稀土成分

稀土成分
2010/9/27 14:55:14
稀土成分稀土矿在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。

这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。

作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。

呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。

这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。

这类状态的稀土元素很容易提取.
经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，目稀土矿独居石 Monazite
独居石又名磷铈镧矿。

化学成分及性质：(Ce,La,Y,Th)[PO4]。

成分变化很大。

矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％。

类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。

独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。

晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。

物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。

半透明至透明。

条痕白色或浅红黄色。

具有强玻璃光泽。

硬度5.0～5.5。

性脆。

比重4.9～5.5。

电磁性中弱。

在X射线下发绿光。

在阴极射线下不发光。

生成状态：产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。

用途：主要用来提取稀土元素。

产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。

最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。

此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。

独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。

氟碳铈矿（Bastnaesite）化学成分性质：(Ce，La)[CO3]F。

机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。

氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

晶体结构及形态：六方晶系。

复三方双锥晶类。

晶体呈六方柱状或板状。

细粒状集合体。

物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。

玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。

硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。

在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。

生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。

用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。

铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。

亦可用作防辐射线的防护外壳等。

此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。

目前，已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，作为开采铁矿的副产品，它和独居石一道被开采出来，其稀土氧化物平均含量为5～6%。

品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。

磷钇矿（Xenotime）化学成分及性质：Y[PO4]。

成分中Y2O361.4％，P2O538.6％。

有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。

尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。

一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。

磷钇矿化学性质稳定。

晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。

物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。

条痕淡褐色。

玻璃光泽，油脂光泽。

硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。

生成状态：主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。

亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。

在砂矿中亦有产出。

??用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。

风化壳淋积型稀土矿 Ion absorpt deposit 淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是我国特
有的新型稀土矿物。

所谓“离子吸附”系稀土元素不以化合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。

这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。

故这类矿的特点是：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。

风化壳淋积型稀土矿，主要分布在我国江西、广东、湖南、广西、福建等地。

前具有开采价值的只有10种左右，现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种—氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿，前三种矿占西方稀土产量的95%以上。

独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。

磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源比独居石少。

稀土
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）。

简称稀土（RE或R）。

稀土元素通常分为二组：
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。

铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。

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表示。

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)。

稀土一词是历史遗留下来的名称。

稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。

稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。

通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。

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(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，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。

这些稀土元素的发现，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、冶金学家等发现制取的。

钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。

过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

大多数稀土金属呈现顺磁性。

钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。

铽、镝、钬、铒等在低温下
也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。

钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。

稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。

除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。

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。

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。

稀散金属通常是指由镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)7个元素组成的一组化学元素。

但也有人将铷、铪、钪、钒和镉等包括在内。

这7个元素从1782年发现碲以来，直到1925年发现铼才被全部发现。

这一组元素之所以被称为稀散金属，一是因为它们之间的物理及化学性质等相似，划为一组；二是由于它们常以类质同象形式存在有关的矿物当中，难以形成独立的具有单独开采价值的稀散金属矿床，(最近在四川省石棉县发现一处以碲为主的碲铋矿床)；三是它们在地壳中平均含量较低，以稀少分散状态伴生在其他矿物之中，只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收、综合利用。

稀散金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分。

由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属。

用量虽说不大，但至关重要，缺它不可。

因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。

我国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件。

【矿物主要特点】
稀土元素在地壳中平均含量为165.35×10-6(黎彤，1976)。

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，其中稀土含量ΣREE＞5.8%的有50～65种，可视为稀土独立的矿物。

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：一是缺少硫化物和硫酸盐(只有极个别的)，这说明稀土元素具有亲氧性；二是稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状构造；三是部分稀土矿物(特别是复杂的氧化物及硅酸盐)呈现非晶质状态；四是稀土矿物的分布，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。

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、气成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近而经常共生在同一个矿物中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿物中，但这类元素并非等量共存，有些矿物以含铈族稀土为主，有些矿物则以钇族为主。

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。

目前，虽然已发现有近200种稀散元素矿物，但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床，迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规模都不大
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).简称稀土（RE或 R）。

稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。

1．赋存状态
稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：
作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。

这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。

作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。

呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。

这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。

这类状态的稀土元素很容易提取。

已经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，目前具有
开采价值的只有10种左右，现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种—氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿，前三种矿占西方稀土产量的95%以上。

独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。

磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源比独居石少。

世界稀土资源拥有国除中国外，还有俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、美国、澳大利亚、印度、
扎伊尔等；主要稀土矿物是氟碳铈矿、离子吸附型矿、独居石、磷钇矿、黑稀金矿、磷灰石、铈铌钙钛矿等。

主要进行开采、选矿生产的国家是中国、美国、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、印度、巴西、马来西亚等。

1998年全世界稀土精矿产量13万余吨（自然吨位）。

值得注意的是澳大利亚、印度、南非等拥有稀土资源的国家，在未来五年内，将克服技术障碍，生产高附加值的单一稀土产品。

届时世界市场的竞争将更加激烈。

独居石 Monazite
独居石又名磷铈镧矿。

化学成分及性质：(Ce,La,Y,Th)[PO4]。

成分变化很大。

矿物成分
中稀土氧化物含量可达50～68％。

类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。

独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。

晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。

物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。

半透明至透明。

条痕白色或浅红黄色。

具有强玻璃光泽。

硬度5.0～5.5。

性脆。

比重4.9～5.5。

电磁性中弱。

在X射线下发绿光。

在阴极射线下不发光。

生成状态：产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。

用途：主要用来提取稀土元素。

产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。

最重要的海滨砂矿
床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。

此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。

独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。

氟碳铈矿（Bastnaesite）
化学成分性质：(Ce，La)[CO3]F。

机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。

氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

晶体结构及形态：六方晶系。

复三方双锥晶类。

晶体呈六方柱状或板状。

细粒状集合体。

物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。

玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透
明至半透明。

硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。

在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。

生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。

用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。

铈族元素可用于制作合金，提高金属的
弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。

亦可用作防辐射线的防护外壳等。

此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。

目前，已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，作为开采铁矿的副产品，它
和独居石一道被开采出来，其稀土氧化物平均含量为5～6%。

品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。

磷钇矿（Xenotime）
化学成分及性质：Y[PO4]。

成分中Y2O361.4％，P2O538.6％。

有钇族稀土元素混入，其
中以镱、铒、镝、钆为主。

尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。

一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。

磷钇矿化学性质稳定。

晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。

物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。

条痕淡褐色。

玻璃光泽，油脂光泽。

硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。

生成状态：主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。

亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。

在砂矿中亦有产出。

用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。

风化壳淋积型稀土矿（Ion absorpt deposit）
淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是我国特有的新型稀土矿物。

所谓“离子吸附”系稀
土元素不以化合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。

这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。

故这类矿的特点是：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。

风化壳淋积型稀土矿，主要分布在我国江西、广东、湖南、广西、福建等地。

2．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。

（1）中国
中国占世界稀土资源的43%，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%，堪称为世界第一大稀土矿。

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。