(jìn)作物生根、發(fā)芽和葉綠素的增加它能促進(jìn)作物生根、發(fā)芽和葉綠素的增加, ,提高提高作物的光合效率作物的光合效率, ,促進(jìn)作物對磷等元素的吸收促進(jìn)作物對磷等元素的吸收, ,因因而可使多種作物增產(chǎn)和改善品質(zhì)。既能單獨使用而可使多種作物增產(chǎn)和改善品質(zhì)。既能單獨使用, ,也可與多種化肥、除草劑

11、、農(nóng)藥或微量也可與多種化肥、除草劑、農(nóng)藥或微量 元素復(fù)元素復(fù)合使用。光轉(zhuǎn)換農(nóng)用薄膜也用到鑭合使用。光轉(zhuǎn)換農(nóng)用薄膜也用到鑭, ,在國外在國外, ,科學(xué)科學(xué)家把鑭對作物的作用賦與家把鑭對作物的作用賦與“超級鈣超級鈣”的美稱。的美稱。鈰鈰(58Ce) (58Ce) 鈰廣泛應(yīng)用于鈰廣泛應(yīng)用于:(1):(1)鈰作為玻璃添加劑鈰作為玻璃添加劑, ,能吸收紫外線能吸收紫外線與紅外線與紅外線, ,已被大量應(yīng)用于汽車玻璃。不僅能防紫外線已被大量應(yīng)用于汽車玻璃。不僅能防紫外線, ,還可降低車內(nèi)溫度還可降低車內(nèi)溫度, ,節(jié)約空調(diào)用電。從節(jié)約空調(diào)用電。從19971997年起年起, ,日本汽日本汽車玻璃全加入車玻璃全加

12、入CeOCeO2 2,1996,1996年用于汽車玻璃的氧化鈰至少有年用于汽車玻璃的氧化鈰至少有20002000噸噸, ,美國約美國約10001000噸。噸。(2)(2)目前正將鈰應(yīng)用到汽車尾氣目前正將鈰應(yīng)用到汽車尾氣凈化催化劑中凈化催化劑中, ,可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中?？捎行Х乐勾罅科噺U氣排到空氣中。美國在這方面的消費量占稀土總消費量的美國在這方面的消費量占稀土總消費量的1 1/ /3 3強(qiáng)。強(qiáng)。(3)(3)硫硫化鈰可以取代鉛、鎘等對環(huán)境和人類有害的金屬應(yīng)用到化鈰可以取代鉛、鎘等對環(huán)境和人類有害的金屬應(yīng)用到顏料中顏料中, ,可對塑料著色和用于涂料、油墨和紙張等行業(yè)可對塑料著色和用

13、于涂料、油墨和紙張等行業(yè)目前領(lǐng)先的是法國羅納普朗克公司。目前領(lǐng)先的是法國羅納普朗克公司。(4)Ce:LiSAF(4)Ce:LiSAF激光激光系統(tǒng)是美國研制出來的固體激光器系統(tǒng)是美國研制出來的固體激光器, ,通過監(jiān)測色氨酸濃通過監(jiān)測色氨酸濃度可用于探查生物武器和用于醫(yī)學(xué)。鈰應(yīng)用領(lǐng)域非常廣度可用于探查生物武器和用于醫(yī)學(xué)。鈰應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。如拋光粉、儲氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷泛。如拋光粉、儲氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、鈰碳化硅磨料、燃料電池原料、汽電容器、壓電陶瓷、鈰碳化硅磨料、燃料電池原料、汽油催化劑、某些永磁材料、合金鋼及有色金屬等油催化劑、某些永磁材料、合金鋼及

14、有色金屬等。鐠鐠(59Pr)(59Pr) 鐠是用量較大的稀土元素鐠是用量較大的稀土元素, ,其主要用于玻璃、其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。陶瓷和磁性材料中。(1)(1)鐠被廣泛應(yīng)用于建筑陶鐠被廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷和日用陶瓷中瓷和日用陶瓷中, ,其與陶瓷釉混合制成色釉其與陶瓷釉混合制成色釉, ,也可也可單獨作釉下顏料單獨作釉下顏料, ,制成的顏料呈淡黃色制成的顏料呈淡黃色, ,色調(diào)純正、色調(diào)純正、淡雅。淡雅。(2)(2)用于制造永磁體。選用廉價的鐠釹金用于制造永磁體。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬制造永磁材料屬代替純釹金屬制造永磁材料, ,其抗氧性能和機(jī)其抗氧性能和機(jī)械性能明顯提高械性能明顯提

15、高, ,可加工成各種形狀的磁體。廣可加工成各種形狀的磁體。廣泛應(yīng)用于各類電子器件和馬達(dá)上。泛應(yīng)用于各類電子器件和馬達(dá)上。(3)(3)用于石油用于石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y Y型沸石分型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑子篩中制備石油裂化催化劑, ,可提高催化劑的活可提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。我國性、選擇性和穩(wěn)定性。我國7070年代開始投入工業(yè)年代開始投入工業(yè)使用使用, ,用量不斷增大。用量不斷增大。(4)(4)鐠還可用于磨料拋光。鐠還可用于磨料拋光。另外另外, ,鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來越廣。鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來越廣。釹釹(60Nd)(60N

16、d)金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料。釹鐵硼金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料。釹鐵硼磁體磁能積高磁體磁能積高, ,被稱作當(dāng)代被稱作當(dāng)代“永磁之王永磁之王”, ,其優(yōu)異其優(yōu)異的性能廣泛用于電子、機(jī)械等行業(yè)。的性能廣泛用于電子、機(jī)械等行業(yè)。磁譜儀的磁譜儀的研制成功研制成功, ,標(biāo)志著我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已標(biāo)志著我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已跨入世界一流水平。釹還應(yīng)用于有色金屬材料?？缛胧澜缫涣魉?。釹還應(yīng)用于有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加在鎂或鋁合金中添加1.51.52.5%2.5%釹釹, ,可提高合金的可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性高溫性能、氣密性和耐腐蝕性, ,廣泛用作航空航天廣

17、泛用作航空航天材料。另外材料。另外, ,摻釹的釔鋁石榴石產(chǎn)生短波激光束摻釹的釔鋁石榴石產(chǎn)生短波激光束, ,在工業(yè)上廣泛用于厚度在在工業(yè)上廣泛用于厚度在10mm10mm以下薄型材料的焊以下薄型材料的焊接和切削。在醫(yī)療上接和切削。在醫(yī)療上, ,摻釹釔鋁石榴石激光器代替摻釹釔鋁石榴石激光器代替手術(shù)刀用于摘除手術(shù)或消毒創(chuàng)傷口。釹也用于玻手術(shù)刀用于摘除手術(shù)或消毒創(chuàng)傷口。釹也用于玻璃和陶瓷材料的著色以及橡膠制品的添加劑。璃和陶瓷材料的著色以及橡膠制品的添加劑。钷钷(61(61* *Pm)Pm)钷為核反應(yīng)堆生產(chǎn)的人造放射性元素。钷的主要用途有钷為核反應(yīng)堆生產(chǎn)的人造放射性元素。钷的主要用途有(1)(1)可作熱

18、源。為真空探測和人造衛(wèi)星提供輔助能量?？勺鳠嵩?。為真空探測和人造衛(wèi)星提供輔助能量。(2)Pm(2)Pm147147放出能量低的放出能量低的射線射線, ,用于制造钷電池。作為導(dǎo)彈用于制造钷電池。作為導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器及鐘表的電源。此種電池體積小制導(dǎo)儀器及鐘表的電源。此種電池體積小, ,能連續(xù)使用數(shù)能連續(xù)使用數(shù)年之久。此外年之久。此外, ,钷還用于便攜式钷還用于便攜式X射線儀、制備熒光粉、射線儀、制備熒光粉、度量厚度以及航標(biāo)燈中。度量厚度以及航標(biāo)燈中。釤釤(62Sm)(62Sm)釤呈淺黃色釤呈淺黃色, ,是做釤鈷系永磁體的原料是做釤鈷系永磁體的原料, ,釤鈷磁體是最早釤鈷磁體是最早得到工業(yè)應(yīng)用的稀土磁體

19、。得到工業(yè)應(yīng)用的稀土磁體。2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代前期發(fā)明了年代前期發(fā)明了SmCoSmCo5 5系系, ,后期發(fā)明了后期發(fā)明了SmSm2 2CoCo1717系?，F(xiàn)在是以后者的需求為主。系?，F(xiàn)在是以后者的需求為主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高, ,從成本方面考慮從成本方面考慮, ,主要使用主要使用95%95%左右的產(chǎn)品。此外左右的產(chǎn)品。此外, ,氧化釤還用于陶瓷電容器氧化釤還用于陶瓷電容器和催化劑方面。另外和催化劑方面。另外, ,釤還可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材釤還可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料料, ,屏敝材料和控制材料屏敝材料和控制材料, ,使核裂變產(chǎn)生

20、巨大的能量得以安使核裂變產(chǎn)生巨大的能量得以安全利用。全利用。 銪銪(63Eu)(63Eu)EuEu2 2O O3 3大部分用于熒光粉。大部分用于熒光粉。EuEu3+3+用于紅色熒光粉的激活用于紅色熒光粉的激活劑劑,Eu,Eu2+2+用于藍(lán)色熒光粉?，F(xiàn)在用于藍(lán)色熒光粉?，F(xiàn)在Y Y2 2O O2 2S:EuS:Eu3+3+是發(fā)光效率、涂是發(fā)光效率、涂敷穩(wěn)定性、回收成本等最好的熒光粉。再對提高發(fā)光效敷穩(wěn)定性、回收成本等最好的熒光粉。再對提高發(fā)光效率和對比度等技術(shù)的改進(jìn)率和對比度等技術(shù)的改進(jìn), ,正在被廣泛應(yīng)用。近年氧化銪正在被廣泛應(yīng)用。近年氧化銪還用于新型還用于新型X X射線醫(yī)療診斷系統(tǒng)的受激發(fā)射熒

21、光粉。射線醫(yī)療診斷系統(tǒng)的受激發(fā)射熒光粉。 Eu Eu2 2O O3 3還可用于制造有色鏡片和光學(xué)濾光片還可用于制造有色鏡片和光學(xué)濾光片, ,用于磁泡用于磁泡貯存器件貯存器件, ,在原子反應(yīng)堆的控制材料、屏敝材料和結(jié)構(gòu)材在原子反應(yīng)堆的控制材料、屏敝材料和結(jié)構(gòu)材料中也一展身手料中也一展身手。釓釓(64Gd)(64Gd)釓在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中將起重要作用。釓在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中將起重要作用。主要用途有主要用途有:(1):(1)其水溶性順磁絡(luò)合物在醫(yī)療上可提高其水溶性順磁絡(luò)合物在醫(yī)療上可提高人體的核磁共振人體的核磁共振(NMR)(NMR)成像信號。成像信號。(2)(2)硫氧化物可用作特硫氧化物可用作特殊亮度的

22、示波管和殊亮度的示波管和x x射線熒光屏的基質(zhì)柵網(wǎng)。射線熒光屏的基質(zhì)柵網(wǎng)。(3)(3)在釓鎵在釓鎵石榴石中的釓對于磁泡記憶存儲器是理想的單基片。石榴石中的釓對于磁泡記憶存儲器是理想的單基片。 (4) (4)在無在無CamotCamot循環(huán)限制時循環(huán)限制時, ,可用作固態(tài)磁致冷介質(zhì)?？捎米鞴虘B(tài)磁致冷介質(zhì)。(5)(5)用作控制核電站的連鎖反應(yīng)級別的抑制劑用作控制核電站的連鎖反應(yīng)級別的抑制劑, ,以保證核以保證核反應(yīng)的安全。反應(yīng)的安全。(6)(6)用作釤鈷磁體的添加劑用作釤鈷磁體的添加劑, ,以保證性能不以保證性能不隨溫度而變化。釓與鑭一起使用隨溫度而變化。釓與鑭一起使用, ,有助于玻璃化區(qū)域的有助

23、于玻璃化區(qū)域的變化和提高玻璃的熱穩(wěn)定性。釓還可用于制造電容器、變化和提高玻璃的熱穩(wěn)定性。釓還可用于制造電容器、X X射線增感屏。射線增感屏。世界上目前正努力開發(fā)釓及其合金在磁致冷方面的應(yīng)世界上目前正努力開發(fā)釓及其合金在磁致冷方面的應(yīng)用用, ,現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展, ,室溫下采用超導(dǎo)磁體、金屬釓室溫下采用超導(dǎo)磁體、金屬釓或其合金為致冷介質(zhì)的磁冰箱已經(jīng)問世?；蚱浜辖馂橹吕浣橘|(zhì)的磁冰箱已經(jīng)問世。鋱鋱(65Tb)(65Tb)鋱的應(yīng)用大多涉及高技術(shù)領(lǐng)域鋱的應(yīng)用大多涉及高技術(shù)領(lǐng)域, ,是技術(shù)密集、知識密是技術(shù)密集、知識密集型的尖端項目集型的尖端項目, ,又是具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的項目。又是具有

24、顯著經(jīng)濟(jì)效益的項目。應(yīng)用領(lǐng)域有應(yīng)用領(lǐng)域有:(1):(1)熒光粉用于三基色熒光粉中的綠粉的熒光粉用于三基色熒光粉中的綠粉的激活劑激活劑, ,如鋱激活的磷酸鹽基質(zhì)、鋱激活的硅酸鹽基質(zhì)如鋱激活的磷酸鹽基質(zhì)、鋱激活的硅酸鹽基質(zhì)鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質(zhì)鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質(zhì), , 激發(fā)態(tài)下均發(fā)出綠色光。激發(fā)態(tài)下均發(fā)出綠色光。(2)(2)磁光貯存材料磁光貯存材料, ,近年來鋱系磁光材料已達(dá)到大近年來鋱系磁光材料已達(dá)到大量生產(chǎn)的規(guī)模量生產(chǎn)的規(guī)模, ,用用TbTbFeFe非晶態(tài)薄膜研制的計算機(jī)非晶態(tài)薄膜研制的計算機(jī)存儲元件存儲元件, ,存儲能力提高存儲能力提高10101515倍。倍。(3)(3)磁光玻璃磁光玻璃

25、, ,含鋱的法拉第旋光玻璃是制造在激光技術(shù)中廣泛含鋱的法拉第旋光玻璃是制造在激光技術(shù)中廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)器、隔離器和環(huán)形器的關(guān)鍵材料應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)器、隔離器和環(huán)形器的關(guān)鍵材料, ,特別特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金的開發(fā)研制是鋱鏑鐵磁致伸縮合金的開發(fā)研制, ,開辟了鋱的新開辟了鋱的新用途用途, ,該合金中有該合金中有1 1/ /2 2成份為鋱和鏑成份為鋱和鏑, ,有時加入鈥有時加入鈥, ,其其余為鐵余為鐵, ,該合金由美國依阿華州阿姆斯實驗室首先該合金由美國依阿華州阿姆斯實驗室首先研制研制, ,當(dāng)置于一個磁場中時當(dāng)置于一個磁場中時, ,其尺寸的變化比一般其尺寸的變化比一般磁性材料變化大磁性材料變化大, ,這

26、種變化可使一些精密機(jī)械運動這種變化可使一些精密機(jī)械運動得以實現(xiàn)得以實現(xiàn), ,鋱鏑鐵主要用于聲納鋱鏑鐵主要用于聲納, ,目前已廣泛用于目前已廣泛用于多種領(lǐng)域多種領(lǐng)域, ,從燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微定從燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微定位到機(jī)械致動器、太空望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和飛機(jī)位到機(jī)械致動器、太空望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和飛機(jī)機(jī)翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域。機(jī)翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域。鏑鏑(66Dy)(66Dy)鏑目前最主要用途是鏑目前最主要用途是(1)(1)作為釹鐵硼系永磁體的作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用添加劑使用, ,在這種磁體中添加在這種磁體中添加23%23%左右的鏑左右的鏑, ,可可提高其矯頑力提高其矯頑力, ,過

27、去鏑的需求量小過去鏑的需求量小, ,但隨著釹鐵硼但隨著釹鐵硼磁體需求的增加磁體需求的增加, ,它成為必要的添加元素它成為必要的添加元素, ,品位必品位必須在須在959599.9%99.9%左右左右, ,需求也在迅速增加。需求也在迅速增加。(2)(2)鏑用鏑用作熒光粉激活劑作熒光粉激活劑,Dy,Dy3+3+是一種有前途的單發(fā)光中心是一種有前途的單發(fā)光中心三基色發(fā)光材料的激活離子三基色發(fā)光材料的激活離子, ,它主要由兩個發(fā)射帶它主要由兩個發(fā)射帶組成組成, ,一為黃光發(fā)射一為黃光發(fā)射, ,另一為藍(lán)光發(fā)射另一為藍(lán)光發(fā)射, ,摻鏑的發(fā)光摻鏑的發(fā)光材料可作為三基色熒光粉。材料可作為三基色熒光粉。(3)(3

28、)鏑是制備超磁致伸鏑是制備超磁致伸縮合金鋱鏑鐵合金的必要的金屬原料縮合金鋱鏑鐵合金的必要的金屬原料, ,能使一些機(jī)能使一些機(jī)械運動的精密活動得以實現(xiàn)。械運動的精密活動得以實現(xiàn)。(4)(4)鏑金屬可用做磁鏑金屬可用做磁光存貯材料光存貯材料, ,具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。(5)(5)用于鏑燈的制備用于鏑燈的制備, ,在鏑燈中采用的工作物質(zhì)是在鏑燈中采用的工作物質(zhì)是碘化鏑碘化鏑, ,這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體積小、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點積小、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點, ,已用于電影、印刷等照明已用于電影、印刷等照明光源。光源。(6)(

29、6)由于鏑元素具有中子俘獲截面積大的特由于鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性性, ,在原子能工業(yè)中用來測定中子能譜或做中子吸在原子能工業(yè)中用來測定中子能譜或做中子吸收劑收劑(7)Dy(7)Dy3 3AlAl5 5O O1212還可用作磁致冷用磁性工作物質(zhì)。還可用作磁致冷用磁性工作物質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, ,鏑的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗟耐冂C的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗟耐卣购脱由?。展和延伸。鈥鈥(67Ho)(67Ho)包鋼稀土研究院采用高溫高真空蒸餾提純技術(shù)包鋼稀土研究院采用高溫高真空蒸餾提純技術(shù), ,研制出高純金屬鈥研制出高純金屬鈥Ho/REHo/RE99.9%99.9%。 目前鈥的主要用途

30、有目前鈥的主要用途有: : (1) (1)用作金屬鹵素?zé)籼砑觿┯米鹘饘冫u素?zé)籼砑觿? ,它是氣體放電燈它是氣體放電燈, ,特特點是在燈泡里充有各種不同的點是在燈泡里充有各種不同的REXREX3 3。目前主要使用。目前主要使用REIREI3 3, ,在氣體放電時發(fā)出不同的譜線光色。在鈥燈在氣體放電時發(fā)出不同的譜線光色。在鈥燈中采用的工作物質(zhì)是中采用的工作物質(zhì)是HoIHoI3 3, ,在電弧區(qū)可獲得較高的在電弧區(qū)可獲得較高的金屬原子濃度金屬原子濃度, ,從而大大提高了輻射效能。從而大大提高了輻射效能。(2)(2)鈥鈥可用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑可用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑;(3);(3)摻鈥的

31、釔摻鈥的釔鋁石榴石鋁石榴石(Ho:YAG)(Ho:YAG)可發(fā)射可發(fā)射2m2m激光激光, ,人體組織對人體組織對2m2m激光吸收率高激光吸收率高, ,是是Nd:YAGNd:YAG高高10001000倍。所以用倍。所以用Ho:YAGHo:YAG激光器進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)時激光器進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)時, ,可提高手術(shù)效率和可提高手術(shù)效率和精度精度, ,而且可使熱損傷區(qū)域減至更小。鈥晶體產(chǎn)生而且可使熱損傷區(qū)域減至更小。鈥晶體產(chǎn)生的自由光束可減少對健康組織產(chǎn)生的熱損傷的自由光束可減少對健康組織產(chǎn)生的熱損傷, ,美國美國用鈥激光治療青光眼用鈥激光治療青光眼, ,可減少患者手術(shù)的痛苦。我可減少患者手術(shù)的痛苦。我國國2m2

32、m激光晶體的水平已達(dá)到國際水平激光晶體的水平已達(dá)到國際水平, ,應(yīng)大力開應(yīng)大力開發(fā)生產(chǎn)這種激光晶體。發(fā)生產(chǎn)這種激光晶體。(4)(4)在超磁致伸縮合金中在超磁致伸縮合金中, ,也可加入少量的鈥也可加入少量的鈥, ,從而降低合金飽和磁化所需的從而降低合金飽和磁化所需的外場。外場。(5)(5)另外用摻鈥的光纖可以制作光纖激光器、另外用摻鈥的光纖可以制作光纖激光器、光纖放大器、光纖傳感器等等光通訊器件在光纖光纖放大器、光纖傳感器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發(fā)揮更重要的作用。通信迅猛的今天將發(fā)揮更重要的作用。 鉺鉺(65Er)(65Er)鉺的光學(xué)性質(zhì)非常突出鉺的光學(xué)性質(zhì)非常突出, ,一直是人們關(guān)

33、注的問題一直是人們關(guān)注的問題: : (1)Er (1)Er3+3+在在1550nm1550nm處的光發(fā)射具有特殊意義處的光發(fā)射具有特殊意義,Er,Er3+3+受到波受到波長長980nm980nm、1480nm1480nm的光激發(fā)后的光激發(fā)后, ,從基態(tài)從基態(tài)4 4I I15/215/2躍遷至高能態(tài)躍遷至高能態(tài)4 4I I13/213/2, ,當(dāng)處于高能態(tài)的當(dāng)處于高能態(tài)的ErEr3+3+再躍遷回至基態(tài)時發(fā)射出再躍遷回至基態(tài)時發(fā)射出1550nm1550nm波長的光波長的光, ,石英光纖可傳送石英光纖可傳送1550nm1550nm頻帶的光頻帶的光, ,在石在石英光纖中傳輸時光衰減率最低英光纖中傳輸時

34、光衰減率最低(0.15(0.15分貝分貝/ /公里公里) )。因此。因此, ,光纖通信在光纖通信在1550nm1550nm處作信號光時處作信號光時, ,光損失最小。將適當(dāng)濃光損失最小。將適當(dāng)濃度的鉺摻入合適的基質(zhì)中度的鉺摻入合適的基質(zhì)中, ,依據(jù)激光原理作用依據(jù)激光原理作用, ,放大器能放大器能夠補(bǔ)償通訊系統(tǒng)中的損耗夠補(bǔ)償通訊系統(tǒng)中的損耗, ,在需要放大波長在需要放大波長1550nm1550nm光信號光信號的電訊網(wǎng)絡(luò)中的電訊網(wǎng)絡(luò)中, ,摻鉺光纖放大器是必不可少的光學(xué)器件摻鉺光纖放大器是必不可少的光學(xué)器件, ,目前摻鉺的目前摻鉺的SiOSiO2 2纖維放大器已實現(xiàn)商業(yè)化。光纖通信的纖維放大器已實

35、現(xiàn)商業(yè)化。光纖通信的迅猛發(fā)展迅猛發(fā)展, ,將開辟鉺的應(yīng)用新領(lǐng)域。將開辟鉺的應(yīng)用新領(lǐng)域。(2)(2)摻鉺的激光晶體摻鉺的激光晶體及其輸出的及其輸出的1730nm1730nm激光和激光和1550nm1550nm激光對人的眼睛安全激光對人的眼睛安全, ,大大氣傳輸性能好氣傳輸性能好, ,保密性好保密性好, ,照射軍事目標(biāo)的對比度較大照射軍事目標(biāo)的對比度較大, ,已已制成軍事上用的對人眼安全的便攜式激光測距儀。制成軍事上用的對人眼安全的便攜式激光測距儀。 (3)Er (3)Er3+3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料, ,是目是目前輸出脈沖能量最大前輸出脈沖能量最大

36、, ,輸出功率最高的固體激光材料。輸出功率最高的固體激光材料。(4)Er(4)Er3+3+還可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。還可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。(5)(5)鉺鉺也可應(yīng)用于眼鏡片玻璃、結(jié)晶玻璃的脫色和著色等。也可應(yīng)用于眼鏡片玻璃、結(jié)晶玻璃的脫色和著色等。銩銩(69Tm)(69Tm)銩的主要用途有銩的主要用途有: :( (1)1)銩用作醫(yī)用輕便銩用作醫(yī)用輕便X X光機(jī)射線源。光機(jī)射線源。(2)(2)銩元素還可應(yīng)用于臨床診斷和治療腫瘤銩元素還可應(yīng)用于臨床診斷和治療腫瘤, ,重稀土比輕稀土重稀土比輕稀土親合性更大親合性更大, ,尤其以銩元素的親合力最大。尤其以銩元素的親合力最大。(3

37、)(3)銩在銩在X X射線射線增感屏用熒光粉中做激活劑增感屏用熒光粉中做激活劑LaOBr:Br(LaOBr:Br(藍(lán)色藍(lán)色),),達(dá)到增強(qiáng)光達(dá)到增強(qiáng)光學(xué)靈敏度，降低了學(xué)靈敏度，降低了X X射線對人的照射和危害射線對人的照射和危害, ,與以前鎢酸與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低鈣增感屏相比可降低X X射線劑量射線劑量50%,50%,這在醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重這在醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要現(xiàn)實的意義。要現(xiàn)實的意義。(4)(4)銩還可在新型照明光源銩還可在新型照明光源 金屬鹵素?zé)艚饘冫u素?zé)糇鎏砑觿?。做添加劑?5)Tm(5)Tm3+3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料料, ,這是目前輸出

38、脈沖量最大這是目前輸出脈沖量最大, ,輸出功率最高的固體激光輸出功率最高的固體激光材料。材料。TmTm3+3+也可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。也可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。 鐿鐿(70Yb)(70Yb)鐿的主要用途有鐿的主要用途有(1)(1)作熱屏蔽涂層材料。作熱屏蔽涂層材料。(2)(2)作作超磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即超磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場中膨脹的特性。該合金主要由鐿在磁場中膨脹的特性。該合金主要由鐿/ /鐵氧體合鐵氧體合金及鏑金及鏑/ /鐵氧體合金構(gòu)成鐵氧體合金構(gòu)成, ,并加入一定比例的錳并加入一定比例的錳, ,以以便產(chǎn)生超磁致伸縮性。便產(chǎn)

39、生超磁致伸縮性。(3)(3)用于測定壓力的鐿元件用于測定壓力的鐿元件, ,鐿元件在標(biāo)定的壓力范圍內(nèi)靈敏度高鐿元件在標(biāo)定的壓力范圍內(nèi)靈敏度高, ,同時為鐿在同時為鐿在壓力測定應(yīng)用方面開辟了新途徑。壓力測定應(yīng)用方面開辟了新途徑。(4)(4)磨牙空洞的磨牙空洞的樹脂基填料樹脂基填料, ,以替換過去普遍使用銀汞合金。以替換過去普遍使用銀汞合金。(5)(5)日本學(xué)者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路日本學(xué)者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路波導(dǎo)激光器的制備工作波導(dǎo)激光器的制備工作, ,對激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展對激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展很有意義。鐿還用于熒光粉激活劑、電子陶瓷、很有意義。鐿還用于熒光粉激活劑、電

40、子陶瓷、計算機(jī)記憶元件計算機(jī)記憶元件( (磁泡磁泡) )添加劑、和玻璃纖維助熔添加劑、和玻璃纖維助熔劑以及光學(xué)玻璃添加劑等劑以及光學(xué)玻璃添加劑等。镥镥(71Lu)(71Lu)镥的主要用途有镥的主要用途有(1)(1)制造某些特殊合金。例如制造某些特殊合金。例如镥鋁合金可用于中子活化分析。镥鋁合金可用于中子活化分析。(2)(2)穩(wěn)定的镥核穩(wěn)定的镥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應(yīng)中起催素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應(yīng)中起催化作用?；饔?。(3)(3)釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素, ,改善改善某些性能。某些性能。(4)(4)磁泡貯存器的原料。磁泡貯存器的原料。(5)(

41、5)一種復(fù)合一種復(fù)合功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹, ,屬于鹽溶液冷卻生屬于鹽溶液冷卻生長晶體的技術(shù)領(lǐng)域長晶體的技術(shù)領(lǐng)域, ,實驗證明實驗證明, ,摻镥摻镥NYABNYAB晶體在光晶體在光學(xué)均勻性和激光性能方面均優(yōu)于學(xué)均勻性和激光性能方面均優(yōu)于NYABNYAB晶體。晶體。(6) (6) 國外有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)國外有關(guān)研究發(fā)現(xiàn), ,镥在電致變色顯示和低維分镥在電致變色顯示和低維分子半導(dǎo)體中具有潛在的用途。此外子半導(dǎo)體中具有潛在的用途。此外, ,镥還用于能镥還用于能源電池技術(shù)以及熒光粉的激活劑等。源電池技術(shù)以及熒光粉的激活劑等。釔釔(39Y) (39Y) Y Y是一種用途廣泛的金屬是一

42、種用途廣泛的金屬, ,主要用途有主要用途有: :(1)(1)鋼鐵及有色合金的添加劑。鋼鐵及有色合金的添加劑。FeCrFeCr合金通常含合金通常含0.5-0.5-4%Y,Y4%Y,Y能夠增強(qiáng)這些不銹鋼的抗氧化性和延展性能夠增強(qiáng)這些不銹鋼的抗氧化性和延展性;MB26;MB26合合金中添加適量的富金中添加適量的富Y Y混合稀土后混合稀土后, ,合金的綜合性能得到明合金的綜合性能得到明顯的改善顯的改善, ,可替代部分中強(qiáng)鋁合金用于飛機(jī)的受力構(gòu)件上可替代部分中強(qiáng)鋁合金用于飛機(jī)的受力構(gòu)件上; ;在在Al-ZrAl-Zr合金中加入少量富合金中加入少量富Y Y稀土稀土, ,可提高合金導(dǎo)電率可提高合金導(dǎo)電率;

43、;在在銅合金中加入銅合金中加入Y,Y,提高了導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。提高了導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。(2)(2)含含Y6%Y6%和和Al2%Al2%的氮化硅陶瓷材料的氮化硅陶瓷材料, ,可用來研制發(fā)動機(jī)部件。可用來研制發(fā)動機(jī)部件。(3)(3)用用功率功率400W400W的釹釔鋁石榴石激光束來對大型構(gòu)件進(jìn)行鉆孔的釹釔鋁石榴石激光束來對大型構(gòu)件進(jìn)行鉆孔切削和焊接等機(jī)械加工。切削和焊接等機(jī)械加工。(4)(4)由由Y-AlY-Al石榴石單晶片構(gòu)成的石榴石單晶片構(gòu)成的電鏡熒光屏電鏡熒光屏, ,熒光亮度高熒光亮度高, ,對散射光的吸收低對散射光的吸收低, ,抗高溫和抗抗高溫和抗機(jī)械磨損性能好。機(jī)械磨損性能好。(5)(5

44、)含含Y Y達(dá)達(dá)90%90%的高釔結(jié)構(gòu)合金的高釔結(jié)構(gòu)合金, ,可應(yīng)用可應(yīng)用于航空和其它要求低密度和高熔點的場合。于航空和其它要求低密度和高熔點的場合。(6)(6)目前倍受目前倍受人們關(guān)注的摻人們關(guān)注的摻Y(jié)SrZrOYSrZrO3 3高溫質(zhì)子傳導(dǎo)材料高溫質(zhì)子傳導(dǎo)材料, ,對燃料電池、對燃料電池、電解池和氫溶解度高的氣敏元件的生產(chǎn)具有重要的意義電解池和氫溶解度高的氣敏元件的生產(chǎn)具有重要的意義 Y Y還用于耐高溫噴涂材料、原子能反應(yīng)堆燃料的稀釋劑、還用于耐高溫噴涂材料、原子能反應(yīng)堆燃料的稀釋劑、永磁材料添加劑以及電子工業(yè)中作吸氣劑等。永磁材料添加劑以及電子工業(yè)中作吸氣劑等。鈧鈧(21Sc)(21Sc

45、)鈧的鈧的主要用途有主要用途有: :在冶金工業(yè)中在冶金工業(yè)中, ,鈧常用于制造合金鈧常用于制造合金( (合金的添加劑合金的添加劑),),以改善合金的強(qiáng)度、硬度和耐熱和性以改善合金的強(qiáng)度、硬度和耐熱和性能。如能。如: :在鐵水中加入少量的鈧在鐵水中加入少量的鈧, ,可顯著改善鑄鐵的性能可顯著改善鑄鐵的性能, ,少量的鈧加入鋁中少量的鈧加入鋁中, ,可改善其強(qiáng)度和耐熱性?？筛纳破鋸?qiáng)度和耐熱性。在電子工業(yè)中在電子工業(yè)中, ,鈧可用作各種半導(dǎo)體器件鈧可用作各種半導(dǎo)體器件, ,如鈧的亞硫如鈧的亞硫酸鹽在半導(dǎo)體中的應(yīng)用已引起了國內(nèi)外的注意酸鹽在半導(dǎo)體中的應(yīng)用已引起了國內(nèi)外的注意, ,含鈧的含鈧的鐵氧體在計

46、算機(jī)磁芯中也頗有前途。鐵氧體在計算機(jī)磁芯中也頗有前途。在化學(xué)工業(yè)上在化學(xué)工業(yè)上, ,用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生產(chǎn)乙烯和用廢鹽酸生產(chǎn)氯時的高效催化劑。產(chǎn)乙烯和用廢鹽酸生產(chǎn)氯時的高效催化劑。在玻璃工業(yè)中在玻璃工業(yè)中, ,可以制造含鈧的特種玻璃?？梢灾圃旌偟奶胤N玻璃。在電光源工業(yè)中在電光源工業(yè)中, ,含鈧和鈉制成的鈧鈉燈含鈧和鈉制成的鈧鈉燈, ,具有效率高具有效率高和光色正的優(yōu)點。和光色正的優(yōu)點。自然界中鈧均以自然界中鈧均以4545ScSc形式存在形式存在, ,另外另外, ,鈧還有鈧還有9 9種放射種放射性同位素性同位素, ,即即4044Sc和和4649Sc。

47、其中。其中, ,46ScSc作為示蹤劑作為示蹤劑, ,已已在化工、冶金及海洋學(xué)等方面使用。在醫(yī)學(xué)上在化工、冶金及海洋學(xué)等方面使用。在醫(yī)學(xué)上, ,國外還國外還有人研究用有人研究用4646ScSc來醫(yī)治癌癥。來醫(yī)治癌癥。2 2 稀土礦物資源稀土礦物資源 一一. .稀土元素的豐度稀土元素的豐度 稀土元素的豐度分為宇宙豐度和地殼豐度。稀土元素的豐度分為宇宙豐度和地殼豐度。 稀土元素在地殼中的分布有下述特點：稀土元素在地殼中的分布有下述特點： 1).17 1).17種稀土元素在地殼的豐度比一些常見元素還要高。種稀土元素在地殼的豐度比一些常見元素還要高。鑭鑭(Ln)(Ln)系和釔系和釔(Y)(Y)的總和大

48、于常見的元素銅和鎳的總和大于常見的元素銅和鎳(Ni)(Ni)。 2). 2).地殼中地殼中, ,鈰組元素的豐度釔組元素的豐度。鈰組元素的豐度釔組元素的豐度。 3). 3).無論是在太陽無論是在太陽, ,太陽系太陽系, ,隕石或月球中隕石或月球中, ,還是在地殼中還是在地殼中, ,稀土稀土元素的分布是不均勻的。元素的分布是不均勻的。稀土元素的豐度隨原子序數(shù)稀土元素的豐度隨原子序數(shù)(Z)(Z)的變化而都服從奇偶數(shù)變化規(guī)律的變化而都服從奇偶數(shù)變化規(guī)律: :原子序數(shù)為偶數(shù)的元素豐度大于相鄰的原子序數(shù)為奇數(shù)的元素的原子序數(shù)為偶數(shù)的元素豐度大于相鄰的原子序數(shù)為奇數(shù)的元素的豐度。這是由于核結(jié)合能和穩(wěn)定性的改

49、變?nèi)Q于中子數(shù)豐度。這是由于核結(jié)合能和穩(wěn)定性的改變?nèi)Q于中子數(shù)(N)(N)和質(zhì)和質(zhì)子數(shù)子數(shù)(Z)(Z)是奇數(shù)或偶數(shù)是奇數(shù)或偶數(shù), ,中子數(shù)中子數(shù)(N)(N)和質(zhì)子數(shù)和質(zhì)子數(shù)(Z)(Z)都是偶數(shù)的核是最都是偶數(shù)的核是最穩(wěn)定的穩(wěn)定的; ;而中子數(shù)而中子數(shù)(N)(N)和質(zhì)子數(shù)和質(zhì)子數(shù)(Z)(Z)都是奇數(shù)的核的穩(wěn)定性最小。都是奇數(shù)的核的穩(wěn)定性最小。 4). 4).地殼中的稀土元素集中于巖石圈中地殼中的稀土元素集中于巖石圈中, ,主要在花崗巖主要在花崗巖, ,偉晶巖偉晶巖, ,正長巖的巖石中正長巖的巖石中, ,釔組釔組(Y)(Y)元素和花崗巖巖漿結(jié)合得更緊密元素和花崗巖巖漿結(jié)合得更緊密, ,傾向傾向于出

50、現(xiàn)在花崗巖類的有關(guān)礦床中于出現(xiàn)在花崗巖類的有關(guān)礦床中; ;鈰組鈰組(Ce)(Ce)元素傾向于出現(xiàn)在不元素傾向于出現(xiàn)在不飽和的正長巖巖石中。飽和的正長巖巖石中。 二二. .稀土元素在礦物中的賦存形態(tài)稀土元素在礦物中的賦存形態(tài)稀土元素在礦物中主要是以下述三種形式貯存稀土元素在礦物中主要是以下述三種形式貯存1)1)參加晶格參加晶格: :構(gòu)成礦物不可缺少的部分構(gòu)成礦物不可缺少的部分, ,就是稀就是稀土礦物。例如土礦物。例如: :獨居石獨居石(LnYTh)PO(LnYTh)PO4 4和氟碳鈰礦和氟碳鈰礦RE(CORE(CO3 3)F)F等等, ,都是以鈰都是以鈰(Ce)(Ce)元素為主。全世界生產(chǎn)元素為

51、主。全世界生產(chǎn)的稀土產(chǎn)品絕大部分都是從這兩種礦物中提取的的稀土產(chǎn)品絕大部分都是從這兩種礦物中提取的2)2)以類質(zhì)同晶置換以類質(zhì)同晶置換(Ca,Sr,Ba,Mn,Zr,Th(Ca,Sr,Ba,Mn,Zr,Th等等) )的形的形式分散于造巖礦物中。例如式分散于造巖礦物中。例如: :磷釔礦磷釔礦, ,鈦鈾礦等鈦鈾礦等; ;3)3)呈離子吸附態(tài)存在于某些礦物表面和顆粒之呈離子吸附態(tài)存在于某些礦物表面和顆粒之間。間。它們的全稱是它們的全稱是“中國花崗風(fēng)化巖淋積型離子吸附中國花崗風(fēng)化巖淋積型離子吸附態(tài)稀土礦態(tài)稀土礦”。這是我國南方地區(qū)獨有的稀土礦。這是我國南方地區(qū)獨有的稀土礦。它們不需進(jìn)行選礦它們不需進(jìn)行

52、選礦, ,可從原礦中直接提取稀土元素?？蓮脑V中直接提取稀土元素。三三. .稀土元素的主要工業(yè)礦物稀土元素的主要工業(yè)礦物以稀土含量為主的礦物有以稀土含量為主的礦物有7070余種。而有工業(yè)價值的只余種。而有工業(yè)價值的只有有40405050種。目前工業(yè)上實際利用的稀土礦物只有種。目前工業(yè)上實際利用的稀土礦物只有1010多多種。輕稀土的原料礦物主要是種。輕稀土的原料礦物主要是: :獨居石獨居石(Ln,Y,Th)PO(Ln,Y,Th)PO4 4和氟和氟碳鈰礦碳鈰礦RE(CORE(CO3 3)F)F等。重稀土的原料礦物主要有等。重稀土的原料礦物主要有: :磷釔礦磷釔礦(Y,Ce,Er)PO(Y,Ce,E

53、r)PO4 4, ,褐釔鉭礦褐釔鉭礦Y(Ta,Nb)OY(Ta,Nb)O3 3, ,鈦鈾礦和離子吸附鈦鈾礦和離子吸附態(tài)稀土礦。稀土礦物中的稀土元素的含量由于產(chǎn)地的不態(tài)稀土礦。稀土礦物中的稀土元素的含量由于產(chǎn)地的不同而波動較大同而波動較大, ,配分也大不相同。我國稀土的礦物類型配分也大不相同。我國稀土的礦物類型多多, ,品種豐富。配分較全。有混合型稀土礦、獨居石、品種豐富。配分較全。有混合型稀土礦、獨居石、離子吸附態(tài)稀土礦、磷釔礦、褐釔鈮礦、氟碳鈰礦等。離子吸附態(tài)稀土礦、磷釔礦、褐釔鈮礦、氟碳鈰礦等。其中以混合型稀土礦、氟碳鈰礦、獨居石、離子吸附態(tài)其中以混合型稀土礦、氟碳鈰礦、獨居石、離子吸附態(tài)

54、稀土礦最為重要。稀土礦最為重要。1.1.混合型稀土礦：混合型稀土礦：它是由氟碳鈰礦它是由氟碳鈰礦(Ce,La)(CO(Ce,La)(CO3 3)F)F和獨居石和獨居石(Ln,Y)PO(Ln,Y)PO4 4混混合型稀土礦物。主要化學(xué)成分是稀土的氟碳酸鹽和磷酸合型稀土礦物。主要化學(xué)成分是稀土的氟碳酸鹽和磷酸鹽。鹽。 2.2.氟碳鈰礦：氟碳鈰礦：它是重要的鈰它是重要的鈰(Ce)(Ce)族稀土工業(yè)礦物。主要產(chǎn)地有美國族稀土工業(yè)礦物。主要產(chǎn)地有美國的蒙頓帕斯的蒙頓帕斯(Mountain Pass)(Mountain Pass)和中國內(nèi)蒙古自治區(qū)的白和中國內(nèi)蒙古自治區(qū)的白云鄂博。美國的氟碳鈰礦比較容易選取

55、云鄂博。美國的氟碳鈰礦比較容易選取, ,露天開采的礦露天開采的礦石通過粉碎、浮選、稀酸處理、焙燒所得精礦后石通過粉碎、浮選、稀酸處理、焙燒所得精礦后, ,進(jìn)入進(jìn)入下一步工序加工處理。下一步工序加工處理。中國包頭鋼鐵公司所屬的白云鄂博稀土礦中國包頭鋼鐵公司所屬的白云鄂博稀土礦( (氟碳鈰礦氟碳鈰礦) )是大型的是大型的REREFeFeNbNb的復(fù)雜伴生型礦山。所產(chǎn)的氟碳鈰礦的復(fù)雜伴生型礦山。所產(chǎn)的氟碳鈰礦與獨居石、鐵、鈮與獨居石、鐵、鈮(Nb)(Nb)、錳、磷、氟等元素共生、錳、磷、氟等元素共生, ,成分成分復(fù)雜復(fù)雜, ,要選取高品位的稀土精礦相當(dāng)困難要選取高品位的稀土精礦相當(dāng)困難, ,但是但是, ,稀土中稀土中的銪的銪(Eu)(Eu)元素含量極高元素含量極高, ,是美國、澳大利亞等地區(qū)的兩是美國、澳大利亞等地區(qū)的兩倍以上。因此倍以上。因此, ,具有極高的經(jīng)濟(jì)價值。具有極高的經(jīng)濟(jì)價值。3.