我國的稀土工業(yè)
2007年02月09日 0:0
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來源：
中國有色網(wǎng)
分類： 新技術(shù)
我國的稀土工業(yè) 我國的稀土工業(yè)是五十年代后期才建立起來，發(fā)展迅速，已擁有世界上人數(shù)最多的科技隊伍，建立了較先進的分析檢測手段，形成了科研、設(shè)計、生產(chǎn)、開發(fā)應用較完整的工業(yè)體系。目前，我國已經(jīng)建成幾十座稀土工廠，其中有亞洲最大的稀土工廠——甘肅稀土公司；有分離手段齊全、技術(shù)水平較高的上海躍龍有色金屬有限公司；有巨大的稀土精礦生產(chǎn)基地——包頭鋼鐵稀土公司。1986年以后我國的稀土生產(chǎn)躍居世界第一位。稀土產(chǎn)品，從精礦、富集物等各類初級產(chǎn)品至各種單一高純稀土化合物、金屬、合金及各種延伸產(chǎn)品共400多種，上千個規(guī)格。除滿足國內(nèi)需求外，還大量銷往日本、美國和歐洲，每年為國創(chuàng)匯頗豐，是我國有色金屬主要出口產(chǎn)品之一。 稀土 稀土是元素周期表中鑭系元素和與其性質(zhì)相近的鈧和釔等17種元素的總稱，常用英文字母RE表示。 17種稀土元素是：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)、鈧(Sc)、釔(Y)。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、肴稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔稱為重稀土或釔組稀土。钷元素十分稀少。過去認為在自然界中不存在，到1947年，最初由美國人從軸裂變產(chǎn)物產(chǎn)獲得放射性元素钷Pm147。1965年，芬蘭某磷酸廠處理磷灰石時才發(fā)現(xiàn)痕量的钷。 稀土金屬名稱的由來 稀土金屬是從十八世紀末開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的。當時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土（例如把氧化鋁稱為陶土）。稀土意即“稀少的土”，一般是以氧化物狀態(tài)從礦物中分離出來，又很稀少，因而得名。隨著科技水平的不斷發(fā)展，對稀土元素認識的不斷深化，發(fā)現(xiàn)原以為稀少難得的稀土金屬，實際上并不稀少，如鈰、釔等稀土金屬，在地殼中的含量就高于常見的金屬鋅、銅、鉛、錫等。因此可以說，稀土是歷史遺留的名稱，今天只是沿用其名而已。 稀土金屬的主要性質(zhì)由于稀土金屬的物化性質(zhì)極相似，故不易獲得單一稀土。稀土金屬化學活性很強，在較低溫度下也能和氫、碳、氮、磷等作用，都溶于鹽酸、硫酸和硝酸。但在氫氟酸和磷酸中是穩(wěn)定的。室溫下，稀土金屬在干或濕空氣中的穩(wěn)定性，決定于所形成的氧化物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。稀土金屬（鈰除外）的熔點均在800-1700℃之間，而其氧化物熔點大都在2000℃以上。稀土金屬及其化合物多具有順磁性。純稀土金屬的導電性好，但隨著金屬純度的下降，又會變?yōu)椴涣紝w；而在超低溫下（-263℃）卻具有超導性。純稀土金屬的塑性好，易于加工；而機械性能的好壞，主要取決于雜質(zhì)（特別是氧、氮、硫和碳）含量的高低。 稀土在冶金中的應用稀土金屬廣泛的用于冶金工業(yè)。鋼中加入稀土，可起到脫氧、脫硫、細化晶粒作用，提高了機械性能和抗氧化性能，是精密合金重要添加劑；稀土高強低合金鋼已廣泛應用；稀土硅鎂合金是優(yōu)良球化劑，使鑄鐵韌性和強度顯著提高，已獲得大量應用；稀土鎳鉻合金使用溫度提高到1400℃，是重要的電熱合金；稀土火石合金50多年來一直成功的延用。稀土鋁、鎂合金已有十幾個品種，提高了合金強度和抗氧化溫度。釹、釔鎂合金使飛機蒙皮抗氧化使用溫度提高到250℃以上。稀土鋁電纜合金提高了強度，改善了導電性能，用于高壓輸電。另外，稀土銅、鈦、鎳合金也有重要應用。 稀土催化劑在石油化學工業(yè)，稀土主要用于制造各種催化劑。其中，石油裂化催化劑是稀土的主要用途，它不但能改善催化劑的性質(zhì)，而且能使催化劑再生復用。我國首創(chuàng)的合成橡膠稀土催化劑，能夠長期使用不必脫灰，既簡化了后處理工序，且減少了催化劑用量。尾氣凈化稀土催化劑，具有活性大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可用于汽車尾氣和工業(yè)廢氣的凈化，如混合稀土氧化物用作內(nèi)燃機的尾氣凈化劑，可將尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物等轉(zhuǎn)化生成無害的二氧化碳和水蒸氣，還可將有害的氮氧化物還原為無害的氮和氧，對控制環(huán)境污染，具有重要意義。 玻璃和陶瓷工業(yè)中稀土的妙用玻璃和陶瓷工業(yè)是稀土用量日益增多的部門，稀土主要用于拋光、脫色、著色，以及制造特種光學玻璃和陶瓷。氧化鈰等拋光材料與其它拋光材料相比，有磨得快、質(zhì)量好、無污染等優(yōu)點。某些稀土氧化物具有強的氧化能力，是優(yōu)良的玻璃脫色劑；與此相反，因其良好的光學特性，又可使玻璃著色。添加劑稀土可使玻璃具有特殊性能，如含鈰的防輻射玻璃、顯像管玻璃，含鈰、釹的激光玻璃等。一些稀土氧化物是陶瓷的著色顏料，具有色彩鮮艷、穩(wěn)定、色勻和耐高溫等特點，可配制成各種色釉和亮度都好的高溫陶瓷顏料（如鐠黃）。稀土氧化物還可制作能反射紅外線的透明陶瓷（含氧化釔）或不透明的陶瓷釉（含氧化鈰），以及耐火制品、現(xiàn)代精密陶瓷、壓電陶瓷、消音瓷釉、汽車尾氣控制系統(tǒng)的傳感器和固體測氧電池等。 稀土在原子能工業(yè)中各顯絕技稀土元素具有不同的核性質(zhì)。它們的熱中子俘獲截面相差懸殊，因此在原子反應堆中有著不同的用途。如釔的中子俘獲截面小（僅1.27靶），能穿過中子，可用作反應堆的結(jié)構(gòu)材料；釔還可作盛裝液態(tài)金屬燃料的容器。而中子俘獲截面大的釓、釤、銪、鏑和鉺（46000-166靶）具有吸收熱中子的能力，能夠控制分裂速度，可用作原子反應堆及核火箭發(fā)動機的控制棒材料和中子測示儀器。金屬鈰合金、氧化鈾——氧化鈰陶瓷材料等可作核燃料元件。釓和銪可用作反應堆的屏蔽材料。氫化釔是較好的高溫堆減速材料等等。應用很廣東省，且各有絕招。 稀土在高新技術(shù)上的應用 50年前人們用稀土金屬制造了薄膜電阻，體積縮小3-5倍，以后大量應用在電器中。今天激光測距儀在航天航空、導彈、現(xiàn)代兵器以及機加工的應用上越來越多，這種激光測距儀所用的激光晶體是釹激活的釔鋁柘榴石和鋁酸釔柘榴石單晶。摻鉺光纖放大器代替中繼站減少了光導信號傳輸損失，在日美太平洋海底光纜中成功應用。稀土電光源材料是新光源的核心材料，鏑——鈥燈體積小、光效高，光色接近太陽光，代替是笨重的碳孤燈。稀土光源在航海、火車、飛機的照明上已大顯身手。稀土熒光粉改變了彩電紅色不足、亮度差的難題，并在日常照明上也廣為應用。稀土磁性材料是現(xiàn)代磁性材料的代表，釤鈷合金磁性能比普通磁體高8倍，且居里溫度高，六十年代已成功的應用在大功率磁控管和閘流管上，這種元件是微波站的關(guān)鍵元件。近年研制成功的釹鐵硼合金可代替100噸鐵氧體，是核磁共振成象的首選材料，同時已在電子表、發(fā)電機、磁懸軸承陀螺上大量應用。這種磁性材料也是航空航海儀表、汽車、醫(yī)療電器上的重要材料。稀土——過渡族金屬非晶膜是光磁盤的優(yōu)質(zhì)材料，1995年西方約生了1000萬張。釔鐵柘榴石，釓鎵柘榴石在集成電路和雷達上有重要應用，也是光計算機有潛力的材料。 鑭在氫能源中大顯神通氫作為新能源已引起世界普遍重視。隨著新能源的開發(fā)利用，各國都在研制貯氫材料，尤其是鑭和鎳的金屬間化合物（LaNi5），功能十分顯著，可做成體積小、安全可靠、壓力恒定的氫存貯裝置；LaNi5還具有選擇吸收氫氣的性質(zhì)，可作氫的凈化裝置；LaNi5Hx 吸氫時放熱放氫時吸熱，可以用作氫制冷器或采暖裝置，對太陽能和地熱開發(fā)利用具有重要意義。目前，已研制成功的貯氫材料還有La2Mg17和LaNi5Mg15合金，此二者的吸氫能力更強，重量更輕，在工業(yè)上開始應用，我國已建成鎳氫電池生產(chǎn)線多處，年產(chǎn)電池百萬塊以上，為了提高質(zhì)量趕上世界水平，國家科委成立了指導小組，集中人力物力開發(fā)研究，不久將有較大的發(fā)展。 稀土在醫(yī)學上的應用醫(yī)療部門早已應用稀土元素及其化合物制備藥物，用于治療各種腫瘤、結(jié)核、麻瘋、濕疹、關(guān)節(jié)炎、糖尿病等。某些稀土鹽類可作尸體防腐劑。稀土金屬同位素性能的多樣性，除可廣泛應用于放射性治療外，還可用作示蹤治療。如由鐿同位素組成的腦掃描藥物和釔鐵柘榴石制劑（作為胃腸照影顯示劑），既安全、簡便，又不會造成患者的痛苦，而且可拍攝到比X光機更清晰的照片，減少輻射損害；由元素銩、鐿、鉅作放射源而制成的透視器械重量輕、體積小、攜帶方便；另外，由稀土元素或其化合物制成的熒光材料，用于骨骼和口腔矯形、假牙固定、稀土磁穴療法等等方面，療效都較好。 我國稀土農(nóng)用技術(shù)居國際領(lǐng)先地位我國稀土農(nóng)用技術(shù)，經(jīng)過5年聯(lián)合攻關(guān)喜獲重大突破，經(jīng)濟效益顯著?？茖W實驗表明，適時適量施用稀土化肥，可使小麥、水稻增產(chǎn)8%，水果、蔬菜增產(chǎn)10%，甘蔗、大白菜增產(chǎn)15%，而且還可使甘蔗含糖量增加，大白菜包心率提高，蘋果、柑桔和葡萄等水果維生素含量增多。一些花卉施用稀土后，開花早，花期長，如福建漳州水仙花使用稀土后出口率猛增25%。更重要的是，施用稀土農(nóng)肥的投資少，成本低，產(chǎn)出大，收益高，一般農(nóng)作物的投資和收益之比約為1：7，經(jīng)濟作物則達到1：10。而且施用稀土安全可靠，對環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品均無污染，稀土在林業(yè)、牧業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)上的應用也在逐漸擴大，效果非凡。 稀土美化人民生活種種由于稀土具有的特殊性能，在輕工、紡織行業(yè)也大有用武之地，為美化人民生活作出貢獻。用常規(guī)染色工藝染出的腈綸毛線和絲麻織品，色澤暗淡，手感不豐滿，且容易褪色。而用稀土染色新工藝處理的這類產(chǎn)品，不僅色澤鮮艷，光亮柔和，手感豐滿滑爽，色牢度高1-2級；而且還能提高質(zhì)量，節(jié)約染料，降低成本。用稀土鞣制皮革，可使皮革質(zhì)地柔軟、光澤柔和，制出的皮革制品（手套、皮包、皮箱、皮衣、皮靴等）既美觀、又耐用。采用稀土釉制作的陶瓷工藝品，色澤和諧、典雅美觀，堪稱工藝上品。稀土還可參與生產(chǎn)各種變色眼鏡和防護鏡，稀土用于造紙工藝，可生產(chǎn)出質(zhì)量好的防水紙張。 稀土之鄉(xiāng)——內(nèi)蒙古自治區(qū) 內(nèi)蒙古自治區(qū)的白云鄂博是一個大型鐵、稀土和鈮的多金屬共生礦，所含稀土礦物以氟碳鈰礦和獨居石為主。稀土總儲量超過一億噸，為國外稀土總儲量的五倍以上，居世界之首，也是我國稀土原料的主要基地。因而內(nèi)蒙古自治區(qū)有“稀土之鄉(xiāng)”之稱。包頭市是我國稀土生產(chǎn)和科研重鎮(zhèn)。經(jīng)國家科委批準在包頭成立了冶金工業(yè)部包頭稀土研究院。該院是全國最大的稀土專業(yè)綜合性研究機構(gòu)，是我國重要的稀土科學技術(shù)研究、生產(chǎn)、分析檢測、情報信息基地。因此，包頭被譽為“稀土之城”。
責任編輯：CNMN
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