稀土小常识

【阐述】　　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，称作稀土元素（Rare Earth）。全称稀土（RE或R）。　　【稀土的分类】　　1）重稀土（又称铈两组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

　　2）重稀土（又称钇两组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。　　铈组与钇组之别，是因为矿物经分离出来获得的稀土混合物中，经常以铈或钇比例多的而故名。　　稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE回应。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。

它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。　　【名称由来】　　稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素就是指18世纪末叶开始相继找到，当时人们经常把不水溶液水的液体氧化物称作土。

稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很较少，因而故名为稀土。一般来说把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称作重稀土或铈两组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称作重稀土或钇两组稀土。

也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划入稀散元素)，区分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。　　这些稀土元素的找到，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。

其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等找到制备的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用溶胶分离出来，在铀核裂变产物的稀土元素中取得的。

过去指出自然界中不不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处置磷灰石时找到了痕量的钷。　　【稀土元素的性质与应用于】　　大多数稀土金属呈现出顺磁性。钆在0℃时比铁具更加强劲的铁磁性。

铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现出铁磁性，镧、铈的较低熔点和钐、铕、镱的高蒸气力展现出出有稀土金属的物理性质有很大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比普遍用作核反应堆掌控材料的镉、硼还大。

稀土金属具备可塑性，以钐和镱为最差。除镱外，钇两组稀土较铈两组稀土具备更高的硬度。稀土的比表面积是其最重要参数之一，比表面积范围集中于在10-30m2/g（国产F-Sorb2400全自动氮导电比表面积仪测试），催化剂等各方面性能皆与比表面积有最重要关系。

　　稀土金属已普遍应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用于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、催化剂材料、仪器陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致前端材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。　　稀土比表面积研究和涉及数据报告中，只有使用BET方法检测出来的结果才是现实可信的，因为国内外制订出来的比表面积测量标准都是以BET测试方法为基础的。(GB.T 19587-2004)-气体导电BET原理测量固态物质比表面积的方法。

比表面积测量分析有专用的比表面积测试仪，国内较为成熟期的是动态氮导电法，现有国产仪器中大多数还不能展开必要对比法的，北京金埃谱科技公司的F-Sorb 2400新型比表面积分析仪是确实需要构建BET法检测功能的仪器（兼具必要对比法），更加最重要的北京金埃谱科技公司的F-Sorb 2400比表面积分析仪是迄今为止国内唯一几乎自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时增加人为误差，提升测试结果精确性。　　我国享有非常丰富的稀土矿产资源，成矿条件良好，可谓得天独厚，开发利用的储量居于世界之首，为发展我国稀土工业获取了扎实的基础。　　【稀土矿物的主要特点】　　稀土元素在地壳中平均值含量为165.3510-6(黎彤，1976)。

在自然界中稀土元素主要以单矿物形式不存在，目前世界上已找到的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250多种，其中稀土含量REE＞5.8%的有50～65种，可视作稀土独立国家的矿物。最重要的稀土矿物主要为氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿物总的特点：一是缺乏硫化物和硫酸盐(只有算作的)，这解释稀土元素具备亲氧性；二是稀土的硅酸盐主要是岛状，没层状、架状和链状结构；三是部分稀土矿物(尤其是简单的氧化物及硅酸盐)呈现出非晶质状态；四是稀土矿物的产于，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物居多，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐居多。

富钇的矿物大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气出热液矿床及热液矿床中；五是稀土元素由于其原子结构、化学和晶体化学性质相似而常常共生在同一个矿物中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共不存在一个矿物中，但这类元素并非等量并存，有些矿物以含铈族稀土居多，有些矿物则以钇族居多。　　在目前已找到的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物，合适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)丰钐及钆的矿物：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集中状态赋存在有关的金属矿物中，如闪锌矿一般都含有镉、锗、镓、铟等，个别还所含铊、硒与碲；黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿常常含有铊、硒及碲，个别的还含有铟与锗；方铅矿也常含有铟、铊、硒及碲；辉钼矿和斑铜矿含有铼，个别的还含有硒；黄铁矿经常含有铊、镓、硒、碲等。　　目前，虽然已找到有将近200种稀散元素矿物，但由于较少而并未富含成具备工业铁矿的独立国家矿床，目前为止只找到有很少闻的独立国家锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规模都并不大。　　【世界稀土资源】　　稀土元素在地壳中金属量并不较少，只是集中而已。

因此，虽然稀土的绝对量相当大，但就目前为止能确实沦为可铁矿的稀土矿并不多，而且在世界上产于近于不均匀分布，主要集中于在中国、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低。　　（1）中国 　　中国占到世界稀土资源的41.36%，是一个名符其实的稀土资源大国。

稀土资源十分非常丰富，产于也极为合理，这为中国稀土工业的发展奠下了扎实的基础。　　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，都超过了稀土重复使用品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，大约占到世界储量的38%，可谓为世界第一大稀土矿。　　微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿居多，浸润有重晶石等，是构成比较非常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，它的选冶比较较非常简单，且不含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。　　中国的海滨砂也十分非常丰富，在整个南海的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称作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置海滨砂重复使用钛铁矿和锆英石时作为副产品加以重复使用。

　　总之中国的稀土资源储量大，矿种和稀土元素齐全，稀土品位低，矿点产于合理。　　（2）美国 　　美国它的稀土资源大约占到12.50%，其稀土消费和氟碳铈矿产量几年来仍然居于世界第一，但近几年稀土产量已退隐第二位，让坐落于中国。

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。　　坐落于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿，是世界上仅次于的单一氟碳铈矿，该矿山1949年勘探放射性矿物时找到，稀土品位为5～10%REO，储量约500万吨之多，是一大型稀土矿。　　美国很早已铁矿独居石，现在铁矿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，长1.2km，薄为6m，独居石更为非常丰富。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产于，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，仅次于矿床产于在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。出名矿区是坐落于印度南部西海岸的扎瓦拉和马纳范拉库里奇称作特拉范科的大矿床，它在1911～1945年间的供矿量占到世界的一半，现在依然是最重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中，在比哈尔邦内陆的兰契高原上找到了一个新的独居石和钛铁矿矿床，规模极大。

　　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到5～6%。钛铁矿占到65%，金红石3%，锆英石5～6%，石榴石7～8%。

　　（4）前苏联 　　前苏联的稀土储量相当大，主要是浸润矿床坐落于科拉半岛，不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就是指磷灰石矿石中重复使用稀土，此外，在磷灰石矿石中，还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿，不含稀土为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重复使用。澳大利亚的砂矿主要集中于在西部地区。澳大利亚也出产磷钇矿。

　　澳大利亚可开发利用的稀土资源，还有坐落于昆士兰州中部艾萨山的采行铀的尾矿，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。坐落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、磷钇矿构成，在湿法托铀时，可把稀土也明确提出来。　　此外，在魁北克省的奥卡地区享有的烧绿石矿，也是稀土的一个相当大潜在资源。

还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿，也所含钇和重稀土于是以打算研发。　　（7）南非 　　南非是非洲地区最重要的独居石生产国。坐落于开普省的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿，浸润有独居石，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浸润独居石和氟碳铈矿，于是以计划和研究重复使用。

　　（8）马来西亚 　　主要从锡矿的尾矿中重复使用独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物，一度是世界重稀土和钇的主要来源。　　（9）埃及 　　埃及从钛铁矿中重复使用独居石。矿床坐落于尼罗河三角洲地区，归属于河滨沙矿，矿源由上游风化的冲积砂沉积而出，独居石储量大约20万吨。

　　（10）巴西 　　巴西是世界稀土生产的最古老国家，1884年开始向德国输入独居石，一度名闻世界。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。　　世界稀土资源储量极大，除我国已开发利用资源量居于世界之首外，澳大利亚、俄罗斯、美国、巴西、加拿大和印度等国稀土资源也很非常丰富，近年来在越南也找到了大型稀土矿床。

另外，南非、马来西亚、印度尼西亚、斯里南卡、蒙古、朝鲜、阿富汗、沙特阿拉伯、土耳其、挪威、格陵兰、尼日利亚、肯尼亚、坦桑尼亚、布隆迪、马达加斯加、莫桑比克、埃及等国家和地区也找到具备一定规模的稀土矿床。世界上主要稀土资源国中一批大-超大型稀土矿床的找到与研发是世界稀土资源的主要来源。中国内蒙古白云鄂博铁、铌、稀土矿床，中国四川冕宁牦牛坪式单一氟碳铈矿矿床，中国南方风化淋积型稀土矿床；澳大利亚韦尔德山碳酸岩风化壳稀土矿床，澳大亚利东、西海岸的独居石砂矿床；美国芒顿帕斯碳酸岩氟碳铈矿矿床；巴西阿腊夏、寨斯拉估什碳酸岩风化壳稀土矿床；俄罗斯托姆托尔碳酸岩风化壳稀土矿床，希宾磷霞岩稀土矿床；越南茂塞碳酸岩稀土矿床等，其稀土资源量皆在100万吨以上，有的超过上千万吨，个别多达1亿吨，包含世界稀土资源的主体。

据有关资料统计资料，我国稀土资源从20世纪70年代占到世界总量的74%，到80年代上升到69%，至90年代末上升到45%左右，这主要是澳大利亚、俄罗斯、加拿大、巴西、越南等国将近20年来在稀土资源的勘查与研究方面获得重大进展，先后找到了一批大-超大型稀土矿床，如澳大利亚的韦尔德山、俄罗斯的托姆托尔、加拿大的圣霍诺雷、越南的茂塞等稀土矿床。但我国稀土资源仍占到世界首位，且资源潜力相当大，因此有理由指出今后非常宽的时间内会转变中国稀土资源大国的地位。

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