稀土的基本知識

【簡述】

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(gè)元素緊密有關(guān)的兩個(gè)元素—鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素，叫作稀土元素（Rare Earth）。一般稱作稀土（RE或R）。

【稀土的分類】

1）輕稀土（又被稱之為鈰組）：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。

2）重稀土（又被稱之為釔組）：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。

鈰組與釔組之別，是因?yàn)榈V藏經(jīng)別離得到的稀土混合物中，常以鈰或釔份額多的而得名。

稀土金屬(rare earth metals)又被稱之為稀土元素，是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱，常用R或RE表明。它們的稱號和化學(xué)符號是鈧(Sc)、釔(Y)、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)。它們的原子序數(shù)是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。

【稱號由來】

    稀土一詞是前史遺留下來的稱號。稀土元素是從18世紀(jì)末葉開端連續(xù)發(fā)現(xiàn)，其時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物叫作土。稀土通常是以氧化物狀態(tài)別離出來的，又很稀疏，所以得名為稀土。一般把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪叫作輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥釔叫作重稀土或釔組稀土。也有的根據(jù)稀土元素物物理和化學(xué)學(xué)性質(zhì)的類似性和差別性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分紅三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。

    這些稀土元素的發(fā)現(xiàn)，從1794年芬蘭人加多林(J.Gadolin)別離出釔到1947年美國人馬林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，歷時(shí)150多年。其間多數(shù)稀土元素是歐洲的一些礦藏學(xué)家、化學(xué)家、冶金學(xué)家等發(fā)現(xiàn)制取的。钷是美國人馬林斯基、格蘭德寧(L.E.Glendenin)和科列爾(C.D.Coryell)用離子交換別離，在鈾裂變產(chǎn)品的稀土元素中取得的。曩昔以為自然界中不存在钷，直至1965年，芬蘭一家磷酸鹽廠家在處理磷灰石時(shí)發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。

【稀土元素的性質(zhì)與使用】

    很多稀土金屬出現(xiàn)順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具更強(qiáng)的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也出現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差別。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆操控材料的鎘、硼還大。稀土金屬擁有可塑性，以釤和鐿為zui好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土擁有更強(qiáng)的強(qiáng)度。

    稀土金屬已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、動(dòng)力、輕工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。使用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精細(xì)陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致彈性材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導(dǎo)纖維材料等。

    我國擁有可觀的稀土礦產(chǎn)資源，成礦條件優(yōu)勝，可謂得天獨(dú)厚，探明的儲量居國際之首，為開展我國稀土工業(yè)供應(yīng)了堅(jiān)定的根底。

【稀土礦藏的主要特色】

    稀土元素在地殼中均勻含量為165.35×10-6(黎彤，1976)。在自然界中稀土元素主要以單礦藏方法存在，目前國際上已發(fā)現(xiàn)的稀土礦藏和含稀土元素的礦藏有250多種，其間稀土含量ΣREE＞5.8%的有50～65種，可視為稀土獨(dú)立的礦藏。關(guān)鍵性的稀土礦藏主要為氟碳酸鹽和磷酸鹽。稀土礦藏總的特性：一是短少硫化物和硫酸鹽(只要極單個(gè)的)，這說明稀土元素?fù)碛杏H氧性；二是稀土的硅酸鹽主要是島狀，沒有層狀、架狀和鏈狀結(jié)構(gòu)；三是部分稀土礦藏(尤其是雜亂的氧化物及硅酸鹽)出現(xiàn)非晶質(zhì)狀態(tài)；四是稀土礦藏的散布，在巖漿巖及偉晶巖中以硅酸鹽及氧化物為主，在熱液礦床及風(fēng)化殼礦床中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主。富釔的礦藏多數(shù)都賦存在花崗巖類巖石和與其有關(guān)的偉晶巖、氣成熱液礦床及熱液礦床中；五是稀土元素因?yàn)槠湓�子結(jié)構(gòu)、化學(xué)和晶體化學(xué)性質(zhì)周邊而經(jīng)常共生在相同個(gè)礦藏中，即鈰族稀土和釔族稀土元素常共存在一個(gè)礦藏中，但此類元素并不是等量共存，有些礦藏以含鈰族稀土為主，有些礦藏則以釔族為主。

    在目前已發(fā)現(xiàn)的250多種稀土礦藏和含稀土元素的礦藏，合適如今選冶條件的工業(yè)礦藏僅有10余種：
    1)含鈰族稀土(鑭、鈰、釹)的礦藏：氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰鈣礦、氟碳鈰礦和獨(dú)居石。
    2)富釤及釓的礦藏：硅鈹釔礦、鈮釔礦、黑稀金礦。
    3)含釔族稀土(釔、鏑、鉺、銩等)的礦藏：磷釔礦、氟碳鈣釔礦、釔易解石、褐釔鈮礦、黑稀金礦。

    稀散元素在自然界里主要以渙散狀態(tài)賦存在有關(guān)的金屬礦藏中，如閃鋅礦一般都富含鎘、鍺、鎵、銦等，單個(gè)還包含、硒與碲；黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦經(jīng)常富含、硒及碲，單個(gè)的還富含銦與鍺；方鉛礦也常富含銦、、硒及碲；輝鉬礦和斑銅礦富含錸，單個(gè)的還富含硒；黃鐵礦常富含、鎵、硒、碲等。

    目前，盡管已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦藏，但因?yàn)橄∈瓒�未富集成擁有工業(yè)開挖的獨(dú)立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨(dú)立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)劃都不大。