稀土介绍

我国稀土金属资源特点
1)储量分布高度集中(主要是轻稀土)。
  我国稀土矿产虽然在华北、东北、华东、中南、西南、西北等六大区均有分布,但主要集中在华北区的内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区,其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上,是我国轻稀土主要生产基地。
  2)轻、重稀土储量在地理分布上呈现出“北轻南重”的特点
  即轻稀土主要分布在北方地区,重稀土则主要分布在南方地区,尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿,易采、易提取,已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外,在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿,有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料);在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物,在矿选冶过程中可综合回收,综合利用。
3)共伴生稀土矿床多,综合利用价值大。
  在已发现的数百处矿产地中,2/3以上为共伴生矿产,颇有综合利用价值。但多数矿床物质成分复杂,矿石嵌布粒度细,多为难选矿石,如白云鄂博矿床中有70余种元素,170多种矿物,其中稀土、铌钽储量巨大,为世界罕见的大型稀土、稀有金属矿床。在铁矿石中共生的独居石氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿等稀土矿物,虽然矿石结构构造复杂,嵌布粒度细微。但经过不断选冶试验研究,精矿品位和冶炼提取及回收率已有很大提高,成为我国轻稀土主要原料基地。4)我国稀土矿产资源储量多、品种全,为发展稀土金属工业提供了优越的资源条件。 现已探明的稀土储量达1亿t以上,而且还有较大的资源潜力。品种全,17种稀土元素除钷尚未发现天然矿物,其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。在所勘查和开发的矿床中,通过选冶工艺从矿石矿物中提取出16种稀土金属,现已生产出几百个品种和上千个规格的稀土产品,不仅满足了国内需求,而且已大量出口,成为我国出口创汇的主要矿产品及加工产品之一。
mntp编辑本段常见矿物种类
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独居石 Monazite
  独居石又名磷铈镧矿。化学成分及性质:(Ce,La,Y,Th)[PO4]。成分变化很大。矿物成分中
稀土氧化物含量可达50~68%。类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。
  晶体结构及形态:单斜晶系,斜方柱晶类。晶体成板状,晶面常有条纹,有时为柱、锥、粒状。
  物理性质:呈黄褐、棕、红,间或有绿。半透明至透明。条痕白或浅红黄。具有强玻璃光泽。硬度5.0~5.5。性脆。比重4.9~5.5。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。
  生成状态:产在花岗岩及花岗伟晶岩中;稀有金属碳酸岩中;云英岩与石英岩中;云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中;阿尔卑斯型脉中;混合岩中;及风化壳与砂矿中。
  用途:主要用来提取稀土元素。
  产地:具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外,斯里兰卡马达加斯加、南非、马来西亚中国泰国韩国朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。
  独居石的生产近几年呈下降趋势,主要原因是由于矿石中元素具有放射性,对环境有害。
氟碳铈矿 (Bastnaesite)
  化学成分性质:(Ce,La)[CO3]F。机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
稀土镁合金  晶体结构及形态:六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。
  物理性质:黄、红褐、浅绿或褐。玻璃光泽、油脂光泽,条痕呈白、黄,透明至半透明。硬度4~4.5,性脆,比重4.72~5.12,有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明,在透射光下无或淡黄,在阴极射线下不发光。
  生成状态:产于稀有金属碳酸岩中;花岗岩及花岗伟晶岩中;与花岗正长岩有关的石英脉中;石英─铁锰碳酸盐岩脉中;砂矿中。
  用途:它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金,提高金属的弹智力积木
性、韧性和强度,是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护外壳等。此外,铈族元素还用于制作各种有玻璃。
  目前,已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿,作为开采铁矿的副产品,它和独居石一道被开采出来,其稀土氧化物平均含量为5~6%。品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿,这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。
磷钇矿(Xenotime)
  化学成分及性质:Y[PO4]。成分中Y2O361.4%,P2O538.6%。有钇族稀土元素混入,其中以为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇,同时伴随有硅代替磷。一般来说,磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。 电商监测
  晶体结构及形态:四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。
  物理性质:黄、红褐,有时呈黄绿,亦呈棕或淡褐。条痕淡褐。玻璃光泽,油脂光泽。硬度4~5,比重4.4~5.1,具有弱的多性和放射性。
  生成状态:主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。
氢键受体  用途:大量富集时,用作提炼稀土元素的矿物原料。
风化壳淋积型稀土矿 Ion absorpt deposit
  淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是我国特有的新型稀土矿物。所谓“离子吸附”系稀土元素不以化合物的形式存在,而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。这些稀土易为强电解质交换而转入溶液,不需要破碎、选矿等工艺过程,而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。故这类矿的特点是:重稀土元素含量高,经济含量大,品位低,覆盖面大,多在丘陵地带,适于手工和半机械化开采,开采和浸取工艺简单。
  风化壳淋积型稀土矿,主要分布在我国江西广东湖南广西福建等地。
编辑本段稀土矿物的用途
  从1794年发现元素钇,到1945年在铀的裂变物质中获得钷,前后经过151年的时间,人们
才将元素周期表中第三副族的,钆,,镝,,铒,,镱,17个性质相近的元素全部到,把它们列为一个家族,取名稀土元素,其中从镧到镥15个元素又称为镧系元素。其实,这些元素并不那么稀少。例如,铈在地壳中的含量与锡近乎相等,而钇钕镧都比铅更丰富。其余的稀土元素,除钷外都不少于银,而比金丰富得多。稀土是重要的战略资源,其中很多元素应用于尖端电子设备。我国以前是全世界稀土资源最丰富的国家,储量占全世界储量的4/5以上,但是近年来的无节制开采和无限量出口导致稀土资源的大量流失,最新资料表明,我稀土现储量已不到世界总储量的30%,而日本储存从我国购买稀土的矿已经够其使用30年。
钢的脱硫
  在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢时通常要添加锰,锰与硫结合形成硫化物夹杂物,这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物,它们在轧钢时形状保持不变,这可使钢的性能得到改善。
稀土球墨铸铁
  混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化,从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。
打火石
  混合稀土金属还用于制造打火石,这是用75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。
用于有金属合金中
  稀土金属有金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金(含有Mg,Zn,Zr,La,Ce)可用于制造喷气式发动机的传动装置,直升飞机变速箱,飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属的优点是可提高其高温抗蠕变性,改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线,其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。
永磁材料
  有一种永磁材料——钕铁永磁合金,其磁能积达300千焦/立方米,比钐钴永磁合金(它在70年代取代昂贵的铂钴永磁体市场产生过重大影响)几乎高出一倍。然而钕铁永磁合金也有缺点,它在居里温度达3250℃左右,(钐钴永磁合金的是760℃左右),并且铁容易腐蚀。研究发现,把硼添加到钕铁永磁合金中可提高其磁能积和抗退磁的能力。这些性能优良的永磁材料用于飞机及宇宙航行器的仪表,精密仪器,微型电机等。
石油裂化催化剂等
  稀土分子筛裂化催化剂是用于石油裂化工艺中性能优良(催化活性大,产品收率高)的催化剂。这种催化剂多数用混合稀土氯化物与相应的钠型分子筛发生阳离子交换反应制成。
  稀土金属元素的化合物作为催化剂还用于很多其他催化反应中。如将已除去铈的混合稀土金属元素的环烷酸盐溶于汽油中可用作合成戊橡胶工艺中的催化剂,这是我国首创的,又如为净化汽车废气而设计的汽车催化器中,能将一氧化碳和未燃烧尽的碳氢化合物减少到极低的水平,其中所用的催化剂LACOO3,有效地地催化CO、烃类的燃烧,其活性、寿命与铂基催化剂无甚差别,而价格则便宜得多。
镧玻璃
  一种具有优良光学性质的镧玻璃,含氧化镧La2O360%,氧化硼B2O340%,具有高的折射率,低的散和良好的化学稳定性。这种光学玻璃是制造高级照相机的镜头和潜望镜的镜头的不可缺少的光学材料。
玻璃脱
  采用稀土使玻璃脱的原理涉及到铁的氧化态。玻璃中的二价铁杂质使玻璃显蓝,它氧化成三价铁后则使玻璃显极浅黄,颜淡得多。二氧化铈是很好的玻璃脱剂,因为铈(Ⅳ)具有强氧化性,能将二价铁氧化成三价铁,而它本身则还原成稳定的铈(Ⅲ),CeO2 Ce2O3都无。
荧光粉
  在彩电的显像管中采用的性能优良的红基荧光粉,以钇的化合物Y2O2S或Y2O3作基质,以铕Eu3+作激活剂。这种产生出红基的荧光粉的使用效果,远远比过去(1964年以前)使用的非稀土硫化物红荧光粉为好。
  各种稀土荧光粉的用途颇广,如用于黑白电视显像管、X射线增感屏、雷达显像管、荧光
灯、高压水银灯等。
激光器
  稀土在激光器中也应用较多。目前使用最广的激光工作物质是掺钕钇铝石榴石Y3Al5O12:Nd3+和掺钕玻璃。前苏联曾研制出一种新型激光器——掺Cr3+,Nd3+的钆钪镓石榴石,其效率比钕激光器高3.5倍。
储氢
  在合适的温度和压力下,五镍镧LaNi5合金能吸收氢分子:LaNi5+3H2=LaNi5H6冷却该合金时氢就被吸收,加热时就解吸,这提供了一种安全的储氢方法。
  在室温及2.5大气压下,1公斤的LaNi5合金能吸收14克氢,而稍加热即可把储藏的氢完全放出。LaNi5和LaNi5H6的密度分别约为6.4和6.43克/厘米。由此可算得每立方米LaNi5约可吸收储存氢90克之多,而1立方米液氢却不过重71克,可见LaNi5的储氢效率之高(而且还有比液氢安全的优点)。已发现的类似的储氢材料还有CeNi5,LaMg17,La2Ni5Mg13等。这样的储氢材料在利用氢作燃料方面有潜在的应用前景

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