稀土資源綜合利用

1、稀土資源綜合利用六、稀土資源的綜合利用六、稀土資源的綜合利用 我國是稀土資源大國。稀土就是化學(xué)元我國是稀土資源大國。稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素及鈧素周期表中鑭系元素及鈧(Sc)、釔、釔(Y)共共17種種元素的總稱。根據(jù)美國地質(zhì)研究局?jǐn)?shù)據(jù)，世元素的總稱。根據(jù)美國地質(zhì)研究局?jǐn)?shù)據(jù)，世界稀土基礎(chǔ)儲(chǔ)量為界稀土基礎(chǔ)儲(chǔ)量為154000千噸，其中中國占千噸，其中中國占據(jù)了據(jù)了57.7%。我國稀土礦主要分為以內(nèi)蒙古。我國稀土礦主要分為以內(nèi)蒙古包頭白云鄂博稀土礦為代表的混合型輕稀土包頭白云鄂博稀土礦為代表的混合型輕稀土礦、四川冕寧氟碳鈰輕稀土礦和以南方中重礦、四川冕寧氟碳鈰輕稀土礦和以南方中重離子稀土礦。從

2、產(chǎn)量上看，離子稀土礦。從產(chǎn)量上看，2003-2008年間，年間，我國稀土產(chǎn)量增加了我國稀土產(chǎn)量增加了31%，供應(yīng)了全球，供應(yīng)了全球90%以上的稀土精礦需求。以上的稀土精礦需求。 1、稀土金屬屬性、稀土金屬屬性 稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素鑭鑭(La)、鈰鈰(Ce)、鐠、鐠(Pr)、釹、釹(Nd)、钷、钷(Pm)、釤、釤(Sm)、銪、銪(Eu)、釓、釓(Gd)、鋱、鋱(Tb)、鏑、鏑(Dy)、鈥、鈥(Ho)、鉺、鉺(Er)、銩銩(Tm)、鐿、鐿(Yb)、镥、镥(Lu)，以及與鑭系的，以及與鑭系的15個(gè)元素個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素鈧鈧(Sc)和

3、釔和釔(Y)共共17種元素，種元素，稱為稀土元素稱為稀土元素(Rare Earth)，簡稱稀土，簡稱稀土(RE或或R)。 根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征，十七種稀土元素通常分為二組：生不同性質(zhì)的特征，十七種稀土元素通常分為二組：輕稀土（又稱鈰組）包括：鑭、鈰、鐠、釹、钷、輕稀土（又稱鈰組）包括：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓；重稀土（又稱釔組）包括：鋱、鏑、釤、銪、釓；重稀土（又稱釔組）包括：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。鈥、鉺、銩

4、、鐿、镥、鈧、釔。 2、世界稀土資源分布、世界稀土資源分布 2.1 全球稀土資源分布情況全球稀土資源分布情況 美國加利福尼亞附近芒廷帕斯礦為世界上品味美國加利福尼亞附近芒廷帕斯礦為世界上品味最高的稀土礦。最高的稀土礦。 2.2 我國稀土資源分布情況我國稀土資源分布情況 我國稀土礦品位居澳大利亞、俄羅斯、美國、巴西之后第五位，品味我國稀土礦品位居澳大利亞、俄羅斯、美國、巴西之后第五位，品味5-7%。我國稀土礦主要分為以內(nèi)蒙古包頭白云鄂博稀土礦為代表的混合型輕。我國稀土礦主要分為以內(nèi)蒙古包頭白云鄂博稀土礦為代表的混合型輕稀土礦、四川冕寧氟碳鈰輕稀土礦和以南方中重離子稀土礦。其中白云鄂稀土礦、四川冕

5、寧氟碳鈰輕稀土礦和以南方中重離子稀土礦。其中白云鄂博東、西礦稀土儲(chǔ)量合計(jì)博東、西礦稀土儲(chǔ)量合計(jì)4350萬噸，占萬噸，占87.7%，是我國第一大稀土礦。，是我國第一大稀土礦。 3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用3.1 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 （1）稀土農(nóng)用的生物效應(yīng)機(jī)理）稀土農(nóng)用的生物效應(yīng)機(jī)理 在一定條件下在一定條件下, 適時(shí)適量地施用稀土元素適時(shí)適量地施用稀土元素, 可激發(fā)可激發(fā)種子萌發(fā)種子萌發(fā), 促進(jìn)植物的發(fā)芽、生根及生長發(fā)育促進(jìn)植物的發(fā)芽、生根及生長發(fā)育,促促進(jìn)對礦物質(zhì)的吸收和葉綠素的合成進(jìn)對礦物質(zhì)的吸收和葉綠素的合成, 增強(qiáng)作物的光增強(qiáng)作物的光合作用和某些酶的活性合作用和某些酶的活

6、性, 提高作物的抗逆性提高作物的抗逆性, 增強(qiáng)增強(qiáng)產(chǎn)量產(chǎn)量, 改善品質(zhì)。改善品質(zhì)。（2）稀土元素對植物的增效機(jī)理作用）稀土元素對植物的增效機(jī)理作用 適量稀土能促進(jìn)細(xì)胞的生長和分裂適量稀土能促進(jìn)細(xì)胞的生長和分裂, 促進(jìn)植物的光促進(jìn)植物的光合作用。合作用。 適量稀土能延緩作物葉片的老化適量稀土能延緩作物葉片的老化, 使植物營養(yǎng)增效使植物營養(yǎng)增效, 改善細(xì)胞透性改善細(xì)胞透性, 增強(qiáng)作物的抗逆性能。增強(qiáng)作物的抗逆性能。 3.2 3.2 稀土在鋼中的作用機(jī)理稀土在鋼中的作用機(jī)理 凈化作用凈化作用 鋼液中稀土首先是脫氧，其次脫硫，鋼液里的鋼液中稀土首先是脫氧，其次脫硫，鋼液里的O O、S S去到足夠去到足

7、夠干凈后，稀土才能去除其它雜質(zhì)。干凈后，稀土才能去除其它雜質(zhì)。 變質(zhì)作用變質(zhì)作用 一是改變或影響雜質(zhì)、夾雜物或有害相的存在狀態(tài)（或種一是改變或影響雜質(zhì)、夾雜物或有害相的存在狀態(tài)（或種類）、組成與結(jié)構(gòu)、形狀、大小、分布等，以致減輕或消除類）、組成與結(jié)構(gòu)、形狀、大小、分布等，以致減輕或消除其有害作用、甚至變有害為有利；其二是減輕或消除元素偏其有害作用、甚至變有害為有利；其二是減輕或消除元素偏析和組織不均勻性及細(xì)化鋼的組織等，導(dǎo)致鋼性能的改善。析和組織不均勻性及細(xì)化鋼的組織等，導(dǎo)致鋼性能的改善。 微合金化作用微合金化作用 微合金化的強(qiáng)化程度決定于微量稀土元素的固溶強(qiáng)化、稀土微合金化的強(qiáng)化程度決定于微

8、量稀土元素的固溶強(qiáng)化、稀土元素與其它溶質(zhì)元素或化合物的交互作用、稀土的存在狀態(tài)元素與其它溶質(zhì)元素或化合物的交互作用、稀土的存在狀態(tài)（原子、夾雜物或化合物的大小、形狀和分布），特別是在（原子、夾雜物或化合物的大小、形狀和分布），特別是在晶界的偏聚，以及稀土對鋼表面和基體組織結(jié)構(gòu)的影響等。晶界的偏聚，以及稀土對鋼表面和基體組織結(jié)構(gòu)的影響等。 3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用微合金化作用微合金化作用1）固溶度及固溶強(qiáng)化）固溶度及固溶強(qiáng)化2）改善晶界和抑制局部弱化）改善晶界和抑制局部弱化3）影響相變和改善組織）影響相變和改善組織4）影響雜質(zhì)元素的溶解度和減少脫溶量）影響雜質(zhì)元素的溶解度和

9、減少脫溶量5）稀土元素與其它微量合金元素的交互作用）稀土元素與其它微量合金元素的交互作用3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用3.3 稀土元素對鋼機(jī)械性能的影響稀土元素對鋼機(jī)械性能的影響提高鋼的抗疲勞性提高鋼的抗疲勞性 如如25MnTiB鋼的脈動(dòng)彎曲疲勞平均壽命提高鋼的脈動(dòng)彎曲疲勞平均壽命提高2.27倍；倍；55SiMnVB鋼的低頻疲勞壽命提高鋼的低頻疲勞壽命提高46%，高頻疲勞，高頻疲勞壽命提高壽命提高80%；Cr15SiMn鋼使鋼使8206型推力軸承的型推力軸承的接觸疲勞壽命提高接觸疲勞壽命提高59.1%。 提高鋼的耐磨性提高鋼的耐磨性 添加稀土減少結(jié)晶過程中粗大碳化物的析出，可提

10、添加稀土減少結(jié)晶過程中粗大碳化物的析出，可提高鋼的耐磨性。高鋼的耐磨性。 提高鋼的強(qiáng)韌性提高鋼的強(qiáng)韌性 通過添加稀土細(xì)化晶粒，可提高鑄鋼的屈服點(diǎn)、韌通過添加稀土細(xì)化晶粒，可提高鑄鋼的屈服點(diǎn)、韌性和塑性。性和塑性。 3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用3.4 稀土在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用稀土在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用稀土金屬及其化合物在催化中的研究與應(yīng)用稀土金屬及其化合物在催化中的研究與應(yīng)用稀土金屬間化合物稀土金屬間化合物高效稀土催化劑高效稀土催化劑 3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用3.5 稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土發(fā)光材料稀土發(fā)光

11、材料 電視顯示管、計(jì)算機(jī)的熒光屏及熒光燈上電視顯示管、計(jì)算機(jī)的熒光屏及熒光燈上, 能使其能使其具有高質(zhì)量的圖象具有高質(zhì)量的圖象, 延長使用壽命延長使用壽命, 提高效率提高效率, 改善改善顯色性能。顯色性能。稀土激光材料稀土激光材料 稀土晶體激光材料主要是含氧和含氟的化合物：重稀土晶體激光材料主要是含氧和含氟的化合物：重復(fù)頻率高的脈沖激光器復(fù)頻率高的脈沖激光器; 在工業(yè)上用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在工業(yè)上用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè); 在醫(yī)療上用于止血凝固。在醫(yī)療上用于止血凝固。3、稀土元素的研究與應(yīng)用、稀土元素的研究與應(yīng)用3.5 稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土永磁材料稀土永

12、磁材料 (1) 從電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能方面的應(yīng)用。這是最廣泛從電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能方面的應(yīng)用。這是最廣泛的的, 其中有各種類型的永磁發(fā)動(dòng)機(jī)。其中有各種類型的永磁發(fā)動(dòng)機(jī)。 (2) 從機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能方面。此種功能的元件應(yīng)從機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能方面。此種功能的元件應(yīng)用于傳感器、拾音器、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)和醫(yī)療核磁用于傳感器、拾音器、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)和醫(yī)療核磁共振掃描儀。共振掃描儀。 (3) 用于直接利用磁鐵的吸力和斥力制造的設(shè)備。用于直接利用磁鐵的吸力和斥力制造的設(shè)備。如磁選機(jī)、起重磁鐵、磁制動(dòng)器等。如磁選機(jī)、起重磁鐵、磁制動(dòng)器等。 (4) 用于行波管、速調(diào)管、磁控管等離子束和電子用于行波管、速調(diào)管、磁控管等離子束

13、和電子束偏轉(zhuǎn)效應(yīng)元件束偏轉(zhuǎn)效應(yīng)元件; 轉(zhuǎn)速表、速度表、電流表、電壓轉(zhuǎn)速表、速度表、電流表、電壓表等計(jì)測裝置表等計(jì)測裝置 稀土超導(dǎo)材料稀土超導(dǎo)材料 所謂超導(dǎo)現(xiàn)象即當(dāng)某種材料在低于某一溫度所謂超導(dǎo)現(xiàn)象即當(dāng)某種材料在低于某一溫度時(shí)時(shí), 出現(xiàn)電阻為零的現(xiàn)象。該溫度即是臨界溫出現(xiàn)電阻為零的現(xiàn)象。該溫度即是臨界溫度。在超導(dǎo)材料中添加稀土可以使臨界溫度度。在超導(dǎo)材料中添加稀土可以使臨界溫度大大提高。稀土超導(dǎo)材料可應(yīng)用于采礦、電大大提高。稀土超導(dǎo)材料可應(yīng)用于采礦、電子工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、懸浮列車及能源方面等子工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、懸浮列車及能源方面等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展, 稀土的研究與應(yīng)用前稀土的研

14、究與應(yīng)用前景將越來越廣闊。景將越來越廣闊。3.5 稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用3.5 稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的研究與應(yīng)用3.6 未來稀土消費(fèi)三大增長點(diǎn)未來稀土消費(fèi)三大增長點(diǎn)1、釹鐵硼成為稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力量、釹鐵硼成為稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力量 燒結(jié)釹鐵硼磁體是當(dāng)今磁性能最強(qiáng)、性價(jià)比最優(yōu)燒結(jié)釹鐵硼磁體是當(dāng)今磁性能最強(qiáng)、性價(jià)比最優(yōu)的永磁材料，廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)力的永磁材料，廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電動(dòng)汽車、儀器儀表、磁傳動(dòng)軸承、高保真發(fā)電機(jī)、電動(dòng)汽車、儀器儀表、磁傳動(dòng)軸承、高保真揚(yáng)聲器

15、、核磁共振成像儀和航天航空導(dǎo)航器等方面。揚(yáng)聲器、核磁共振成像儀和航天航空導(dǎo)航器等方面。在磁懸浮列車等新興技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用前在磁懸浮列車等新興技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用前景，特別是在電子信息方面的大量應(yīng)用加快了整個(gè)計(jì)景，特別是在電子信息方面的大量應(yīng)用加快了整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。可以說，沒有釹鐵硼的應(yīng)用，算機(jī)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程?？梢哉f，沒有釹鐵硼的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品能夠得到如此快速的發(fā)展是絕不可能的。計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品能夠得到如此快速的發(fā)展是絕不可能的。因此，從某種意義上來講，釹鐵硼磁性材料的出現(xiàn)和因此，從某種意義上來講，釹鐵硼磁性材料的出現(xiàn)和大量應(yīng)用大大加快了人類文明的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步。大量

16、應(yīng)用大大加快了人類文明的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步。而釹鐵硼的發(fā)展也成為近幾年稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力而釹鐵硼的發(fā)展也成為近幾年稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力量。量。 1、釹鐵硼成為稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力量、釹鐵硼成為稀土消費(fèi)的主要拉動(dòng)力量2、鎳氫動(dòng)力電池即將進(jìn)入快速發(fā)展期、鎳氫動(dòng)力電池即將進(jìn)入快速發(fā)展期 由于安全無污染、技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)化比較完善由于安全無污染、技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)化比較完善及使用成本相對較低的特性，鎳氫電池目前仍然占及使用成本相對較低的特性，鎳氫電池目前仍然占據(jù)據(jù)90%以上混合動(dòng)力汽車的市場份額。車用鎳氫動(dòng)以上混合動(dòng)力汽車的市場份額。車用鎳氫動(dòng)力電池市場規(guī)模一方面取決于混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)銷力電池市場規(guī)模一方面

17、取決于混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)銷量，市場份額則由鎳氫低成本與鋰電池高技術(shù)之爭量，市場份額則由鎳氫低成本與鋰電池高技術(shù)之爭的進(jìn)程決定。的進(jìn)程決定。 每輛混合電動(dòng)汽車需貯氫合金每輛混合電動(dòng)汽車需貯氫合金10千克，稀土金千克，稀土金屬屬3千克。千克。 工信部，工信部，“十二五十二五”產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，中國目前新產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，中國目前新能源汽車發(fā)展的路線目前大家已普遍認(rèn)同要先走混能源汽車發(fā)展的路線目前大家已普遍認(rèn)同要先走混合動(dòng)力、再走純電動(dòng)、最后過渡到燃料電池。合動(dòng)力、再走純電動(dòng)、最后過渡到燃料電池。 3、 稀土熒光燈稀土熒光燈 當(dāng)今世界上流行使用的新型電光源大都與稀土當(dāng)今世界上流行使用的新型電光源大都與稀土有關(guān)，其中使用最多的電光源是稀土三基色熒光燈，有關(guān)，其中使用最多的電光源是稀土三基色熒光燈，都是以稀土元素釔、銪等作主要成份。稀土三基色都是以稀土元素釔、銪等作主要成份。稀土三基色熒光粉是世界各國用來生產(chǎn)高效節(jié)能燈的主要原材熒光粉是世界各國用來生