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1、稀土的基本知识什么是稀土？稀土和金、银、铜、铁一样，是一组典型的金属元素。稀土就是化学元素周期表中镧系元素一镧(La)、铈(Ce)、错(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、 钐(Sm)、铕(Eu)、包(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镜(Yb)、镥(Lu)， 以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素一钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土 元素(Rare Earth)。简称稀土(RE 或 R)。为什么称为稀土呢？由于稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，按当时 的习惯，称不溶于水的物质为“土”，故称稀土。稀土元素发现始于北欧。1787年，瑞典业余矿
2、物学家阿累尼乌斯(C.A.Arrhenius)在 斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比(Yteerby)的小村捡到一块未曾见过的沥青状黑色矿石， 借用这个村名将其命名为Yteerite矿。1794年，芬兰化学家加多林(J.Gadolin)从这种 矿物中发现了一种新元素，将其命名为Yteelium (钇)。这一年被当作第一个稀土元素的 发现年代。根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离 子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。轻稀土(又称铈组)包括：镧、铈、错、钕、钷、钐、铕、包。重稀土(又称钇组)包括：铽、镝、钬、铒、铥、镜、镥、钪、钇。称铈组或钇组
3、，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇占优势而得名。稀土的用途很多，稀土就在我们身边，我们日常生活很多方面都用到稀土，大家几乎天 天要看电视，您之所以能欣赏到五颜六色的荧屏，是稀土发光材料起到了重要作用；您用的 电动自行车电池和手机电池可能是由含稀土的镍氢电池制成的;您家中的使用的高效节能灯 是稀土三基色荧光粉是其主要原材料，您去医院，也能接触到稀土，许多医疗设备中都用到 了稀土如X光照相用的增感屏、用含稀土的激光材料制成的激光刀可作精细手术。铁路上铺 的稀土铌重轨，它的耐磨寿命比普通重轨提高50%以上，成为我国重轨的主要升级换代产品； 甚至您吃蔬菜、粮食都可能是经过稀土复合肥处理过
4、的。稀土就在我们身边。稀土已广泛应用于冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织、农牧养殖、医药等传 统产业领域，可以显著改善产品性能和增加产量。稀土元素由于原子结构特殊，电子能级异 常丰富，具有许多优异的光、电、磁、核等特性，加之化学性质十分活泼，能与其它元素组 成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光 电磁”性能的多种功能材料，如稀土永磁材料、荧光发光材料、贮氢蓄能材料、催化剂材料、 激光材料、超导材料和半导体材料等等，稀土被称作为“现代工业的维生素”和神奇的“新 材料宝库”。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
5、首， 为发展我国稀土工业提供了坚实的基础。1927年，我国地质学家丁道衡随中国西北科学考察团在今内蒙古包头市达尔罕茂明安 联合旗百灵庙以西40公里发现白云鄂博铁矿。1934年由中央研究院地质研究所研究员何作 霖对白云鄂博铁矿石标本进行室内研究时，率先发现其中含有这两种伴生的稀土矿物，1935 年他在公布这一研究成果时，分别将这两种稀土矿物暂时命名为“白云”矿和“鄂博”矿。 后经证实，所谓“白云”矿就是氟碳铈矿，而“鄂博”矿就是独居石矿。大家公认，是丁 道衡发现的白云鄂博矿山，而何作霖却是发现其中稀土的第一人。内蒙古包头白云鄂博矿稀 土工业储量为4350万吨，占我国工业储量的83%，因而被誉为“
6、稀土之乡”。由于稀土元素性质十分相近，彼此难于分离，在自然界中总是共生在一起，使得科学 家们发现全部17个稀土元素，共跨越三个世纪的漫长历程。稀土元素发现年表年代元素名称符号发现人1794钇(Yttrium)Y芬兰人加多林(J.Gadolin)1803铈(Cerium)Ce瑞典人伯采利乌斯(J.J.Berzelius)、 黑新格(W.Hisinger)1839镧(Lanthanum)La瑞典人莫桑德(Karl G. Mosander)1843铽(Terbium)Tb瑞典人莫桑德(Karl G. Mosander)1843铒(Erbium)Er瑞典人莫桑德(Karl G.Mosander)187
7、8镜(Ytterbium)Yb瑞士人查尔斯(Jean Charles)和 马利格纳克(G.de Marignac)1878钬(Holmium)Ho瑞典人克利夫(Per Theodore Cleve)1879钪(Scandium)Sc瑞典人尼尔森(L.F.Nilson,)和克莱夫(P.T.Cleve,)1879铥(Thulium)Tm瑞典人克利夫(Per Theodore Cleve)1879钐(Samarium)Sm法国人波依斯包德朗(P.e. Lecoq deBoisbaudran)1880包(Gadolinium)Gd瑞士人马里格纳克(Jean de Marignac)1885错(Pras
8、eodymium)Pr奥地利人韦尔斯巴赫(C.A.Welsbach)1885钕(Neodymium)Nd奥地利人韦尔斯巴赫(C.A.Welsbach)1886镝(Dysprosium)Dy法国人波依斯包德朗(P.e. Lecoq deBoisbaudran)1901铕(Europium)Eu法国人德马克(Eugene A.Demarcay)1907镥(Lutetium)Lu奥地利人韦尔斯巴赫(Auer VonWelsbach)和法国人尤贝恩(G.Urbain)1945钷(Promethium)Pm马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丁宁 (L.E.Glendenin)和克里尔(C.Cor
9、yell)17种稀土元素名称的由来及用途浅说镧(Ldn)1839年，瑞典人莫桑德(Karl G. Mosander)发现“铈土”中含有其它元素，他借用 希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为“锢”。从此，锢便登上了被人类认识和利用的历 史舞台。活跃的化学活性和丰富的含量，使铜广泛应用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、电热材料、 热电材料、磁阻材料、贮氢材料、光学玻璃、激光材料等工业领域。为了从原油中获得更多的汽油、柴油等轻质油，必须在石油精炼加工中对重质油采用催 化裂化处理，富锢稀土作为石油裂化催化剂，比不含稀土的催化剂催化活性和热稳定性均有 明显提高，在我国，石油化工仍是锢铈轻稀土主要消费领域。光学玻
10、璃中应用锢既是经典用途，也是目前主要应用领域之一。锢系光学玻璃具有高折 射率和低色散的优良光学特性，可简化光学仪器镜头、消除球差、色差和像质畸变，扩大视 场角，提高鉴辨率和成像质量，已广泛用于航空摄像机、高档相机、高档望远镜、高倍显徽1镜等O锢镍储氢材料是一种优良的储氢材料，是制造稀土镍氢电池的负极材料。用漠氧化锢制作的医用X荧光增感屏能大大提高成像清晰度，并减少X射线辐照量，尤 其适用于脑部敏感部位和儿童、孕妇的透视检查。富锢稀土无机和有机盐应该是农用和饲料 添加剂用稀土的理想材料，其在医药上也有广阔的前景。铈(Shi)1803年，瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius )和他的老
11、师黑新格尔 (W.Hisingerr)在分析瑞典产的重石矿时，发现了一种与“钇土”性质十分相似但又完全 不同的新元素一“铈土”，并将其命名为铈”，以纪念1801年发现的小行星一谷神星(Ceres)。铺应用领域非常广泛，如抛光粉、储氢材料、热电材料、铺鸨电极、陶瓷电容器、压电 陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属以铈为主成分的混合稀土金属，还广泛用于稀土处理钢(脱氧、脱硫、变性)、稀土电 工铝和稀土铸造镁合金(净化变质、细化晶粒、合金化)等金属材料。铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防 紫外线，还可降低车内温度，从
12、而节约空调用电；以氧化铈作为主成分制造的各种抛光粉已 广泛用于各种平板玻璃、光学玻璃镜头等。另外铈还被用作优良的环保材料，目前最有代表 的是汽车尾气净化催化剂，可有效防止大量汽车废气排到空气中。错(PU)1841年，曾经发现了镧元素的瑞典人莫桑德(Carl Mosander)从“镧土”中发现了一 种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，将其定名“迪 迪姆”(Didymium，希腊语为“双胞胎”的意思)，但它不是单一元素，而是错钕化合物。， 大约又过了 40多年，也就是1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“错钕”中分离出了两 个元素，一个取名为“错(Praseody
13、mium)，来自希腊字prason，意思是绿色化合物， 因为错盐水溶液会呈现出鲜艳的葱绿色；另一个元素则取名为“钕”(Neodymium)。错其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。稀土永磁材料是当今最热门的稀土应用领域。 错单独用作永磁材料性能并不突出，但它却是一个能改善磁性能的优秀协同元素，加入错还 能提高磁体抗氧化性能(耐空气腐蚀)和机械性能，已被广泛应用于各类电子器件和马达上。错被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜 料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。错还被用作玻璃着色剂，色彩丰富，也有很大 的潜在市场。可制得具有鲜亮韭绿和葱绿色彩的“错绿”玻璃制品
14、，既可制作绿色滤光片， 又可用于工艺美术玻璃。在世界闻名的意大利威尼斯和捷克的水晶玻璃中都会看到错的亮绿 色彩。错还被用新型磨削材料，制成含错刚玉砂轮。与白刚玉相比，在磨削碳素结构钢、不 锈钢、高温合金时，效率和耐用性可提高30%以上。钗(而)1841年，曾经发现了镧元素的瑞典人莫桑德(Carl Mosander)从“镧土”中发现了错 钕化合物。1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“错钕”中分离出了两个元素，一个取 名为错”(Praseodymium)；另一个元素则取名为钕(Neodymium)。1983年，由于钕铁硼永磁体的问世，使钕的身价倍增，一跃成为稀土家族中最显赫的 成员。钕铁硼的诞
15、生引起国际磁学界的轰动，被列为当年世界十项重大科技成果之一。由此， 永磁材料也成为钕的最大用户。主要应用领域有：永磁电动机、发电机、核磁共振成像仪、 磁选机、音响扬声器、磁力传动、磁力起重、仪器仪表、液体磁化、磁疗设备等等，已成为 汽车制造、通用机械、电子信息产业和尖端技术不可缺少的功能材料。钕还被广泛用于激光材料，既可用作激光晶体，也可用作大功率激光玻璃。1964年发 现的掺钕钇铝石榴石晶体，已成为目前最常用的固体激光材料，可用于金属材料切割、打孔、 焊接和激光手术刀等方面。钕还是玻璃和陶瓷材料的优良着色剂，用其着色的工艺美术玻璃和陶瓷，可呈淡粉、玫 瑰红、淡紫和蓝紫等多种色调，色彩晶莹亮丽，名贵高雅。尤其是具有神奇的双色效应，在 不同光源的光照下，会呈现出从玫瑰紫红到淡蓝紫色的不同变化。世界各地著名的工艺美术 玻璃和艺术陶瓷制品，如意大利威尼斯工艺玻璃和我国景德镇的艺术陶瓷制品上，都能看到 钕的色彩。钕对许多有色金属材料有良好的净化、变质和合金化作。在镁或铝合金中添加1.5 2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。钷(pb)1945年美国橡树岭国立实验室的化学家马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丁宁(L.E.Glendenin)和克里尔(C
