稀土知识、用途及其世界分布情况

中国稀土矿床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点。                       

 

稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、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),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)。稀土是元素周期表中15个镧系元系再加上钪和钇共计17个金元素的总称。简称稀土(RE或R)。稀土分类为: 1) 轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇. 稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。在目前已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物,适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种: 1)含铈族稀土(镧、铈、钕)的矿物:氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳钡铈矿和独居石。 2)富钐及钆的矿物:硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿。 3)含钇族稀土(钇、镝、铒、铥等)的矿物:磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿。稀土元素在地壳中丰度并不稀少,只是分散而已。因此,虽然稀土的{jd1}量很大,但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多,而且在世界上分布极不均匀,主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家,其中中国的占有率{zg}。(1)中国占世界稀土资源的41.36%,是一个名符其实的稀土资源大国。稀土资源极为丰富,分布也极其合理,这为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。白云鄂博稀土矿与铁共生,主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石,其比例为3∶1,都达到了稀土回收品位,故称混合矿,稀土总储量REO为3500万吨,约占世界储量的38%,堪称为世界{dy}大稀土矿。微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主,伴生有重晶石等,是组成相对简单的一类易选的稀土矿。江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种,它的选冶相对较简单,且含中重稀土较高,是一类很有市场竞争力的稀土矿。中国的海滨砂也极为丰富,在整个南海的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称为海滨砂存积的黄金海岸,有近代沉积砂矿和古砂矿,其中独居石和磷钇矿是处理海滨砂回收钛铁矿和锆英石时作为副产品加以回收。总之中国的稀土资源储量大,矿种和稀土元素齐全,稀土品位高,矿点分布合理等。(2)美国它的稀土资源约占12.50%,其稀土消费和氟碳铈矿产量几年来一直居世界{dy},但近几年稀土产量已退居第二位,让位于中国。美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时,作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。位于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿,是世界上{zd0}的单一氟碳铈矿,该矿山1949年勘探放射性矿物时发现,稀土品位为5~10%REO,储量达500万吨之多,是一大型稀土矿。美国很早就开采独居石,现在开采的砂矿量是佛罗里达州的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km,宽1.2km,厚为6m,独居石较为丰富。此外,北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、佐治亚州、爱达荷州和蒙大拿州也有砂矿分布,储量也相当可观。(3)印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始,{zd0}矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床,它在1911~1945年间的供矿量占世界的一半,现在仍然是重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中,在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床,规模巨大。印度独居石钍含量高达8%ThO2。在马纳范拉库里奇采的重砂独居石占5~6%。钛铁矿占65%,金红石3%,锆英石5~6%,石榴石7~8%。(4)前苏联的稀土储量很大,主要是伴生矿床位于科拉半岛,存在于碱性岩中的含稀土的磷灰石。前苏联的主要稀土来源就是从磷灰石矿石中回收稀土,此外,在磷灰石矿石中,还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿,含稀土为29~34%。另外,在赫列比特和森内尔还有氟碳铈矿。(5)澳大利亚是独居石的生产大国,独居石是作为生产锆英石和金红石及钛铁矿的副产品加以回收。澳大利亚的砂矿主要集中在西部地区。澳大利亚也产磷钇矿。澳大利亚可开发利用的稀土资源,还有位于昆士兰州中部艾萨山的采铀的尾矿,南澳大利亚州罗克斯伯唐斯铜、铀金矿床。(6)加拿大主要从铀矿中副产稀土。位于安大略省布来恩德里弗-埃利特湖地区的铀矿,主要由沥青铀矿、钛铀矿和独居石、磷钇矿组成,在湿法提铀时,可把稀土也提出来。此外,在魁北克省的奥卡地区拥有的烧绿石矿,也是稀土的一个很大潜在资源。还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿,也含有钇和重稀土正准备开发。(7)南非是非洲地区最重要的独居石生产国。位于开普省的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿,伴生有独居石,是世界上{wy}单一脉状型独居石稀土矿。此外,在东南海岸的查兹贝的海滨砂中也有稀土,在布法罗萤石矿中也伴生独居石和氟碳铈矿,正计划和研究回收。(8)马来西亚主要从锡矿的尾矿中回收独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物,曾一度是世界重稀土和钇的主要来源。(9)埃及从钛铁矿中回收独居石。矿床位于尼罗河三角洲地区,属于河滨沙矿,矿源由上游风化的冲积砂沉积而成,独居石储量约20万吨。(10)巴西是世界稀土生产的最古老国家,1884年开始向德国输出独居石,曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海,从里约热内卢到北部福塔莱萨,长达约643km地区,矿床规模大。









 
稀土的用途十分广泛。只要在一些传统产品中加入适量的稀土,就会产生许多神奇的效果。目前,稀土已广泛应用于冶金、石油、化工、轻纺、医药、农业等数十个行业。稀土钢能显著提高钢的耐磨性、耐磨蚀性和韧性;稀土铝盘条在缩小铝线细度的同时可提高强度和导电率;将稀土农药喷洒在果树上,即能消灭病虫害,又能提高挂果率;稀土复合肥即能改善土壤结构,又能提高农产品产量;稀土元素还能抑制癌细胞的扩散。
    由于稀土元素在光、磁、电领域能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能,因而,通过对稀土原料的加工,已形成稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土激光材料、稀土贮氢材料、稀土光纤材料、稀土磁光存储材料、稀土超导材料、稀土原子能材料等一批新型功能材料。这些材料因为无污染、高性能而被称为“绿色材料”,它们已经或将要在电子信息、汽车尾气净化、电动汽车以及空间、海洋、生物技术、生理医疗等领域发挥巨大的作用。
    稀土有净化环境的功能。汽车尾气净化催化剂是稀土应用量{zd0}的项目之一。电子信息产业的发展给稀土在高新技术领域应用带来高潮。由于稀土元素具有特殊的电子层结构,可以将吸收到的能量转换为光的形式发出。利用这一特性制成的稀土荧光材料可用于计算机显示器及各种显示屏和荧光灯。以彩电为代表的家电产品广泛应用了稀土的荧光、抛光、永磁、功能陶瓷、玻璃添加剂等多种功能材料,带动了80年代稀土开发应用;90年代以来,以计算机为代表的电子信息产品飞速发展,这些产品除用上述稀土材料外,还有稀土贮氢、磁光、超磁致伸缩等功能材料,直接拉动了世界稀土生产的增长。
    以稀土制造的永磁材料,磁性能高出普通永磁材料4到10倍,尤其钕铁硼永磁体是目前发现磁性能{zg}的永磁材料,被称为超级磁体和当代永磁{zw}。由于此类材料具有超乎寻常的功能,使电子信息设备在不断提高性能的同时,也实现了轻、薄、小型化。稀土永磁材料还在各类电机、核磁共振仪器、磁悬浮列车等领域有着精妙的应用,并被确定为电动汽车主发动机的{sx}材料。有专家预测,未来几年内,如果稀土永磁材料得到良好的应用,仅材料产值就将达35亿美元,其辐射产值将达到数千亿美元。
    稀土贮氢材料贮存密度大于液氢,体积却只有普通钢瓶的六分之一。目前应用最为成功的是镍氢电池,  其等体积充电容量是目前广泛使用的镍镉电池的2倍,且没有记忆效应和镉的污染;与锂离子电池相比,又具备价低、安全性能好的优势,被各国科技和产业界称为“绿色电池”,已大量应用于便携式电器、移动电话等无线电子设备,并可望成为下世纪电动汽车的电源。
在冶金工业方面:稀土金属或氟化物、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士球墨铸铁,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。

    在石油化工方面: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xx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,采用环烷酸稀土一三异丁基铝型催化剂,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。

    在玻璃陶瓷方面:稀土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、显象管、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。

    在新材料方面: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石型铁氧体单晶及多晶,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;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5~1O%;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。

 

1、稀土元素在传统产业领域中应用
——农业领域:目前发展有稀土农学、稀土土壤学、稀土植物生理学、稀土卫生毒理学和稀土微量分析学等学科。稀土作为植物的生长、生理调节剂,对农作物具有增产、改善品质和抗逆性三大特征;同时稀土属低毒物质,对人畜无害,对环境无污染;合理使用稀土,可使农作物增强抗旱、抗涝和抗倒伏能力。当前我国农田施用稀土面积达5 000—7 000万亩/年,为国家增产粮、棉、豆、油、糖等6—8亿公斤,直接经济效益为10—15亿元,年消费稀土1 100—1 200吨。
——冶金工业领域:稀土在冶金工业中应用量很大,约占稀土总用量的1/3。稀土元素容易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等,钢水中加入稀土,可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用,改善钢的常、低温韧性、断裂性、减少某些钢的热脆性并能改善加热工性和焊接件的牢固性。
稀土在铸铁中作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的控制剂,提高铸件质量,对铸件的机械性能有很大改善,主要用于钢锭模、轧锟、铸管和异型件四个方面。
在有色合金方面应用,对以有色金属为基的各种合金都有良好的作用,改善合金的物理和机械性能。应用最多的使铝、镁、铜三个系列。
——石油化工领域:稀土用于石油裂化工业中的稀土分子筛裂化催化剂,特点是活性高、选择性好、汽油的生产率高。稀土在这方面的用量很大。
——玻璃工业领域:稀土在玻璃工业中有三个应用:玻璃着色、玻璃脱色和制备特种性能的玻璃。用于玻璃着色的稀土氧化物有钕(粉红色并带有紫色光泽)、镨玻璃为绿色(制造滤光片)等;二氧化铈可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而脱色,避免了过去使用砷氧化物的毒性,还可以加入氧化钕进行物理脱色;稀土特种玻璃如铈玻璃(防辐射玻璃)、镧玻璃(光学玻璃)。
——陶瓷工业领域:稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中,减少釉和破裂并使其具有光泽。稀土更主要用做陶瓷的颜料,由于稀土元素有未充满的4f电子,可以吸收或发射从紫外、可见到红外光区不同波长的光,发射每种光区的范围小,导致陶瓷的颜色更柔和、纯正,色调新颖,光洁度好。如黄色、紫罗兰色、绿色、桃红色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领域)、耐高温坩埚(冶金)。
——电光源工业领域:稀土作为荧光灯的发光材料,是节能性的光源,特点是光效好、光色好、寿命长。比白炽灯可节电75—80%。
2、稀土元素在高新技术产业中应用
——显示器的发光材料:稀土元素中钇、铕是红色荧光粉的主要原料,广泛应用于彩色电视机、计算机及各种显示器。目前,我国年产彩电红粉300—400吨,计算机显示器红粉50—100吨,以满足国产3 500万支彩显管和近百万支显示器的需求。
——磁性材料:钕、钐、镨、镝等是制造现代超级永磁材料的主要原料,其磁性高出普通永磁材料4—10倍,广泛应用于电视机、电声、医疗设备、磁悬浮列车及军事工业等高新技术领域。据专家预测,本世纪末此类材料产值将达到35亿美元。我市南开大学研究开发出拥有自主知识产权的钕铁硼永磁材料就属此类,现正与肯达集团合作进行产业化。
——储氢材料:稀土与过渡元素的金属间化合物MMNi5(MM为混合稀土金属)和LaNi5是优良的吸氢材料,被称为氢海绵。其最为成功的应用是制造二次电池——金属氢化物电池,即镍氢电池。其等体积充电容量是目前广泛使用的镍镉电池的2倍,充放电循环寿命和输出电压与镍镉电池一样,但没有了镉污染。我市南开大学在储氢材料研究开发上有很大优势,通过863项目,和平海湾公司已开始了镍氢电池产业化工作。
——激光材料:稀土离子是固体激光材料和无机液体激光材料的最主要的xx剂,其中以掺Nd3+的激光材料研究得最多,除钇铝石榴石(YAG)、铝酸钇(YAP)玻璃等基质外,高稀土浓度激光材料可能称为特殊应用的材料。
——精密陶瓷:氧化钇部分稳定的氧化镐是性能十分优异的结构陶瓷,可制作各种特殊用途的刀剪;可以制作汽车发动机,因其具有高导热、低膨胀系数、热稳定性能好、在1 650℃下工作强度不降低,导致发动机马力大、省燃料等优点。
——催化剂:稀土除用于制造石油裂化催化剂外,广泛应用于很多化学反应,如稀土氧化物LaO3、Nd2O3和Sm2O3用于环己烷脱氢制苯,用LnCoO3代替铂催化氧化氨制硝酸。并在合成异戊橡胶、顺丁橡胶的生产中作为催化剂。
汽车尾气需要将CH、CO氧化,对NOX进行还原处理,以解决目前城市空气污染问题。稀土元素是汽车尾气净化催化剂的主要原料。我市化工研究院在这方面有很强的优势,可推动形成一个汽车尾气净化器产品。
——高温超导材料:近几年研究表明,许多单一稀土氧化物及其某些混合稀土氧化物是高温超导材料的重要原料。一旦高温超导材料进入实用,整个世界将起xxxx的变化。目前,我国在稀土超导材料的成材研究方面取得了有意义的突破。

 

 

 稀土永磁材料是稀土金属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。可分为两大类,{dy}大类是Sm-Co永磁,或称Co基稀土永磁;第二大类是R-Fe-B系永磁,或称铁基稀土永磁材料(R代表稀土)。目前磁性能{zg}是钕铁硼永磁材料,被称之为“磁王”。由于稀土永磁材料较其它永磁材料具有其独特的优点,从发现至今三十余年,其发展十分迅速,用途也不断扩大,被广泛地应用在微波通讯技术、电机工程、仪器仪表、电表器件、磁力机械、交通运输工程磁分离技术、磁化技术、医疗与健身器械、军事技术、航空航天技术等领域中。
产品的几何形状可根据用户要求而定,有方形、条形、圆形、瓦形、环形等。
从目前市场看,日本和中国各占全球粘结钕铁硼永磁40%,欧美各占10%左右。国外钕铁硼永磁产业,实际是被少数集团控制,其产业化实质是集团化,日本住友特殊金属公司粘结钕铁硼永磁年产量为4000吨,德国真空熔炼公司为500吨,而我国目前虽然有钕铁硼永磁生产厂近百于家,但其生产规模大部分年产只有500-600吨,少数几家达到1000吨。就产品质量、性能而言,都处于中低档水平,与发达国家相比,我国的钕铁硼永磁产业,无论工艺、技术、装备、管理、还是生产规模、产品合格率等方面都有较大差距。xx钕铁硼永磁市场,国内厂家无力涉足,因此国内企业进军xx钕铁硼永磁领域势在必行。另一种纳米复合稀土永磁比烧结发展更快用途更高,发展更迅速,新一代家电主轴驱动全部用粘结磁电机,在制作立体声手机,超薄扬声器和精密xx产品方面纳米晶复合稀土永磁也会替代大部分烧结磁。纳米晶稀土永磁体是采用先进工艺把所需要的钕铁硼稀土和其他金属原材料按比例混合生产出快淬钕铁硼磁粉、在将磁粉与粘结剂混合好后装入模具中加压成型、脱模后高温固化、再进行防腐涂层后为最中产品;塑磁元件的制作是用钕铁硼磁粉混入尼龙通过混练挤出机造成复合颗粒,在用注塑机注射成型磁体。所有产品经过外形,磁性检验分析后进行检分、包装、发运给客户。据美国调查,2000年家用PC机世界销量达4000万台(2005年达8000万台),打印机7494万台/年,软盘驱动器每年1。2亿台,硬盘驱动器每年3亿台,光驱1.06台,音圈电机6000万太,年耗钕铁硼3800万吨。汽车用永磁电机18亿只,(美国通用汽车公司,每年就需钕铁硼电机2亿台),车用扬声器33亿只,传声器2.9亿,收送话器4亿只,2005年世界彩电市场需2亿台,录象机6000万台,摄象机200万台,家电音响1.7亿,汽车音响市场7157万台,新一代DVD1.8亿只,MD录象机2990万台,全球100万台机器人,年按25%增长,还有精密轻工器械的彩扩放大机,搅拌机,数控缝纫机,其他家电;固定电话和移动电话,需要越来越多的干扰磁心或微型电感传声器。目前应用范围,发展速度一日千里,变化极快,据美国xx机构统计,现代化飞机每架需永磁微特电机马达500多个,每辆豪华轿车上电动机的使用已从47个上升到70多个,车用扬声器磁体也从3个增加到8个,其它如车用传感器,里程表等部件用量也都急剧增加。2001年全球汽车年产量需钕铁硼6000吨左右,市场潜在需求极为可观,前景诱人。2005年世界约需100万吨铁氧体,50万吨软磁,1.86万吨钕铁硼。
国内市场按电子信息部规划预测,2000年空调1200万台,程控交换机40万台,手机3000万台,彩电6000万台,黑白电视1600万台,录象机44万台,汽车400万辆(配套电机1500万套),摩托车1500万辆(起动机1000万套/年),扬声器1.2亿只,受话器3.6亿只,耳机300万副,电子琴400万台,电话机1.8亿台,全国需5亿只节能灯,电机整流器3亿个,出口变压器3000万台,出口永磁体7.5吨。

郑重声明:资讯 【稀土知识、用途及其世界分布情况】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——