稀土发展史

稀土发展史
于海燕 应化1303 1050113313
摘要稀土已成为21世纪全球现代工业化建设中不可或缺的资源,有着重要的战略价值。研究我国稀土现状,发现其中的问题和潜力,实现稀土产业可持续发展,具有重要意义。本文介绍了稀土的发现史和发展史概况,提出了我国稀土战略可持续发展对策。
关键词:发现史;新材料;可持续发展

乙草胺引言
稀土元素于18世纪末首次被发现,当时人们把不溶于水的固体氧化物称为土,例如,氧化铝被称为“陶土”,氧化钙被称为”碱土“等。虽然实际上稀土在自然界的储量巨大,但是由于稀土一般是以氧化物状态分离出来的,冶炼提纯在当时来说是非常困难的,所以显得比较稀少,因而得名为稀土(Rare Earth,简称RE或R)。从1794年第一个稀土元素钇被发现,到1947年最后一个稀土元素钷被发现,历时整整153年。
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1稀土发现史
  1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)在一种名叫Yteerite的黑矿石中发现了新元素钇,其实,加多林发现的“钇土”是“钇组稀土”混合氧化物,后来科学家们在其中发现了镱、铒、铽等重稀土元素。而1803年瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)和他的老师黑新格尔(W.Hisingerr)发现新元素“铈土”,这里的“铈土”也是“铈组稀土”的混合氧化物。从中可以分离出镧、镨、钕等轻稀土元素。1839年,瑞典化学家莫桑德尔(Carl Mosander)发现了新元素镧(希腊语中意为隐藏者),1841年,他又从铈土中发现了镨钕化合物,命名为“迪迪姆”(希腊语中意为孪生子)。直到1885年,奥地利化学家韦尔斯巴克(C.F.Auer Von Welsbach)才发现“迪迪姆”并非镨钕化合物而是单一的镨和钕元素,很难想象,从镨钕化合物的发现到真正发现单一的镨钕元素竟然历时44年。直到1947年,美国人马林斯克(J.A.Marinsky)和他的同事们格兰德宁(L。E。Glendenin)和科列尔(C。D。Coryell)从原子反应堆铀裂变产物中用离子交换分离出最后一个稀土元素钷,才算完成了17个稀土元素的发展历史,这17种元素分别是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥 钇、钪。
事实上,化学元素周期表的创始人门捷列夫在世时,化学家只发现了钇、镧、铈、铒和镨钕化合物,但是门捷列夫已经意识到稀土元素对元素周期表的深远影响,他曾经写道:“(稀土)这是周期表中最难的问题之一”,所以他为稀土元素在周期表上留下了位置。
2稀土的应用及发展
2.1稀土贮氢材料
贮氢材料是在一般温和条件下,能反复可逆地(通常在一万次以上)吸入和放出氢的材料,这种材料的开发使得氢作为能源被实用化成为可能。在能源短缺和环境污染日益严重的今天,贮氢材料的开发与应用自然成为研究的热点。稀土与过渡族元素的金属间化合物MMNi5(MM为混合稀土金属)及LaNi5是优良的吸氢材料,可用作氢的提纯、分离和回收。稀土贮氢材料的另一项重要应用是可以被用作Ni/MH电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比,其能量密度提高两倍,且无污染,被称为绿能源。Ni/MH电池应用十分广泛,如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材等,还有一项潜在的重要用途为电动汽车。
2.2稀土发光和激光材料
稀土元素无论被用作发光材料的基质成分,还是被用作激活剂,共激活剂,敏化剂或掺杂剂,所制成的发光材料一般统称为稀土发光材料。它的优点是吸收能力强,转换率高,可发射从紫外到红外的光谱,在可见光区域,有很强的发射能力,且物理化学性质稳定。
稀土发光材料因其激发方式不同又可分为稀土阴极射线发光材料、稀土光致发光材料、X射线稀土发光材料、稀土闪烁体、稀土上转换发光材料及其它稀土功能发光材料。目前,稀土发光材料主要用于彩电显像管、计算机显示器、照明、医疗设备等方面。稀土发光材料用量最大的是彩电显像管、计算机显示器、稀土三基节能灯、PDP等离子显示屏。 
fortran编译器    稀土发光材料的另一项重要应用是稀土三基节能灯,它使用的稀土三基荧光粉是光致发光材料,稀土节能灯发光效率高,节约电力,其开发应用受到世界各国重视。此外,还有稀土上转换发光材料,广泛用于红外探测。例如,某些上转换稀土发光材料如BaYF5∶Yb,Er可将红外线转换成可见光,夜视镜中使用的就是这种材料。 
稀土激光材料是与激光同时诞生的,稀土是激光工作物质中的重要元素,90%的激光材料
都与稀土有关。稀土激光材料广泛用于通讯、医疗、信息储存、切割和焊接等方面,可分为固液气三大类,稀土固体激光材料的应用最广。稀土固体激光材料又可以分为晶体、玻璃、光纤及化学计量激光材料。稀土光纤激光材料在现代光纤通讯中起着重要作用,虽然稀土在光纤中用量很少,世界总用量仅为公斤级,但所起的作用是决定性的。光信号直接放大技术是为补偿长距离传送过程中光衰减而开发的。掺铒光纤放大器(EDFA)的开发应用及其它高技术的发展,使现代光纤通信取得了长足的进步。
2.3 稀土永磁材料
稀土永磁材料因其合金成份不同,目前可分为三类:
(1)稀土-钴永磁材料:SmCo5、Sm2Co17;
(2)稀土-铁永磁材料:Nd2Fe14B;
(3)稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C系)永磁材料。 
Sm2Co17开发时间最早,具有较高的磁性能和稳定性,得到了广泛的应用。80年代Ndgps数据格式2Fe
中央民族大学图书馆14B型稀土永磁体问世,因其优异的性能和低廉的价格在许多领域取代了Sm2Co17型稀土永磁体,并很快实现了工业化生产。NdFeB永磁体已广泛地用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域。中国NdFeB产量较高,但中国NdFeB产业仍未形成规模化经营,产品多为中低档产品,磁能积(衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一)一般小于45MGOe,多为40MGOe以下产品,因而多用于音响器材、磁化器、磁选机等中低档领域;而日本NdFeB生产只集中于几个大厂,其产品多为40MGOe以上产品,多用于计算机VCM、新型电机、MRI等高技术领域。
2.4稀土功能陶瓷
稀土陶瓷材料中稀土元素是以掺杂的形式出现的,微量的稀土掺杂可以极大地改变陶瓷材料的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能。
稀土功能陶瓷包括绝缘材料(电、热)、电容器介电材料、半导体材料、超导材料、热电陶瓷材料、化学吸附材料等,还有固体电解质材料。在传统的压电陶瓷材料如PbTiO3、PbZrxTi1-xO3(PZT)中掺杂微量稀土氧化物如Y2O3、La2O3等可以大大改善这些材料的介电性和压电性,使它们更适应实际需要。现在PZT压电陶瓷已广泛地用于电声、水声、超声器
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件、信号处理、红外技术、引燃引爆、微型马达等方面。由压电陶瓷制成的传感器已成功用于汽车空气囊保护系统。在移动电话和计算机中使用了大量的多层陶瓷电容器,稀土元素如La、Ce、Nd在其中发挥着重要作用。对稀土半导体陶瓷的研究十分活跃,这种材料主要有BaTiO3基掺杂稀土和SrTiO3基掺杂稀土,稀土掺杂在这种效应中发挥着关键作用,PTC热敏半导材料可用作过电过热保护元件、温度补偿器、温度传感器、延时元件、消磁元件等。稀土高温超导材料也是国际热门研究课题,其应用十分广泛,可用作超导电磁体用于磁悬浮列车,可用于发电机、发动机、动力传输、微波等方面。 
3世界及中国稀土资源现状
世界上主要稀土储藏国有中国、俄罗斯、美国、澳大利亚和印度,在已探明的稀土储量中,中国约占31%;美国的稀土储量至少有 1300万t,占总储量的15%;以俄罗斯为中心的独联体有 1900 万t,占总储量的 22%;澳大利亚约占 6%;其他国家约占 25% 。这个比例只限于已经勘探并探明的矿区,而对于尚未勘探的世界大部分地区,稀土储量依然是个未知数。其中,巴西、蒙古、澳大利亚、印度、越南、哈萨克斯坦等国不断传来新的稀土矿探明的消息。
我国是世界第一稀土资源大国,储量大、分布广、品种全,基础储量8900万t (以稀土氧化物计,下同),资源量6780万t,约占世界55%,广泛分布于全国22 个省区 稀土矿产品产量 逐年增长。现在,我国已经成为世界最大稀土资源、生产、出口国和最大稀土应用消费国。
4稀土发展中的问题及可持续发展策略
4.1 产能过剩、产业集中度低
2008年,世界稀土的消费量约为13万吨,而我国实际稀土冶炼分离能力已超过20万吨。冶炼分离产能严重过剩在客观上造成了稀土原矿供不应求的局面,许多分离加工企业在吃不饱的情况下,大量收购非法原矿,使得稀土开采和生产监管面临巨大压力。同时,冶炼分离企业数量多,单体规模小,产业集中度低的问题还未得到根本改善。因此要不断推进结构调整和升级,要把产品结构调整和企业组织结构结合起来。
4.2资源浪费、环境污染
在市场利益的驱动下,部分地区乱采滥挖、无序开采的问题仍时有发生,导致产量偏大、
恶性市场竞争。稀土资源采选、冶炼分离等生产过程污染环节较多,一些稀土企业对环保的重视程度不够,缺乏必要的环境保护设施和生态恢复措施,“三废”超标、放射性废渣也未完全妥善处理,矿区植被破坏和地下水污染问题仍需加快解决。
稀土矿山的开发要坚持科学开发和合理开采的原则,采用和推广先进的稀土矿开采工艺,提高企业经济效益。技术进步具有相当大的作用,这是资源优势转换为经济优势的关键所在。要加强对开采过程的监督,加大执法力度,对违法开采行为要严加惩处,维护稀土矿业秩序。

本文发布于:2024-09-25 08:20:31,感谢您对本站的认可!

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