稀有金属和稀土金属是不一样的,可可托海是生产稀有金属原料的矿山,而不是生产稀土金属原料的矿山,为使大家有所了解,我们节选了一些关于稀土的常识供大家参阅。

稀土知识点(关于稀土金属常识的简单介绍)(1)

稀土金属或称稀土元素,有时简称稀土,是化学元素周期表中镧系15种元素和与之关系密切的钪、钇两种元素的总称,共17种元素,常用REE表示。其名称和化学符号是:镧(Ld)、铈(Cc)、镨 (Pr)、钕 (Nd)、钷 (Pm)、钐 (Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽 (Tb)、镝 (Dy)、钬 (Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)、钇(Y)。稀土具有“工业维生素”的美称,用途十分广泛,可以使用稀土的功能材料种类繁多,日前正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。

稀土金属的生产

生产原料:稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成分接近,单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物(除钐、铕、镱及铥的氧化物外)为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属,因其生成热很大、稳定性高。因此目前生产稀土金属常用的原料是它们的氯化物和氟化物。

熔盐电解法:工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法。这一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融,然后进行电解,在阴极上析出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因蒸气压高,不适于电解法制备,而使用还原蒸馏法。其他元素可用电解法或金属热还原法制备。

氯化物电解是生产金属最普通的方法,特别是混合稀土金属工艺简单,成本便宜, 投资小,但最大缺点是有氯气放出,污染环境。氧化物电解没有有害气体放出,但成本稍高些,一般生产价格较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。

真空热还原法:电解法只能制备一般工业级的稀土金属,如要制备杂质较低、纯度 高的金属,一般用真空热还原的方法。通常是把稀土氧化物先制成氟化稀土,在真空感应炉内用金属钙进行还原,制得粗金属,然后再经过重熔和蒸馏获得较纯的金属,这一方法可以生产所有的单一稀土金属,但钐、铕、镱、铥不能用这种方法。钐、铕、镱、铥与钙的氧化还原电位仅使氟化稀土产生部分还原。一般制备这些金属,是利用这些金属的高蒸汽压和镧金属的低蒸气压的原理,将这4种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合压块,在真空炉中进行还原,镧比较活泼,钐、铕、镱、铥被镧还原成金属后搜集在冷凝上,与渣很容易分开。

主要应用领域

稀土是一组同时具有电、磁、光以及生物学等方面多种特性的新型功能材料,是当今信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设中不可或缺的重要基础材料。稀土不仅在军事、工业方面具有重要作用,也对某些传统产业如农业、化工、建材等行业的改造、创新起着重要作用。

1.军工方面

稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能,如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钦合金的战术性能。稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中的压倒性控制优势,以及能够对敌入肆无忌惮地公开杀戮,正缘于稀上科技领域的高人一筹。在美军制导炸弹、雷达、夜视仪等装备中都大量应用了稀士材料。美军MlA2 "艾布拉姆斯”坦克以其先进的导航系统著称,该系统所用的钐钴磁铁的钐就购自中国。美国计划大规模开发国内的稀土矿,但美国还是缺乏钕、镝、铽等关键性稀土资源,而武器系统却急需这些原材料。镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁 ( Terfenol ) 合金的必要的金属原料,能使一些机械运动的精密活动得以实现,同时可用做磁光存贮材料,具有较高的记录速度和读数敏感度。含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。加入稀土元素镧的夜视仪已经成为美军作战必不可少的装备。“爱国者”导弹的防空导弹能力,也来自于制导系统中大约4kg的钐钴磁体和钕铁硼磁体。钆及其同位素都是最有效的中子吸收剂,虽然因稀少而限制了其应用,但它们常用于制造核反应堆中的控制棒,所起作用在于吸收中子从而有效地终止核反应堆中的链式反应。

2.冶金工业方面

稀土金属或其氮化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁。由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能。

3.石油化工方面

用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土为助催化剂,其处理气量比镍铝催化剂大1.5 倍;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。

4.玻璃陶瓷方面

稀士氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业。

5.新材料方面

稀土钴及钕、铁、硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴子石型铁氧休单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴子石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍金属是20世纪70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;近年来,世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。钆的化合物还常用于制备彩电显像管和计算机显示器中的磷光体。

6.农业方面

研究结果表明,稀土元素可以提高植物的叶绿素含量,增强光合作用,促进根系发育,增加根系对养分的吸收。稀土还能促进种子萌发,提高种子发芽率,促进幼苗生长。除了以上主要作用外,还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。

大量研究还表明,使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。喷施稀上可使苹果和柑橘果实的 Ve 含量、总糖含量、糖酸比均有所提高,促进果实着色和早熟,并可抑制贮藏过程中果实的呼吸强度,降低腐烂率。向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加 5% - 10%。

稀土的开发利用

全球29个国家和地区查明有稀土资源,但主要集中在少数几个国家和地区。据美国地质调查局的资料,2009年世界稀土资源蕴藏量约9850万t,其中,中国占 36.5% , 独联体国家占19.3%,美国占13.2%,澳大利亚占5.5%,印度占3.1%,其他国家和地区占22.3%。在稀土矿品质上,澳大利亚稀土资源品位最高,俄罗斯、美国、巴西次之,中国居第五。

目前,全球稀土年产量相差很大,以 2009年为例,全球稀土达到12.4万t,其中产量最多的中国为12万t,占全球稀土产量的96.8%,其次是印度2700t,巴西650t。美国和独联体国家稀土储量占全球稀土32.5%, 但由于稀土资源开发利用的环境问题,对稀土实行封存政策,迄今为止稀土产量几乎为零。而中国用占全球36%的稀土资源量, 提供着97%的产品,全球的生产格局极不合理。

国外主要的稀土矿山有美国的芒廷帕斯稀土矿和贝诺杰稀土矿、加拿大的索尔湖和霍益达斯湖稀土矿、澳大利亚的韦尔德山稀土矿和诺兰稀土矿等。但这些国家的稀土资源多为独居石矿物,具有对人体有害的放射性。除中国之外,目前还没有哪一个国家探明离子吸附型的稀土矿资源。

稀土知识点(关于稀土金属常识的简单介绍)(2)

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