稀土发展史
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地层中稀土元素分布特征研究地层是地球表面及其下部一定区域的岩层的总称。
地层中的岩石是人类认识地质历史和了解地球内部结构的重要依据。
稀土元素是指在地壳中含量极小而不常见的一类元素。
研究地层中稀土元素的分布特征对于了解地质历史、元素循环以及岩石形成的过程具有重要意义。
一、稀土元素的特点与分类稀土元素是指周期表中镧系元素(La ~ Lu)和钇(Y)的总称。
它们的特点是具有相似的电子结构和化学性质,但相对丰度都比较低。
在地壳中,它们的分布并不均匀,呈现出一定的分异性。
根据其原子数,稀土元素可以分为轻稀土和重稀土两个类别。
在地质演化过程中,它们的分布模式也有所不同。
二、地层中稀土元素的来源与富集机制地层中的稀土元素主要来自于地幔和地壳。
地幔是地壳下方的部分,包含丰富的稀土元素。
通过火山喷发或者地壳的剥蚀和侵蚀,稀土元素逐渐富集于地球表面。
在地质历史的不同时期,地层中的稀土元素富集程度也不同。
研究地层中稀土元素的含量和组成,可以揭示地质历史演化的不同阶段。
三、地层中稀土元素的分布特征地层中稀土元素的分布特征具有一定的规律性。
根据地质事件的不同类型,稀土元素含量和组成也会有所变化。
例如,在火山岩和喷发岩中,由于地幔物质的介入,稀土元素的含量往往较高。
而在沉积岩和碳酸盐岩中,稀土元素主要来源于海水。
因此,在不同类型的岩石中,地层中稀土元素的含量和组成也会有所差异。
四、地层中稀土元素的应用及意义地层中稀土元素的研究对于地质学、环境科学和资源开发具有很大的意义。
稀土元素的富集程度和分布规律与矿床形成和矿石富集有关。
通过研究地层中稀土元素的特征,可以为找矿勘察和资源开发提供重要的参考。
此外,稀土元素在环境污染和生态风险评估中也扮演着重要的角色。
了解地层中稀土元素的分布特征,有助于评估环境变化对生态系统的影响。
五、地层中稀土元素的未来研究方向随着科技的不断进步,人们对地层中稀土元素的研究也得到了广泛关注。
未来研究的方向主要包括:(1)探索地层中稀土元素的分布规律与地质事件的关系;(2)研究地球内部过程对地层中稀土元素的影响;(3)开展稀土元素在环境评估和资源开发中的应用研究等。
贵州稀土矿及成矿地质特征贵州稀土矿及成矿地质特征稀土元素是指20种元素的集合,包括镧系、钇系和铈系等,由于其独特的物理、化学性质,稀土元素在现代科技、国防工业、环保等领域中有着广泛而重要的应用价值。
我国是世界上最大的稀土资源大国,其中贵州省拥有丰富的稀土资源。
本文将介绍贵州稀土矿及成矿地质特征。
一、贵州稀土矿产区及分布贵州省境内主要的稀土矿产区有兴义地区、都匀地区和遵义地区三个。
1.兴义地区:分布在安龙县和普安县交界处,其主要矿产有大口岸矿床、柿木坪矿床、红峰矿床等,主要以中重稀土矿为主。
2.都匀地区:分布在贵州南部,其主要矿产有南郎沟矿床、铜仁坡矿床等,主要以轻稀土矿为主。
3.遵义地区:分布在遵义市、桐梓县等地区,其主要矿产有蓝田矿床、旧县矿床、金钟山矿床等,主要以中重稀土矿为主。
二、贵州稀土成矿地质特征1.地质构造特征贵州省位于我国南方大地构造复杂的带状构造带上,该构造带为典型的克拉通和造山带的过渡区域。
该地区走向明显的断裂裂谷、相对稳定的地堑和相对活泼的火山岩出现在同一区域内,形成了克拉通-隆起山-远震带-岛弧带的组合式地质构造。
在这种复杂地质体制中,兴义、都匀和遵义地区稀土矿床都发育在断裂带及其周围的变质岩体和含有硅质屑石英砂岩中。
2.成岩成矿作用特征贵州稀土矿主要分布于中、新元古界的燕山期、修复期、伸展期和新构造运动期的岩石中。
这些岩石含有除稀土以外丰富的铁、铜、铅、锡、锑、钨等金属元素,表明在地球的历史上,这一地质区曾经历过多次的成岩-成矿作用的作用。
在成岩成矿作用中,贵州稀土矿床主要受到了热液和流体的影响,其中热液成矿占据了主导地位。
热液通过地下水的洗涤作用,将岩石中的稀土、铁、钇等元素和上述其他金属元素溶解出来,并在断裂、岩脉中聚集,形成了丰富的稀土矿床。
3.稀土矿床特征贵州稀土矿床的特点是矿体含量高、品位高、成分稳定。
在燕山期变质岩体中,主要发育中等型和中重型稀土矿床。
这些矿床多分布在镁铁质、超镁铁质和超基性岩体中,主要矿物有磷灰石、方解石、铁钠长石、橙闪石、黑云母等。
稀土产业链及中国六大稀土集团分析一、基础知识篇:稀土及产业链简介 (7)(一)稀土简介 (7)(二)稀土产业链及主要应用 (8)1、稀土产业链 (8)2、稀土下游应用 (10)(三)稀土资源储量及供需情况 (11)1、全球及我国稀土资源储量 (11)2、全球及中国稀土供需情况 (13)二、行业整合篇:六大稀土集团 (17)(一)行业整合是解决国家战略储备资源贱卖的有效途径之一 (18)(二)六大集团及其上市平台 (19)1、中国南方稀土集团 (20)2、广东稀土产业集团及上市平台 (25)3、中国五矿集团及上市平台 (28)4、厦门钨业股份有限公司 (29)5、中国北方稀土(集团)及其上市平台 (31)6、中国铝业公司及其上市平台 (33)(三)主要稀土上市平台对比 (37)三、收储期间量化分析篇:以史为鉴,静待花开香满天 (41)(一)以史为鉴,洞察稀土投资机会 (41)1、2010-2011年,首次收储催生稀土大行情 (43)2、2012年,黑稀土出现弱化稀土收储行情 (44)3、2013-2014年,预期及收储期间,北方稀土、广晟有色均有30%左右的涨幅 (46)4、2015年,预期阶段广晟有色上涨44%,北方稀土上涨64% (47)(二)2016年稀土有望比拟2010-2011年,稀土价格有望进入快速上涨通道 (48)1、对比历次行情,2016年稀土有望比拟2010-2011年 (48)2、收储启动,稀土产品价格有望进入快速上涨通道 (49)四、下游磁材篇:产业轮动下,下游磁材亦存在投资机会 (51)(一)中科三环:上下游双重利好驱动,稀土永磁龙头业绩弹性大 (51)1、受益上游原材料上涨及下游需求好转,钕铁硼行业有望迎来量价齐升 (51)2、中科三环为国内最大钕铁硼企业,产能约18000吨,产品以汽车用磁材为主 (51)3、稀土价格开启上涨周期,钕铁硼永磁及库存业绩弹性空间大 (51)。
第一个稀土元素钇的发现及其概念的发展目录1. 内容概述 (2)1.1 稀土元素的重要性 (3)1.2 稀土元素的分类和特性 (4)1.3 钇元素的地位和应用 (5)2. 钇元素的发现历史 (6)2.1 早期对稀土元素的探索 (7)2.2 钇元素的具体发现过程 (8)2.3 钇元素的命名和正式确认 (10)3. 钇元素的概念发展 (11)3.1 元素概念的历史沿革 (12)3.2 稀土元素的原子结构研究 (13)3.3 钇的化学性质和物理性质 (15)3.4 钇元素的合成和制备方法 (16)4. 钇元素在现代科学中的应用 (17)4.1 材料科学中的钇元素 (19)4.2 能源领域中的钇元素 (20)4.3 医疗和生物技术中的钇元素 (21)4.4 核科学和环境保护中的钇元素 (22)5. 钇元素在全球供应链中的地位 (23)5.1 稀土元素资源的分布 (24)5.2 钇的提取和精炼过程 (25)5.3 钇的市场和价格波动 (26)6. 钇元素的未来发展与挑战 (27)6.1 钇的新应用领域 (28)6.2 环境保护和资源利用 (29)6.3 稀土元素的可持续开采 (30)6.4 地质和政策对稀土行业的影响 (31)1. 内容概述本文旨在全面回顾和深入探讨钇这一首个被发现的稀土元素的概念发展历程。
钇,作为一种稀土金属,其独特的物理和化学性质使其在现代科技领域中占据了重要地位。
文章将从钇的发现背景开始,逐步展开对其概念的形成、发展和应用的研究。
我们将追溯钇的发现历史,详细介绍科学家们在寻找新元素过程中的艰辛探索。
钇的发现不仅是对元素周期表的重要补充,更是对自然界未知领域的勇敢挑战。
文章将重点分析钇概念的形成过程,在这一阶段,科学家们通过实验和理论研究,逐渐明确了钇的属性和用途,为后续的应用研究奠定了坚实基础。
文章将探讨钇概念的发展历程,随着科技的进步和人类对自然界的认识不断深化,钇的应用领域不断拓展,从最初的军事和冶金领域,逐渐延伸至现代高科技产业的多个方面。
内容目录1、稀土行业的政策背景 (3)2、稀土管理条例出台,供给侧有望出清 (5)3、需求端:新能源汽车磁材发力 (7)4、供给显性化,整体稳中有增 (10)5、本轮稀土涨价的特点 (11)6、板块重估,首推资源标的 (13)7、风险提示 (13)图表目录图1:元素周期表-稀土元素 (3)图2:1949-2010年全球稀土产量和价格指数 (4)图3:稀土氧化物开采指标(单位:吨) (6)图4:工信部发布《稀土管理条例(征求意见稿)》 (7)图5:稀土氧化物价格相差巨大 (7)图6:稀土消费结构(按照产量) (8)图7:稀土消费结构(按照价值量) (8)图8:磁材消费增量结构(2020-2025) (8)图9:钕铁硼磁材成分 (10)图10:全球稀土产量(REO)趋势(单位:吨) (11)图11:2008-2021年氧化镨钕涨跌成因(单位:元/吨) (12)图12:2020年至今氧化镨钕价格走势(单位:元/吨) (12)图13:钕铁硼产量(单位:吨) (13)表1:1998年以来的稀土相关政策 (4)表2:磁材消费增长测算 (8)表3:氧化镨钕供需平衡(单位:吨) (13)1、稀土行业的政策背景简而言之:稀土是十七种元素的统称,即镧系元素(15种)+钪、钇。
正是如此,稀土元素性质相近,想得到单一的元素化合物或者金属,就需要高难度的分离技术。
这也为稀土行业的格局发展埋下伏笔。
图1:元素周期表-稀土元素数据来源:百度图片,财通证券研究所本报告重点研究此次稀土板块机会是否历史级别,所以需要回顾一下历史,来看清楚稀土行业当前所处环境以及历史原因。
全球稀土工业经历了三个发展时期。
(1)20 世纪40~60 年代,世界稀土供应由欧洲主导,主流工艺为烧碱法处理独居石。
稀土供给远远不能满足需求,稀土价格指数整体处于高位;(2)20 世纪 60 年代后,随着美国芒廷帕斯矿(Mountain Pass,简称MP)实现工业生产,美国开始主导全球稀土供应,主流工艺为氟碳铈矿氧化焙烧-盐酸浸出; MP投产带来大量供应导致价格指数持续下跌,随着需求回暖,价格进入震荡期;(3)我国关键分离技术的突破,重塑全球稀土产业格局:我国于 20 世纪 50 年代开始对稀土进行研究开发利用,虽然起步较晚,但经过几代人的努力,实现了从无到有、从小到大的跨越式发展,随着包头矿第三代酸法的开发成功和串级萃取理论(归功于稀土之父-徐光宪)的建立与应用,我国于 20 世纪 80 年代中期打破了国外在稀土提取、分离技术和产业的垄断,中国的稀土行业开始取代西方,走向历史舞台,国内稀土产品成本远低于海外,技术迅速推广,产品冲击全球,美国钼业公司(MP)被迫关闭,日本、欧洲稀土产品毫无竞争力。
历史沿革包头作为一个城市,形成较晚,从清嘉庆14年(1809年)设置包头镇算起,至今还不到200年。
但是,由于包头地区地理位置的特殊性,在漫长的嬗变过程中,也曾几度成为演出威武雄壮活剧的历史舞台,故不应以设镇、筑城为限,可以追溯更长的历史。
黄河是中华民族的摇篮。
黄河流经包头的地段是原始人类较早活动的地方,在这里蕴藏着大量的古人类文化遗迹,已发掘的就有10多处。
在位于东河区以东15公里的阿善沟门的格膝盖沟,发掘出一处保存完好的新石器时代村落遗址和大量的文物。
蒙古高原位于东西上千公里的阴山山脉之北,中国古代,这里是北方少数民族生息繁衍的地方,在与黄河流域的中原各代王朝的交往中,促进了各民族的融合,加快了少数民族的封建化过程促进了整个社会的发展和文明的交往。
从战国至唐朝,包头境内曾几次建筑过一些古城。
最早是赵武灵王于公元前306年(武灵王20年)筑九原城。
公元前221年秦为九原郡。
公元433年,鲜卑族建立的北魏王朝,设怀朔镇。
后来,随着形势的变化,时间的推移,古城被一一废弃了。
进入五代后,包头属辽统治。
辽在这里设云内州,一直沿袭至金元,建制未变。
元代初年,包头地区的冶炼业、纺织业、陶瓷业开始兴盛,出现了商品经济,商业活动随之兴旺起来。
后来蒙古族各部落陆续进驻河套,包头地区又成为土默特部落游牧之地。
清王朝建立后,乾隆5年(公元1741年),萨拉齐建筑,设协理通判,这是包头地区最早出现的行政建制。
1870年(同治9年)前后,包头修筑城墙,辟东、南、西、东北、西北5座城门,形成了近代包头的城市规模。
19世纪后期至20世纪初,包头已发展成为我国西北著名的皮毛集散地和水旱码头。
1923年平绥铁路通车包头,1931年,包头电灯面粉公司和永茂源甘草公司创办,包头开始有了近代工业。
1934年,中德双方组织的“欧亚航空邮运股份有限公司”在包头修筑飞机场,开辟包头--宁夏--兰州航线,定期航班每周往返一次。
饮食、服务业日益兴旺,市面日趋繁荣。
从世界永磁材料的发展历史过程,看未来钕铁硼(NdFeB)稀土永磁的广泛应用。
世界永磁材料的发展经历了如下过程:40年代末出现了AlNiCo永磁,50年代诞生了铁氧体永磁,60年代研制出了第一代稀土永磁SmCo5,70年代开发成功第二代稀土永磁SmCo17,1983年, 日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司各自研制成功钕铁硼(NdFeB)永磁,笫三代稀土永磁材料。
研制成功最新一代“永磁王”—NdFeB。
钕铁硼具有体积小、重量轻和磁性强的特点,是迄今为止性能价格比最佳的磁体。
常用各种永磁材料解释:具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁,一经磁化即能保持恒定磁性的材料。
又称硬磁材料。
实用中,永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。
常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。
①铝镍钴系永磁合金。
以铁、镍、铝元素为主要成分,还含有铜、钴、钛等元素。
具有高剩磁和低温度系数,磁性稳定。
分铸造合金和粉末烧结合金两种。
20世纪30~60年代应用较多,现多用于仪表工业中制造磁电系仪表、流量计、微特电机、继电器等。
②铁铬钴系永磁合金。
以铁、铬、钴元素为主要成分,还含有钼和少量的钛、硅元素。
其加工性能好,可进行冷热塑性变形,磁性类似于铝镍钴系永磁合金,并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。
用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。
③永磁铁氧体。
主要有钡铁氧体和锶铁氧体,其电阻率高、矫顽力大,能有效地应用在大气隙磁路中,特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。
永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等,原材料来源丰富,工艺简单,成本低,可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。
但其最大磁能积较低,温度稳定性差,质地较脆、易碎,不耐冲击振动,不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。
④稀土永磁材料。
主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。
前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物,其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3~5倍,永磁铁氧体的8~10倍,温度系数低,磁性稳定,矫顽力高达800千安/米。
稀土--历史鸟瞰
罗阳
【期刊名称】《稀土信息》
【年(卷),期】2005(000)002
【摘要】@@ 1.稀土大事纪:rn对稀土的集中研究始于核能的开发,稀土实际上是研究放射性元素性质的完美而安全的模拟体系.随着稀土可获得性的增加,由于它本身的优点,在20世纪50年代掀起了对稀土的深入研究.法国罗地亚公司设立了经营稀土的业务部-罗纳普朗克,而美国钼公司则于60年代开始了对加州芒廷帕斯稀土矿的开采,自此稀土产业在世界上的地位才算确立.
【总页数】1页(P27-27)
【作者】罗阳
【作者单位】无
【正文语种】中文
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稀土元素的地球化学循环和应用地球化学循环是指地球物质在自然界中的不同环境下通过物理、化学作用发生转化和重新分配的过程,是地球物质演化史的基础。
稀土元素是指元素周期表中21号元素镧到71号元素镥之间的元素,共17种,它们在地球化学循环中扮演着重要的角色。
本篇文章将分别从稀土元素的地球化学循环和应用两个方面进行探讨。
稀土元素的地球化学循环稀土元素是构成地壳建盏的重要元素之一,同时也广泛分布于大气、水体和生物体内。
它们与地球化学循环的关联主要表现在以下三个方面。
1. 稀土元素的地球化学循环与地壳物质的形成有关。
地球形成过程中,由于密度差异,大量铁、镍、铂等金属向地心集中,然而稀土元素相对轻薄,散布于上地壳和地幔的表层部分,因此稀土元素含量比地球内部普通介质要高。
此外,火山作用、岩石侵入作用等也是地壳稀土元素的重要来源。
2. 稀土元素参与了海水与陆地之间的质量交换。
海水和大气中均含有稀土元素,其中海洋中稀土元素含量虽不高却非常均衡,这是海洋环境化学研究中稀土元素特殊研究的原因之一。
当陆地上的水体通过风化和流水作用进入海洋中,其中的稀土元素就被抬升到海洋表层,形成稀土海水岩以及稀土淤泥等沉积岩石。
3. 稀土元素与生物体的生长和代谢密切相关。
稀土元素在生态系统中多存在于植物和水生生物体内,它与其他元素一起参与了植物光合作用、呼吸作用、蛋白质合成等过程。
稀土元素的生物循环对生态系统稳定性和可持续发展具有重要意义。
稀土元素的应用稀土元素因其独特的物化性质和广泛的应用前景,被誉为“未来化工原材料百科全书”。
稀土元素的应用分为以下四个方面。
1. 稀土元素在冶金工业中的应用。
稀土元素在冶金行业中广泛应用,特别是在钢铁、有色金属、稀有金属材料等领域具有重要作用。
稀土元素可以改善金属材料的力学性能和化学稳定性,提高材料的高温性能和防腐蚀能力。
2. 稀土元素在电子行业中的应用。
稀土元素的光电性能和磁性能让它成为电子行业中的重要材料之一。
铁合金——稀土硅铁合金稀土硅铁合金摘要:介绍了稀土硅铁的基本知识,比较了其与普通硅铁的区别,简述了我国稀土硅铁合金的生产现状,讨论了稀土硅铁合金的冶炼方法,研究了稀土硅铁合金的工艺及反应机理,并对我国稀土硅铁合金的前景进行了长远展望。
关键词:稀土硅铁合金冶炼工艺机理发展历史稀土硅铁合金是我国传统的稀土应用主产品之一,主要用于球墨铸铁和钢铁冶炼,年均稀土消耗量为4800t~5200t(以氧化物计算),占国内稀土应用量的1/3以上。
“八五”期间我国稀土硅铁合金产量年平均1.2万t左右,其中出口0.43万t~0.5万t,对我国稀土应用举足轻重。
就年均生产能力而言,我国已超过10万t,但实际生产能力超过3000t的厂家不多。
使用的主要形式是通过稀土硅铁中间合金进行中间转换(如配制稀土镁硅铁合金等),或用于稀土钢。
“九五’期间,我国稀土铸铁产量每年都有不同程度增长。
随着改革开放步伐加快,稀土硅铁合金及延伸产品出口亦有一定增长,因而刺激了稀土硅铁合金生产能力迅速增大。
到“九五”末,稀土硅铁合金生产厂家已由“七五”期间的10余家猛增至40余家,生产能力远远超过100 000 t。
其中年产稀土硅铁合金能力较大的(实际年产2 000~3 000 t)不足5家,其它均在200~1 000t之间。
“九五”期间,国内每年消耗稀土硅铁合金平均在(1.2~1.3)×104 t,出口5 000~6 000t。
在铸铁行业中的应用举足轻重,若开发利用得当,亦可以大大促进这一行业走向国际市场,为我国稀土工业发展做出更大的贡献。
一、稀土硅铁基本知识及与硅铁的区别1.稀土硅铁合金基本认识稀土硅铁合金是由硅铁、稀土、钙、生铁或废钢等按一定比例配料经高温熔融而成的合金。
稀土硅铁合金的生产是在矿热炉中进行,耗电量大,也可以使用中频炉生产。
稀土硅铁合金一般含稀土17%-37%,Si35%-46%,Mn5%-8%,Ca5%-8%,Ti6%,其余为铁。
白云鄂博,见证世界稀土之都崛起“中东有石油,中国有稀土”。
在包钢稀土大厦大厅中,邓小平题写的这句话吸引着每一位来访者。
当然,还有一句话也是大家所熟知的:世界稀土在中国,中国稀土在包头。
世界罕见的稀土,为白云鄂博插上了腾飞的翅膀!因白云鄂博而生的包头,也早已由当年的一个小小“敖包”成长为一座现代化工业城市。
从上世纪90年代开始,中国成为世界上最大的稀土矿开采和出口国。
几十年过去了。
毋庸讳言,高速发展带来的生态环境破坏,稀土无序开采带来的混乱,如何保证中国在国际稀土市场上的价格话语权等等,也成为摆在我们面前一道必须破解的难题。
中国科学院院士徐光宪较早谏言,希望能够扭转白云鄂博目前不合理的开采方式,避免钍和稀土等宝贵资源进一步大量丢弃,缓解这种开采方式对环境的污染。
他说:“国家有关部门应该限制白云鄂博主矿和东矿的开采量。
”中国的稀土问题已经引起中央领导的高度重视。
1999年,江泽民到包钢视察时指出:“搞好稀土开发应用,把资源优势转化为经济优势。
”2006年,温家宝总理在内蒙古考察时,又明确指出:稀土产业的发展,要做好两件事,一要控制,二要综合利用。
国家的重视往往是最有力的。
2009年,国土资源部下发了《2009年钨矿锑矿和稀土矿开采总量控制指标的通知》,对全国稀土等3个矿种的开采总量予以限制,并暂停审批这三种保护性开采的特定矿种的探矿权、采矿权。
在白云鄂博所在的内蒙古,一场稀土资源保卫战也在打响。
1999年,包钢协助内蒙古自治区政府组建了内蒙古稀土集团,打破隶属关系和所有制界限,实行统一管理。
通过有效控制稀土精矿生产,对整个稀土产业的治散治乱起到了重要作用。
在今年8月在包头市举行的首届中国包头稀土产业发展论坛上,内蒙古自治区副主席赵双连再次表态:“内蒙古自治区将着力把稀土产业作为高科技产业发展的重点,推动稀土的产业升级和产业延伸,着力把包头打造成为中国最大的稀土产业基地。
”白云鄂博,你是新中国诞生的矿业骄子,你不仅见证了新中国走向世界稀土之都的历史进程,而且必将伴随中华民族和平崛起的新时代,走向更加灿烂的未来!(白云鄂博的名字来自一个美丽的传说。
稀土发展史于海燕应化1303 1050113313摘要:稀土已成为21世纪全球现代工业化建设中不可或缺的资源,有着重要的战略价值。
研究我国稀土现状,发现其中的问题和潜力,实现稀土产业可持续发展,具有重要意义。
本文介绍了稀土的发现史和发展史概况,提出了我国稀土战略可持续发展对策。
关键词:发现史;新材料;可持续发展引言稀土元素于18世纪末首次被发现,当时人们把不溶于水的固体氧化物称为土,例如,氧化铝被称为“陶土”,氧化钙被称为”碱土“等。
虽然实际上稀土在自然界的储量巨大,但是由于稀土一般是以氧化物状态分离出来的,冶炼提纯在当时来说是非常困难的,所以显得比较稀少,因而得名为稀土(Rare Earth,简称RE或R)。
从1794年第一个稀土元素钇被发现,到1947年最后一个稀土元素钷被发现,历时整整153年。
1稀土发现史1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)在一种名叫Yteerite的黑色矿石中发现了新元素钇,其实,加多林发现的“钇土”是“钇组稀土”混合氧化物,后来科学家们在其中发现了镱、铒、铽等重稀土元素。
而1803年瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)和他的老师黑新格尔(W.Hisingerr)发现新元素“铈土”,这里的“铈土”也是“铈组稀土”的混合氧化物。
从中可以分离出镧、镨、钕等轻稀土元素。
1839年,瑞典化学家莫桑德尔(Carl Mosander)发现了新元素镧(希腊语中意为隐藏者),1841年,他又从铈土中发现了镨钕化合物,命名为“迪迪姆”(希腊语中意为孪生子)。
直到1885年,奥地利化学家韦尔斯巴克(C.F.Auer Von Welsbach)才发现“迪迪姆”并非镨钕化合物而是单一的镨和钕元素,很难想象,从镨钕化合物的发现到真正发现单一的镨钕元素竟然历时44年。
直到1947年,美国人马林斯克(J.A.Marinsky)和他的同事们格兰德宁(L。
E。
Glendenin)和科列尔(C。
D。
Coryell)从原子反应堆铀裂变产物中用离子交换分离出最后一个稀土元素钷,才算完成了17个稀土元素的发展历史,这17种元素分别是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇、钪。
事实上,化学元素周期表的创始人门捷列夫在世时,化学家只发现了钇、镧、铈、铒和镨钕化合物,但是门捷列夫已经意识到稀土元素对元素周期表的深远影响,他曾经写道:“(稀土)这是周期表中最难的问题之一”,所以他为稀土元素在周期表上留下了位置。
2稀土的应用及发展2.1稀土贮氢材料贮氢材料是在一般温和条件下,能反复可逆地(通常在一万次以上)吸入和放出氢的材料,这种材料的开发使得氢作为能源被实用化成为可能。
在能源短缺和环境污染日益严重的今天,贮氢材料的开发与应用自然成为研究的热点。
稀土与过渡族元素的金属间化合物MMNi5(MM为混合稀土金属)及LaNi5是优良的吸氢材料,可用作氢的提纯、分离和回收。
稀土贮氢材料的另一项重要应用是可以被用作Ni/MH电池的阴极材料。
镍氢电池与传统的镍镉电池相比,其能量密度提高两倍,且无污染,被称为绿色能源。
Ni/MH电池应用十分广泛,如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材等,还有一项潜在的重要用途为电动汽车。
2.2稀土发光和激光材料稀土元素无论被用作发光材料的基质成分,还是被用作激活剂,共激活剂,敏化剂或掺杂剂,所制成的发光材料一般统称为稀土发光材料。
它的优点是吸收能力强,转换率高,可发射从紫外到红外的光谱,在可见光区域,有很强的发射能力,且物理化学性质稳定。
稀土发光材料因其激发方式不同又可分为稀土阴极射线发光材料、稀土光致发光材料、X射线稀土发光材料、稀土闪烁体、稀土上转换发光材料及其它稀土功能发光材料。
目前,稀土发光材料主要用于彩电显像管、计算机显示器、照明、医疗设备等方面。
稀土发光材料用量最大的是彩电显像管、计算机显示器、稀土三基色节能灯、PDP等离子显示屏。
稀土发光材料的另一项重要应用是稀土三基色节能灯,它使用的稀土三基色荧光粉是光致发光材料,稀土节能灯发光效率高,节约电力,其开发应用受到世界各国重视。
此外,还有稀土上转换发光材料,广泛用于红外探测。
例如,某些上转换稀土发光材料如BaYF5∶Yb,Er可将红外线转换成可见光,夜视镜中使用的就是这种材料。
稀土激光材料是与激光同时诞生的,稀土是激光工作物质中的重要元素,90%的激光材料都与稀土有关。
稀土激光材料广泛用于通讯、医疗、信息储存、切割和焊接等方面,可分为固液气三大类,稀土固体激光材料的应用最广。
稀土固体激光材料又可以分为晶体、玻璃、光纤及化学计量激光材料。
稀土光纤激光材料在现代光纤通讯中起着重要作用,虽然稀土在光纤中用量很少,世界总用量仅为公斤级,但所起的作用是决定性的。
光信号直接放大技术是为补偿长距离传送过程中光衰减而开发的。
掺铒光纤放大器(EDFA)的开发应用及其它高技术的发展,使现代光纤通信取得了长足的进步。
2.3 稀土永磁材料稀土永磁材料因其合金成份不同,目前可分为三类:(1)稀土-钴永磁材料:SmCo5、Sm2Co17;(2)稀土-铁永磁材料:Nd2Fe14B;(3)稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C 系)永磁材料。
Sm2Co17开发时间最早,具有较高的磁性能和稳定性,得到了广泛的应用。
80年代Nd2Fe14B型稀土永磁体问世,因其优异的性能和低廉的价格在许多领域取代了Sm2Co17型稀土永磁体,并很快实现了工业化生产。
NdFeB永磁体已广泛地用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域。
中国NdFeB产量较高,但中国NdFeB产业仍未形成规模化经营,产品多为中低档产品,磁能积(衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一)一般小于45MGOe,多为40MGOe以下产品,因而多用于音响器材、磁化器、磁选机等中低档领域;而日本NdFeB生产只集中于几个大厂,其产品多为40MGOe以上产品,多用于计算机VCM、新型电机、MRI等高技术领域。
2.4稀土功能陶瓷稀土陶瓷材料中稀土元素是以掺杂的形式出现的,微量的稀土掺杂可以极大地改变陶瓷材料的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能。
稀土功能陶瓷包括绝缘材料(电、热)、电容器介电材料、半导体材料、超导材料、热电陶瓷材料、化学吸附材料等,还有固体电解质材料。
在传统的压电陶瓷材料如PbTiO3、PbZr x Ti1-x O3(PZT)中掺杂微量稀土氧化物如Y2O3、La2O3等可以大大改善这些材料的介电性和压电性,使它们更适应实际需要。
现在PZT压电陶瓷已广泛地用于电声、水声、超声器件、信号处理、红外技术、引燃引爆、微型马达等方面。
由压电陶瓷制成的传感器已成功用于汽车空气囊保护系统。
在移动电话和计算机中使用了大量的多层陶瓷电容器,稀土元素如La、Ce、Nd在其中发挥着重要作用。
对稀土半导体陶瓷的研究十分活跃,这种材料主要有BaTiO3基掺杂稀土和SrTiO3基掺杂稀土,稀土掺杂在这种效应中发挥着关键作用,PTC热敏半导材料可用作过电过热保护元件、温度补偿器、温度传感器、延时元件、消磁元件等。
稀土高温超导材料也是国际热门研究课题,其应用十分广泛,可用作超导电磁体用于磁悬浮列车,可用于发电机、发动机、动力传输、微波等方面。
3世界及中国稀土资源现状世界上主要稀土储藏国有中国、俄罗斯、美国、澳大利亚和印度,在已探明的稀土储量中,中国约占31%;美国的稀土储量至少有 1300万t,占总储量的15%;以俄罗斯为中心的独联体有 1900 万t,占总储量的 22%;澳大利亚约占 6%;其他国家约占25% 。
这个比例只限于已经勘探并探明的矿区,而对于尚未勘探的世界大部分地区,稀土储量依然是个未知数。
其中,巴西、蒙古、澳大利亚、印度、越南、哈萨克斯坦等国不断传来新的稀土矿探明的消息。
我国是世界第一稀土资源大国,储量大、分布广、品种全,基础储量8900万t (以稀土氧化物计,下同),资源量6780万t,约占世界55%,广泛分布于全国22 个省区稀土矿产品产量逐年增长。
现在,我国已经成为世界最大稀土资源、生产、出口国和最大稀土应用消费国。
4稀土发展中的问题及可持续发展策略4.1 产能过剩、产业集中度低2008年,世界稀土的消费量约为13万吨,而我国实际稀土冶炼分离能力已超过20万吨。
冶炼分离产能严重过剩在客观上造成了稀土原矿供不应求的局面,许多分离加工企业在吃不饱的情况下,大量收购非法原矿,使得稀土开采和生产监管面临巨大压力。
同时,冶炼分离企业数量多,单体规模小,产业集中度低的问题还未得到根本改善。
因此要不断推进结构调整和升级,要把产品结构调整和企业组织结构结合起来。
4.2资源浪费、环境污染在市场利益的驱动下,部分地区乱采滥挖、无序开采的问题仍时有发生,导致产量偏大、恶性市场竞争。
稀土资源采选、冶炼分离等生产过程污染环节较多,一些稀土企业对环保的重视程度不够,缺乏必要的环境保护设施和生态恢复措施,“三废”超标、放射性废渣也未完全妥善处理,矿区植被破坏和地下水污染问题仍需加快解决。
稀土矿山的开发要坚持科学开发和合理开采的原则,采用和推广先进的稀土矿开采工艺,提高企业经济效益。
技术进步具有相当大的作用,这是资源优势转换为经济优势的关键所在。
要加强对开采过程的监督,加大执法力度,对违法开采行为要严加惩处,维护稀土矿业秩序。
4.3稀土出口缺乏科学管理措施,出口利润低,效益差我国稀土出口的依存度偏高,而控制稀土的出口依存度的一个重要政策措施便是合理地控制稀土出口配额。
我国可以实行稀土出口配额政策措施,探讨以征收特别矿产资源税和出口税的办法代替配额制度;严格审批新的稀土矿采矿权,将每年的稀土出口配额总量控制在法律规定的以内,通过宏观调控和市场资源配置等手段,正确引导稀土市场合理有序发展。
4.4我国稀土行业技术水平较落后由于多数稀土专利都在美日等发达国家手中,我国不能任意出口稀土产品,否则就可能侵权因此,要获取稀土市场话语权,需提升稀土产业技术水平。
日本之所以能出口稀土产品,关键在于它可以进行高附加值的稀土加工,并且这种加工是具有自主知识产权的。
相关资料显示,中国的钕铁硼产量与日本相近,但是产值却不足日本的1/3,我国作为世界钕铁硼永磁材料的主要生产者,可以生产、销售和使用钕铁硼永磁材料,却不能出口产品到外资专利覆盖区,否则将构成侵权。
因此,加强技术上的自主创新,是中国从稀土大国走向稀土强国的必由之路。
5结论稀土是21世纪全球现代工业化建设中不可或缺的资源,通过介绍稀土的发现史和发展史概况,本文提出了我国稀土战略可持续发展对策。
中国作为稀土资源的最大拥有国,合理开发利用丰富的稀土资源, 按照科学发展观和新型工业化的要求,加强自主创新技术, 尽快突破各种技术壁垒,以促进中国稀土产业的可持续性发展。