稀土概论

科普知识：机械工程学院专业课程：稀土元素什么是稀土：稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧（读音lan、符号La）、铈（读音shi、符号Ce）、镨（读音pu、符号Pr）、钕（读音nv、符号Nd）、钷（读音po、符号Pm）、钐（读音shan、符号Sm）、铕（读音you、符号Eu）、钆（读音ga、符号Gd）、铽（读音te、符号Tb）、镝（读音di、符号Dy）、钬（读音huo、符号Ho）、铒（读音er、符号Er）、铥（读音diu、符号Tm）、镱（读音yi、符号Yb）、镥（读音lu、符号Lu）以及非镧系的钇（读音yi、符号Y）、钪（读音kang、符号Sc），共17种元素（有的把钪除外）。称为稀土元素(RareEarth)。简称稀土(RE或R)。现已探明稀土元素在地壳中的总储藏量达0.0153％。在自然界中稀土元素主要以单矿物形式存在，目前世界上已发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250多种。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。稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中，如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等，个别还含有铊、硒与碲；黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含铊、硒及碲，个别的还富含铟与锗；方铅矿也常富含铟、铊、硒及碲；辉钼矿和斑铜矿富含铼，个别的还富含硒；黄铁矿常富含铊、镓、硒、碲等。科普知识：机械工程学院稀土元素的化学性质相似，但又有各自的特点和微小差异。稀土元素都是金属元素，其物理特性上，具有某种颜色的光泽和各种形状的晶体结构，密度和熔点较高，电阻系数很大；其化学特性上，原子价都表现为正三价，是典型的活泼金属，其与冷水的作用比较缓慢，而与热水的作用相当剧烈；易与氧化合生成稳定的氧化物，燃点较低、燃烧时放出大量的热，易溶解于酸中而不和碱作用等。稀土有什么用：稀土元素的用途很广泛，如打火机的“火石”，军用的“固体发火”的合金，生产的“球墨铸铁”，炼钢中除去有害杂质、提高强度韧度等性能，冶炼有色合金用于制造发动机、气轮机、航空、火箭等的零部件，在化工和石化生产中用作稀土催化剂，用作陶瓷、玻璃的着色剂和生产特种光学玻璃，用于彩电、电光源的荧光材料用于医疗仪器和药物，用作稀土微肥等等。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。当今世界，每6项新技术的发明，就有一项离不开稀土。稀土是21世纪重要的战略资源,是现代工业的“维生素”。世界稀土资源：稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分散而已。因此，虽然稀土的绝对量很大，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，其中中国的占有率最高。科普知识：机械工程学院(1)中国占世界稀土资源的80%（统计不准确）。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。(2)美国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第一，但近几年稀土产量已退居第二位，让位于中国(由于美国政府十分重视稀土的保护，而中国稀土由于管理不善被严重浪费)。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，是世界上最大的单一氟碳铈矿，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)印度印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始，最大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，科普知识：机械工程学院此外，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，是世界上唯一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。科普知识：机械工程学院中国的稀土：我国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展我国稀土工业提供了坚实的基础。中国的稀土资源主要集中在包头市与中国的江西省赣州市。我国稀土金属资源特点1)储量分布高度集中(主要是轻稀土)。我国稀土矿产虽然在华北、东北、华东、中南、西南、西北等六大区均有分布，但主要集中在华北区的内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上，是我国轻稀土主要生产基地。2）轻、重稀土储量在地理分布上呈现出“北轻南重”的特点，即轻稀土主要分布在北方地区，重稀土则主要分布在南方地区，尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外，在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿，有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料)；在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物，在钨矿选冶过程中可综合回收，综合利用。3）共伴生稀土矿床多，综合利用价值大。在已发现的数百处矿产地中，2/3以上为共伴生矿产，颇有综合利用价值。但多数矿床物质成分复杂，矿石嵌布粒度细，多为难选矿石，如白云鄂博矿床中有70余种元素，170多种矿物，其中稀土、铌钽储量巨大，为世界罕见的大型稀土、稀有金属矿床。在铁矿石中共生的独居石、氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿等稀土矿物，虽然矿石结构构造复杂，嵌布粒度细微。但经过不断选冶试验研究，精矿品位和冶炼提取及回收率已有很大提高，成为科普知识：机械工程学院我国轻稀土主要原料基地。4）我国稀土矿产资源储量多、品种全，为发展稀土金属工业提供了优越的资源条件。现已探明的稀土储量达1亿ｔ以上，而且还有较大的资源潜力。品种全，17种稀土元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。在所勘查和开发的矿床中，通过选冶工艺从矿石矿物中提取出16种稀土金属，现已生产出几百个品种和上千个规格的稀土产品，不仅满足了国内需求，而且已大量出口，成为我国出口创汇的主要矿产品及加工产品之一。由稀土联系的中国和世界中国拥有世界25%的人口，正在迅速地成为计算机、电话机，电视机及声像设备的消费大国，今后几年内稀土消费量占世界稀土总消费量的比例有可能提高。预测未来4～5年内，世界稀土需求的年增长率为4%～7%，而中国的稀土需求增长率可能在8%～12%范围内。电视机和计算机工业对阴极射线管日益增长的需求，可能会导致稀土在玻璃陶瓷应用中特别高的消费增长率。据了解，中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，储量占世界的95%，是名副其实的“稀土大国”。日本、欧洲和北美都是它的主要市场。中国的稀土资源为世界之首，其地位可与中东的石油相比，具有极其重要的战略意义，早在上世纪50年代，周恩来总理就把稀土开发列入中国第一个科技发展规划。1975年，中国便成立了稀土领导小组，随后国务院机构几经调整，但专门的稀土行业管理机构一直得以保留。1991年，稀土被列入国家保护矿种；1993年，国务院稀土领导小组更名为国家计委稀土办公室，后随计委改名为国家发改委稀土办公室至今。对于稀土产品的出口，我国有三个区别对待的类别。一是禁止类，这类别产品是不科普知识：机械工程学院允许出口的。主要针对的是稀土原材料，如矿产品，混合氯化稀土以及混合碳酸稀土等原材料级产品。二是限制类，如氧化物和金属，这类产品在出口实行出口配额管理，上述的配额也是针对这类产品而言的。三是鼓励类，即下游稀土产品，如抛光粉，荧光粉等高附加值产品。但在相当长时期内，中国对稀土的认识普遍停留在与一般矿产资源平等对待的认知里，出口创汇是其主要任务之一。随后，中国凭着自身的资源优势和欧美等缩减开采规模之机，一跃成为世界上最大的稀土矿开采和出口国。根据美国地质调查局出版的MineralCommoditySummary(矿产品摘要)2007年度报告统计，中国稀土矿产资源储量全球第一，稀土年产量占世界稀土产量的90%以上，出口总量占全球的80%。但长期以来我国的稀土矿的开采一直陷入一种混乱的局面，致使大量稀土资源被糟蹋、破坏和贱卖，出口的绝大部分是未经轧、锻或仅经简单加工的初级产品，换取的资金远远少于造成的损失。在国际上具有如此巨大垄断潜力的中国稀土，多年来却被卖成了土的价格，定价权一直掌握在欧美等国的手里。有统计显示:与1998年稀土产品出口配额制度启动时相比,我国稀土出口量增长了10倍,但价格却降低了36%。我国宝贵的稀土资源由于无序竞争，竞相压价出口，稀土资源日趋减少。照这个消耗速度，世界最大稀土矿包头白云鄂博矿藏将在30年内消失；有“世界钨都”之称的江西赣州稀土资源矿将在20年内开采殆尽。与我国的无序的开采出口相对应的是，在过去20多年间，美国、欧洲、日本、韩国等从我国进口了大量廉价稀土作为自己的战略储备。美国早在1999年就已逐步停止开采本国的稀土资源。中国的近邻日本从1983年起就开始建立稀有金属储备制度和基地；韩国也在2008年决定采取官方和民间企业合作的方式，有计划地提高稀有金属储备规模。科普知识：机械工程学院由于中国稀土多年大量出口，导致欧美等国每年以极其低廉的价格进行囤积，有报道称，日本所囤积的稀土量可以沿用20年之久。为保护我国的稀土资源，国家也做了相关的努力。2008年底，为解决