稀土：重要的戰(zhàn)略儲備資源

甘肅省張掖市第二中學(xué)（734000） 馬翠敏

稀土：重要的戰(zhàn)略儲備資源

甘肅省張掖市第二中學(xué)（734000） 馬翠敏

一、稀土元素的構(gòu)成

稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素——鑭（La）、鈰（Ce）、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的兩個元素——鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素，稱為稀土元素（Rare Earth）。因為礦物經(jīng)分離得到的稀土混合物中，常以鈰或釔比例多的而得名。輕稀土（又稱鈰組）：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓；重稀土（又稱釔組）：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。

稀土元素在地殼中主要以礦物形式存在，其賦存狀態(tài)主要有三種：作為礦物的基本組成元素，稀土以離子化合物形式賦存于礦物晶格中，構(gòu)成礦物的必不可少的成分。這類礦物通常稱為稀土礦物，如獨居石、氟碳鈰礦等；作為礦物的雜質(zhì)元素，以類質(zhì)同象置換的形式，分散于造巖礦物和稀有金屬礦物中，這類礦物可稱為含有稀土元素的礦物，如磷灰石、螢石等；呈離子狀態(tài)被吸附于某些礦物的表面或顆粒間。這類礦物主要是各種粘土礦物、云母類礦物。這類狀態(tài)的稀土元素很容易提取。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物約有250種，但具有工業(yè)價值的稀土礦物只有50～60種，目前具有開采價值的只有10種左右，現(xiàn)在用于工業(yè)提取稀土元素的礦物主要有四種—氟碳鈰礦、獨居石礦、磷釔礦和風(fēng)化殼淋積型礦。

二、稀土資源的分布

稀土元素在地殼中并不稀少，只是分散而已。因此，雖然稀土的絕對量很大，但就目前為止能真正成為可開采的稀土礦并不多，在世界上分布極不均勻，主要集中在中國、美國、印度、前蘇聯(lián)、南非、澳大利亞、加拿大、埃及等幾個國家，其中中國的占有率最高。

中國占世界稀土資源的41.36%，是一個名符其實的稀土資源大國。稀土資源極為豐富，分布也極其合理，這為中國稀土工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。主要稀土礦有白云鄂博稀土礦、山東微山稀土礦、冕寧稀土礦、江西風(fēng)化殼淋積型稀土礦、湖南褐釔鈮礦和漫長海岸線上的海濱砂礦等等。 白云鄂博稀土礦與鐵共生，主要稀土礦物有氟碳鈰礦和獨居石，其比例為3：1，都達到了稀土回收品位，故稱混合礦，稀土總儲量REO為3500萬噸，約占世界儲量的38%，堪稱為世界第一大稀土礦。微山稀土礦和冕寧稀土礦是以氟碳鈰礦為主，伴生有重晶石等，是組成相對簡單的一類易選的稀土礦。江西風(fēng)化殼淋積型稀土礦是一種新型稀土礦種，它的選冶相對較簡單，且含中重稀土較高，是一類很有市場競爭力的稀土礦。

三、稀土元素的主要用途

1.照明工業(yè)的發(fā)動機。當你拿起打火機打火時，那迸發(fā)火星的打火石，就是稀土鑭，鈰與鐵的合金制成的。在電燈問世之前，汽燈是代替松明火把的最亮工具。那發(fā)出強烈光芒的汽油燈芯，就是浸過硝酸鈰溶液的織物紗罩被燒光后變成的氧化鈰。一段時間里，城市街道廣場普遍使用高壓水銀燈，這種燈大都發(fā)的是藍，綠，紫色光，缺紅光，照在人臉上十分難看。在高壓水銀燈中加進稀土銪的熒光粉，就加進了紅色光譜，不但提高了燈的亮度，也更接近于自然光，人的臉色就不再難看了?，F(xiàn)代城市照明已大量更新為節(jié)能新光源稀土鈧鈉燈。而更先進的三基色稀土熒光燈，將成為未來照明工業(yè)的驕子。

2.玻璃工業(yè)的美容劑?，F(xiàn)代建筑大量使用玻璃。普通的玻璃無色透明，顯得清冷單調(diào)。在玻璃里加入少量稀土，立即給玻璃帶來了五顏六色：玻璃里加入鈰化合物變成黃色，加入鐠變成綠色，加入釹變成紫色，加入鉺變成紅色，同時加人釹和硒變成玫瑰色，加入鐠和硒又變成另一種顏色。稀土把玻璃打扮得五彩繽紛，婀娜多姿。

3.冶金工業(yè)的維生素。 稀土元素一般原子半徑和離子半徑都特別大，這一特殊的幾何性質(zhì)使稀土很容易填補在生長中的鐵或合金的晶粒新相的表面缺陷，生成能阻礙晶粒繼續(xù)生長的膜，從而使晶粒細化。晶粒細化后不但能提高金屬或合金的塑性，消除熱脆性，有利于軋制和鍛造，還能減少表面缺陷，裂紋，提高耐磨性和抗腐蝕性。因而，稀土元素被稱為冶金工業(yè)的“維生素”。

4.化學(xué)工業(yè)的催化劑。 在化學(xué)工業(yè)中，稀土催化劑可以把石油提煉工業(yè)中的副產(chǎn)品乙烯，丙烯，丁烯和芳香烴等迅速聚合成各種性能的橡膠，并達到同天然橡膠相同的性能。在合成氨工業(yè)中采用稀土催化劑可以將反應(yīng)過程中的一氧化碳和副產(chǎn)物二氧化碳迅速轉(zhuǎn)化為甲烷。含稀土的汽車尾氣凈化催化劑具有價格低，熱穩(wěn)定性好，活性較高，使用壽命長等特點，特別是具有抗鉛中毒的特征，因而，受到人們的重視，在汽車尾氣凈化領(lǐng)域備受青睞。

5.環(huán)保工業(yè)的“清潔劑”。在當今世界日益突出的環(huán)境保護上，稀土也身手不凡。稀土化合物廣泛用來有效地清除工業(yè)廢水里的磷酸鹽，氟化物等雜質(zhì)。在汽油中加入鈰的絡(luò)合物，可以代替有毒的四乙基鉛作抗爆劑用以消除公害。稀土元素在防止污染方面正發(fā)揮越來越大的作用。

6.農(nóng)牧漁業(yè)的豐產(chǎn)素。 稀土氧化物無毒。在農(nóng)業(yè)上施用稀土微肥，既可取得良好的生產(chǎn)效果，又完全可靠。多年試驗證明，稀土對糧食，油料，水果，蔬菜等十幾種農(nóng)作物確有一定的增產(chǎn)作用。小麥，水稻的增產(chǎn)幅度為8%左右；花生，甜菜，煙草等為8～12%；蔬菜，水果為10～15%。稀土微肥不但能使農(nóng)作物增產(chǎn)，還可改善部分農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。西瓜，甜菜，甘蔗施用稀土微肥后，絕對含糖量提高0.4～1.0%；蘋果，荔枝，龍眼，葡萄中的維生素C含量增加，甜酸比得到改善。在煙草和白菜上施用稀土微肥，可提高烤煙的上等煙產(chǎn)率和大白菜的實心率。稀土用于林木育種，可以提高種子的萌發(fā)率，促進樹苗生長。稀土用于養(yǎng)魚，養(yǎng)豬，養(yǎng)羊，喂雞也都取得了令人滿意的效果。

7.核工業(yè)的骨干材料。17種稀土元素的核性質(zhì)是多種多樣的。中子俘獲截面很小的釔，比重4.34，比鈦還輕，是很有前途的原子反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料。而中子俘獲截面很大的釓，銪，釤，能夠強烈地吸收中子，可做成反應(yīng)堆的控制棒或停堆棒，還可用作屏蔽材料。用稀土同位素鐠制成微型原子電池，體積極小，利用原子能長期發(fā)電，可以免受外界溫度，壓力的影響。

8.新一代電子材料。存貯器是現(xiàn)代計算機的重要部件，現(xiàn)代計算機最先進的磁泡存貯器，就是用釔，鋱，銩等稀土金屬做成的。微波技術(shù)上用到的容量大，耐高壓裝配式集成電路，也是用稀土釔，鑭，鐿做成的。

9.無堅不摧的激光材料。制造激光器的物質(zhì)很多，但許多是稀土金屬，如摻釹激光玻璃，摻釹釔鋁石榴石單晶，摻釹硅酸氧釔晶體，摻釹鋁酸釔單晶等等。激光就是由釹離子的電子能級躍遷產(chǎn)生的。用摻釹釔鋁石榴石做成的激光器，體積小，效率高，工作性能穩(wěn)定。

10.科技前沿的超導(dǎo)材料。以前人們只在超低溫狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)某些材料有0電阻現(xiàn)象，而在高臨界溫度下，卻很難找到這種材料。1987年的“超導(dǎo)大戰(zhàn)”使人們發(fā)現(xiàn)，當前世界0電阻溫度最高的超導(dǎo)體是鋇釔銅氧新型超導(dǎo)材料，這些材料中的釔，鑭等成份，就是稀土中的成員。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀土的應(yīng)用范圍越來越廣。稀土金屬也將在更加廣闊的領(lǐng)域里發(fā)揮出更多的奇功異能。