稀土元素性質(zhì)及其應(yīng)用

1、稀土元素性質(zhì)及其應(yīng)用白云鄂博，蒙古語是寫曉的圣山，當(dāng)含鐵、桶土、枕、針等幾十種有價(jià)值元累，并且儲(chǔ)量豐富，是一座罕見的多金屬共生礦，成為舉世聞名的寶山如今，白云鄂博己成為包鋼（集團(tuán)）公司鐵S扁土零礦產(chǎn)品的生產(chǎn)慕地，為國專經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著龍要作用.白云鄂博礦稀I儲(chǔ)雖位居世界第一位，泥儲(chǔ)量居世界第二位口礦石物質(zhì)成分十分復(fù)雜，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有73種元素、170余種礦物，其中貝冇綜合利用價(jià)值的尤素有28種，鐵礦物和含鐵礦物20余種，稀土礦物16種，鋌礦物20種.包鋼選礦廠自投產(chǎn)以來”進(jìn)入尾曠壩中的稀土氣化物達(dá)到數(shù)百萬噸、尾礦中稀上（REO）的平均品位在7%左右.比原礦稀土品位魁高.貝:價(jià)值相當(dāng)可觀.對(duì)于桃礦物，

2、因梵貧、細(xì)總是選茁界公認(rèn)的難選礦物.過去在覘的選礦回收上也做了很多研究工作.但產(chǎn)品品位和回收辜都很低，鐵精礦屮的促在后續(xù)冶煉藝中也未得到應(yīng)用?，F(xiàn)在，每年隨鐵礦石開采產(chǎn)出的五氧化二鋸達(dá)1.3萬t未進(jìn)行回收，白白地流入尾礦，造成鋸資源的浪費(fèi).包鋼選礦廠尾丁堆放在占地卜塞平方公里的尾礦壩中，基本沒有防痿漏和防E揚(yáng)設(shè)施*對(duì)周IB環(huán)境造成了污染，而巳內(nèi)蒙古懸北京沙塵暴源地之因此，充分回收尾礦中的稀土、鋰和鐵，提離包鋼資源的綜合利用率是非常必婆的兔在元素周期表中第四周期的銃元索和第五周期的鈕元素及第九周期的鋼系元素是一雅獨(dú)特的元素n它們組成一個(gè)大家族°自1751年瑞典化學(xué)家在瑞典的巴斯特奈斯發(fā)現(xiàn)

3、一種新礦物.先稱柞白察石*后改稱硅材石F到19斗7年美國的馬里斯克從原子能反應(yīng)堆用過的鈾燃料中分離出煩了序數(shù)為61的元素，命名為鋌為止.前后經(jīng)歷了近200年.化學(xué)元素周期表上才填滿了稀七元索的名稱.并把它怕統(tǒng)稱為幷土元素*LL1稀土元素的存在形態(tài)桶土元索的英文名稱為nicrth,tt中雖有他e（稀有）一詞，電絕非取產(chǎn)量稀少之意”在自然界中稀土含量還是很豐富的，只是由于當(dāng)時(shí)科技條件有陸發(fā)現(xiàn)井提取這些物質(zhì)很稀少而得名“事實(shí)匕秫丨在地殼中的含星為地殼重討的0.014）.02%,其中欄、tdi,枚、就在火成巖利地殼上部的豐度.比鶴、鉗*誌、鉗都多。而且由于它們性噴相似.以卒于它們常共生于同種獷物中.按

4、它們?cè)诳谌唤缰械拇嬖谀皯B(tài)，主耍有三種類型的礦源：（1）瓶碳肺礦氛碳鐘礦是我國現(xiàn)在使用的稀土礦石中儲(chǔ)呈授豐富的礦石。氟碳肺礦石的相對(duì)密度為4.952,莫氏硬度4-4.5。外觀為黃色或喬褐色，是稀土氧化物（R2O3）品位為60-70%的氛碳酸鹽稀土礦石，與獨(dú)居石相比，氧化針含量少（0.3%以下），而鮪含量多e（2）獨(dú)居石礦獨(dú)居石礦在世界上分布很廣，通常在海岸或河岸以砂床形式存在，與鈦鐵礦、錯(cuò)石和石榴石等重砂礦物共生。獨(dú)居石的相對(duì)密度為4.95.3,莫氏硬度為5-5.5.外觀呈赤褐，灰黃等色。是含氧化秋510%,稀土類氧化物總量60%的磷酸鹽稀土礦石。（3）備鉉礦磷鉉礦是重要的鎧礦石，主耍產(chǎn)于帶有錫

5、礦石的偉晶巖礦床中。璘鉉礦的相對(duì)密度為45,莫氏硬度為45,外觀為褐&或綠色，是稀土氧化物（R2O3）品位為5540%的磷酸鹽稀土礦石。稀土元素的應(yīng)用稀土元素在物理和化學(xué)性質(zhì)方面有著突出的特點(diǎn)，這為稀土元素的血用提供了廣泛的基礎(chǔ)。近20年來國內(nèi)、外科學(xué)家對(duì)稀土的應(yīng)用展開了多方面的研究，稀土元素的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到科學(xué)技術(shù)的各個(gè)方面。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料提出的各種新要求，稀土元素的應(yīng)用由早期主要利用它們的共性，已日益擴(kuò)展到單一稀土的應(yīng)用，深入到現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，并促進(jìn)了這些領(lǐng)域的發(fā)展，反遼來也使稀土生產(chǎn)水平不斷得到提高。目前，稀土金屬和化合物已成為發(fā)展現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)不可缺少的尖

6、端材料。因此，晞土元素在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都占有一定的地位。在19世紀(jì)末至20世紀(jì)30年代，是混合稀土元索或用簡單分離方法得到的單一稀土元素的工業(yè)最初應(yīng)用階段。當(dāng)時(shí)稀土主要用于照明的白熾燈紗罩，形成了稀土元素的最初商業(yè)消耗。隨后稀土應(yīng)用于制備打火石和弧光燈的碳極芯（以稀土氟化物為添加劑）等。40年代稀土元索以發(fā)展到廣泛應(yīng)用的階段。主要用于拋光粉、玻璃的脫色劑和陶瓷的乳濁劑等。5X0年代，單一稀上元素開始得到重要應(yīng)用，如刨用于光學(xué)玻璃；輪和鉗用于彩色熒光粉等。隨后稀土在煉鋼、石油裂化催化和玻璃、陶瓷上被廣泛的應(yīng)用，為稀土工業(yè)開拓了廣闊的市場(chǎng)，使稀土的生產(chǎn)有了很大增長。目前，稀土已用于冶金工

7、業(yè)、石油化工、玻璃、陶瓷、電子工業(yè)上。雖稀土在電子工業(yè)上應(yīng)用所占比例校小，但對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技末的發(fā)展卻十分亜要.今后稀土新材料的研究將使其應(yīng)用深入到各科學(xué)領(lǐng)域電。.稀土元素在冶金工業(yè)上的應(yīng)用汀在冶金上，由于稀土元素具有對(duì)氧、磕和其它非金屬元素的強(qiáng)親和力，用于煉鋼中能凈化鋼液、細(xì)化晶粒，減少有害元素的影咆，從而改善了鋼的性能。用丁球碳鑄鐵中可以控制有害元索的影響，形核以及作為球化劑等，使鑄鐵的機(jī)械性能、耐18和耐腐蝕性能得到提高。在有色金屬中可以改善合金的髙溫抗氧化性，提高材料的強(qiáng)度，改善材料的工藝性能。（2）稀土元素在石油化工上的應(yīng)用在石油化工中，由于稀土離子能穩(wěn)定X、Y型沸石（分子篩）結(jié)構(gòu)，應(yīng)用

8、時(shí)保持氫傳遞（裂化）件能比舊的非品態(tài)氧化硅和氧化鋁裂化催化劑要好，因而更常用來制備石油裂化的催化劑?，F(xiàn)在生產(chǎn)的沸石裂化催化劑都含有稀土氧化物。試驗(yàn)衣明稀上催化劑可提高石油裂化的汽油收率，降低煉油的成本.稀上化合物還可作為順橡膠和異戊橡膠及合成氨的催化劑。（3）稀土元素在玻璃、陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用在玻璃、陶瓷工業(yè)中，稀土元素得到了多方面的應(yīng)用。稀土氧化物是玻璃拋光粉的原料。由稀土碳酸鹽、草酸鹽和復(fù)鹽等灼燒而成的氧化物（主要是氧化締）是良好的拋光粉。它變比氧化錯(cuò)的拋光粉在拋光鏡片的時(shí)間短，用量少（近一半），因此稀土氧化物拋光粉已用于鏡面、平板玻璃、電視顯象管等拋光上氧化備、氧化鉉、氧化欽等單一稀土氧化

9、物是特殊光學(xué)玻璃的添加劑.如在玻璃中含有氧化釧，可使玻璃貝有高折射率和低色散性能等.四價(jià)肺的化合物和錯(cuò)、枚化合物可作為玻璃的脫色劑。飾的氧化作用，可以使玻璃中的少量鐵氧化為三價(jià)化合物而起到脫色作用。錯(cuò)、欽等化合物的顏色鮮艷是玻璃和陶瓷著色劑的原料，它們可使玻璃和陶瓷具有艷麗的顏色。如含純氧化釵的玻璃具有鮮紅色，用于航行的儀表中.含純氧化錯(cuò)的玻璃坯綠色的，并能隨光源的不同而有不同顏色。（4）稀土元素在新型功能材料中的應(yīng)用稀土在新型功能材料中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在稀土用于發(fā)光材料、激光材料、盤性材料、超導(dǎo)材料、電子導(dǎo)體材料和儲(chǔ)氫材料等中。由于稀七元素含有未充滿的4f電子，使一些稀上原子（或離子）在可見

10、光區(qū)有類線形的吸收光譜和發(fā)射光譜及復(fù)雜的譜線，因而它們可用于制備發(fā)光材料，電光源材料和激光材料。彩色電視顯象管的紅色熒光粉就采用了鉉（鉗）的硫氣化物，代普了過去的硫化物紅色熒光粉，獲得了均勻、鮮艷的彩色電視圖象。含氧化軋的稀土熒光粉的X光增感屏與過去用的鵠酸鈣熒光粉增感屏相比，底片峯光作用所需的X射線強(qiáng)度較弱，即甚小的輻射劑量就可給底片疑光。稀土鹵化物是制備新型電光源的重要材料，它用于制作廣場(chǎng)照明和拍攝電影等用的燈具，如鋪欽燈、鈉銃燈等，它們具有體積小、輕而亮度高的特點(diǎn).敎和輪等稀土化合物是固體熒光器的璽要工作物質(zhì)，這些激光器在國防等工業(yè)中得到了應(yīng)用。隔土金屬具有較高的磁矩和有價(jià)值的磁學(xué)性質(zhì)，它們和過渡金屬的合金可作為碗性材料，其中1：5和2：17的鑼鉆合金是一類優(yōu)良的磯性材料。在磁性材料中它們占有獨(dú)特的地位，它們已用于雷達(dá)上的行波管、微波器件和一些精密儀器中。稀土的石榴石型的鐵氧體也是一類重要的磁性材料，可用于制作磁泡記憶元件，由于存儲(chǔ)密度犬，用于信息的貯存。(5) 稀土元素在核工業(yè)方而的應(yīng)用稀土金屬在核工業(yè)中用于反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料和控制材料。彫、箱、匍等具有高的熱中子俘獲截面，因而用于反應(yīng)堆的控制材料中，鈕的熱中子吸收截而接近于鋰，僅有1.2巴，