稀土发展及前景

稀土发展概况极其发展前景

摘要：稀土是中国最丰富的战略资源，它是很多高精尖产业所必不可少原料，稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多种特性的新型功能材料, 是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业, 如农业、化工、建材等起着重要作用。中国是世界上稀土资源最丰富的国家，已探明的稀土资源量约为12700万吨，其中工业储量5200万吨，预测资源远景储量大于21000万吨①。但是，随着产量的日益上升，稀土的在我国的储量也在日益减少，，2008年，中国稀土工业储量为5200万吨，占全球总储量11235万吨的46％。时隔一年，2009年，此一数字已锐减为3600万吨，所占比例，下滑至36％②。可见，加强对稀土元素的保护与管理，才是当务之急。

1.稀土的概论

稀土在地壳中的含量为地壳重量的0．01％～0．02％，高于钨、钼、钴、铅等元索的丰度，已不是很稀少的资源了。自1751年瑞典化学家ACronztedt 在瑞典的巴斯特奈斯发现第一种稀土矿物，到1947年美国的JAMarinsky从原子能反应堆用过的铀燃料中分离出原予序数为61的元素钷为止，科学家经过近200年的不断发现，17种稀土元素名称(镧(La)、铈(Ce)、镨(pr)、铵(Nd)、钜(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、饵(Er)、铥(Tm)、镱(Yn)、鲁(Lu)、钇(Y)、钪(Sc))终于填满了化学元素周期表。稀土元素因其电子结构和化学性质相近两共生，电子4F层电子数的不圈，每个稀土元素又具有特殊的个性，同一结构或体系的稀土材料可具有两种或两种以上的物理和化学特性，随着稀土元素特殊性质的不断认识和发现，每隔3～5年，就会找到稀土的一种新的用途，特剐是它们的光学、磁学性质己广泛遗应用在当今新材料、新技术领域，目前含有稀土的功能材料已达50多类，包括光学材料、磁性材料、电子材料、核物理材料、化学材料等，而稀土金属产业在整个稀土产业链中具有极其重要的地位，如钕已成为拉动我国稀土产业发展的主要元素，而钕主要是以金属形式应用到稀土永磁材料钕铁硼之中，在钕铁硼产业的快速发展中，稀土金属产业做出了重大贡献。因此，稀土被人们誉为新世纪高科技及功能材料的宝库，它是发展高新技术的战略性元素。

2.我国的稀土的历史发展阶段

我国稀土金属产业是随着稀土火法冶金技术的进步和应用市场的不断扩大发展起来的，可分为四个阶段:(1)试验研究阶段（1956年到1966年），这一阶段主要研究制备稀土金属工艺技术(2)稀土火法冶金技术工业化阶段（1966年到1980年），这一阶段主要是用试验研究的工艺技术建立试验厂。(3)稀土火法冶金工业技术完善阶段（1980到1985年），这一阶段主要是完善设备、优化工艺、稳定批量生产。(4)稀土火法冶金工业化技术提升阶段（1985年以后），这一阶段主要研究了新工艺技术和装备，提高产品质量、降低生产成本。

3.稀土的生产工艺③

3.1 精矿分解工艺

3.1.1浓硫酸焙烧工艺

用浓硫酸焙烧分解稀土精矿, 获得可熔性稀土硫酸盐。现行焙烧条件：窑温为300~700℃,时间30~40min, 硫酸用量为理论计算量的2倍。

3.1.2苛性钠溶液分解工艺

此法是用于处理独居石精矿的方法, 分解结果使稀土变成氢氧化物。现行工艺条件分解温度为140℃，苛性钠浓度约为5%；分解时间为5h；苛性钠用量为理论计算量的2~3倍；可获得的98%的分解率。

3.1.3苏打焙烧工艺

苏打焙烧是使精矿中稀土变成碳酸盐。试验表明, 使用稍低于理论计算量的苏打, 亦能达到很高的分解率。

3.2稀土分离工艺

3.2.1溶剂萃取工艺

我国溶剂萃取技术无论从理论上或实践上都取得了很大成就。对钵组分多元素全分离工艺, 已在生产中实际应用。过去在一个萃取系列中获得两种纯物质的工艺, 现已可获得三种产品。就多元素的萃取分离, 除分馏萃取方式外, 也可采取错流萃取操作的方式。

3.2.2离子交换工艺

离子交换工艺的一大优点是可以得到高纯度的产品, 但作业周期长, 生产

率低。一个较有前途的方法是制作新型树脂, 如以硅胶球为载体的表面膜交换树脂等。

3.3稀土电解工艺

稀土电解工艺我国稀土电解工艺有两种方法, 一是氧化物电解, 另一是氟

化盐中电解稀十氧化物。后者比前者电流效率高得多, 而且不产生有毒气体, 原料化合物的制备简单, 不需废气处理。从发展趋势看, 后者将取代前者。

以上介绍的几种稀土生产工艺中, 精矿分解工艺具有很高的分解率, 但生

产过程产生的废气、废水量较大, 产品的纯度不及溶剂萃取或离子交换产品纯度高。目前我国普遍采用的是溶剂萃取方法, 随着萃取剂、萃取助剂的开发研制和萃取设备的不断完善, 这种稀土生产方法正向高效、低成本、高纯度方向发展。离子交换工艺随着新型树脂的不断开发应用, 是一种很有发展前途、可获得高纯度产品的分离富集工艺。稀土电解工艺主要因其能耗大、成本高而未被普遍采用。

4 稀土的主要应用领域

4.1石化工业

石化工业应用稀土成绩显著, 目前已取得了明显的经济效益。

4.1.1石油裂化催化

在石油工业中, 稀土主要用作制备分子筛型裂化催化剂川。在石油裂化反应中, 加人少量混合稀土, 可使分子筛催化剂的效率增加3倍, 催化剂的寿命也可提高。试验表明稀土催化剂可提高石油裂化的汽油收率, 降低炼油的成本。

4.1.2磁增注技术

油田采油随着进人中、后期, 开采的注水压力逐渐增高, 经安装磁水器后, 由于稀土的磁学性质作用, 压力明显下降。

4.1.3在化工方面,

采用La

2O

3

作氧化催化剂, 用于化学反应采用斓、铰作催化剂,用于聚合反应

稀土油漆催干剂, 是一种梭酸稀土盐, 具有更优异的催干性能,同时还能提高涂料的储存性能, 并具有防结垢效果稀土醇酸清漆, 是以稀土为添加剂调制而成, 具有较好的附着力和耐久性, 硬度显著提高, 能在室温下干燥, 用于金属、木材的表面涂覆, 也可作醇酸磁漆用于罩光。

4.2冶金与玻璃工业

在冶金上, 由于稀土元素能与氧、硫和其它非金属元素反应, 用于炼钢中可以起脱氧、脱硫的作用, 从而改善钢的性能。

在玻璃、陶瓷业中, 稀土元素得到了多方面的应用。例如, 稀土金属的氧化物多带有明显的颜色, 可用来做各种彩色玻璃。氧化钟及其它稀土产品被用于玻璃的抛光, 它们除了起磨擦作用外, 还产生化学溶解反应。到目前为止, 还没有其它产品代替稀土作玻璃抛光磨料。

4.3电子工业方面

稀土元素有着特异的电子结构和线状发光性质, 可产生高效率激光。例如, 掺稀土钦的玻璃是一种很好的激光材料。忆和铺的氧化物用作发光材料, 特别是氧化铕（渗入氧化忆和氧化扎中）在彩色电视机中用作红色荧光体,光亮度强, 色彩鲜艳, 性能稳定。

稀土元素具有较高价值的磁学性质, 它们和过渡元素的合金可作为磁性材料。在磁性材料中它们占有独特的地位, 已用于雷达上的行波管、微波管件和一些精密仪器中。

在原子能工业中衫、馆、扎、斓等都有高的中子俘获面积可作反应堆控制材料而钵和钆的中子俘获面积很小, 可作核燃料的稀释剂。

4.4在环保方面

硝酸斓在环境保护方面得到应用, 它可以很有效地除去污水中的磷酸盐。含磷酸盐的污水如果被排放到自然水中会促进海藻增殖, 致使水变质。

4.5在农业中的应用

稀土微肥具有肥效高、用量少的特点, 又称“高效肥料”。

5 稀土的发展前景

稀土元素发现的历史不长，单一稀土元素分离困难，对它们各自的特性和功能尚未完全认识。因此，对混合稀土及分族稀土应用较多，对单一高纯稀土元素的研究、应用较少。现单一高纯烯土元素的分离技术已突破，可制得纯度高达99．999—99．9999％的单一稀土氧化物。这给研究开发利用单一稀土奠定了基础，势必兴起一个发现单一稀土元素各自的特殊性能、开拓更广阔的应用领域的黄金时代。材料是社会生产和技术进步的物质基础与先导。开发出性能优异知识产权属于中国的稀土新材料是科技工作者努力的方向之一。如稀土磁光材料、超导材料、超磁致伸缩材料、高清晰度彩电荧光材料、比容量高的储氢材料、尖端技术材料等，并缩短科技成果与产品化、商品化、实用化的周期。稀土在医学、环境保护领域的应用空闯很大，且又关系生命科学，是稀土开发应用的热点和重点之一。为消化当前混合稀土产品过剩，除冶金、能源这些稀土消费大户充分合理利用外，应采取切实措施大力推广稀土在农、林、养殖、畜牧业中的应用。如不同作物、土壤不同稀土肥料的施用最佳方法、浓度、用量、施肥时间、次数及

注意事项等。由于稀土易与磷酸盐形成难溶的REPO

4或和REPO

4

·nH.O，导致稀土

肥失效，并降低磷的肥效。因此，稀土微肥不宜与磷肥混合施用。稀土微肥以浸种、叶面喷施为宜；磷肥作底肥为好。此外，有关稀土的理论研究至关重要，寻