稀土是指镧系元素加上元素周期表第Ⅲ族副族的另外两个元素钪和钇,共17个元素。其中,镧系的前8个元素习惯上被称为轻稀土,包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆;钪和钇加上镧系的后7个元素称为重稀土,包括铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。稀土广泛应用于现代社会的方方面面,如手机里的磁铁(往往是永磁王)中有钕,汽车常用的防紫外线玻璃中添加了铈、钕,用钕、钇、镱等可以制造固体激光器,而钡镧铜、锶镧铜的氧化物具有高温超导特性。
中国是世界上稀土储量最大的国家,这主要得益于内蒙古自治区白云鄂博的碳酸岩型超大型稀土矿和华南高演化花岗岩风化壳稀土矿。
白云鄂博有全世界最大的稀土矿,最新数据显示白云鄂博的稀土储量在5000万吨以上。有人认为,其轻稀土含量占全球探明储量的一半以上。其成因目前还存在很大的争议。主流的观点有两种:一种观点认为是火成碳酸岩成因;另一种观点认为是含水流体与火成岩发生化学反应后,再与沉积碳酸盐反应的产物。白云鄂博位于华北陆块的北缘,靠近中亚造山带,最新研究表明,它之所以成矿可能是由于多次地质事件叠加的结果。
华南则有着全世界独一无二的成矿带。这里有全世界60%的钨、60%的锑和20%的锡,同时也是全世界有名的重稀土产区。其中钨、锡、重稀土主要分布在南岭地区,演化程度很高的花岗岩所形成的风化壳富集了稀土,目前全球开采的重稀土主要来自于此。南岭如此大规模的成矿也与多次地质事件叠加有关。
稀土的重要作用有哪些呢?
1、稀土用在军事方面:
稀土拥有工业“黄金”美誉,由于稀土具有优异的光电磁物理特性,因此,可以与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,稀土最明显的功能,就是能够大幅度提高其他产品的质量和性能。比如能够大幅提高制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能,而且稀土是电子科技、激光技术、核工业、超导等很多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事领域,能够带来军事科技的大幅飚升。
2、稀土用在冶金方面:
稀土金属加入钢水中,可以起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的重要作用,并能够改善钢的加工性能。比如稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于球墨铸铁非常适用于有特殊要求的复杂球铁件,因此,往往被广泛用于汽车、拖拉机等制造业。
假如把稀土金属中添加到镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以大幅改善合金的物理化学性能,提高合金室温及高温机械性能。
3、稀土用在石油化工方面:
用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,可以取代硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,采用少量的硝酸稀土作为助催化剂,处理气量比镍铝催化剂大一倍多;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,使用环烷酸稀土—三异丁基铝型催化剂,能够获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;
4、稀土用在玻璃陶瓷方面:
稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,达到脱除玻璃中绿色的效果;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X—射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,能够减轻釉的碎裂性,并使制品表现出不同的颜色和光泽。
5、稀土用在新材料方面:
稀土钴及钕铁硼永磁材料,拥有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,往往被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物能够用于制作电子发射的`阴极材料;镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;近年来,世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。稀土永磁微电机稀土被广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;尤其是在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,能够让产量增加最高10%;
6、稀土在农业方面作用:
稀土元素能够大幅提高植物的叶绿素含量,增强光合作用,并且促进根系发育,而且可以增加根系对养分吸收。
稀土能够促进种子发芽,快速提高种子发芽率。研究表明,采用适当浓度稀土元素能够促进植物对养分的吸收、转化和利用。如果玉米采用稀土拌种,增产大约15%。大豆用稀土拌种,出苗提早1天,增产大约20。0%。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量、总糖含量、糖酸比均大幅提高,能够促进果实着色和早熟。并能够抑制在贮藏过程中呼吸强度,降低腐烂率。
英国《金融时报》网站之前发表题为《非洲在解决中国稀土垄断中的作用》的文章称,全球对稀土产品的需求持续上升。安永会计师事务所估计,稀土市场最大的需求量来自日本,每年的进口额大约5亿美元,而日本对于稀土的需求恰恰来自于中国的供应,中国供应了全世界90%以上的稀土。
非洲的稀土潜力最大,并且拥有全球一半以上的碳酸岩,实际上就是能够生产出稀土的岩层。事实上,之前南非或曾是世界上最大的稀土供应者。坦桑尼亚的努古阿拉项目号称中国以外最大、最优质的待开发稀土项目。
虽然如此,中国依然是供应了全世界90%以上的稀土。综合USGS等方面信息,中国是公认的目前全球最大的稀土生产国。
中国的稀土产业拥有总资源储量、稀土产量、稀土销售量和稀土用量四个世界第一。中国是全球唯一能够大量供应不同品种、不同品级稀土产品的国家。
中国稀土的特点就是资源丰富、绝对量非常大,缺点是含量偏低、稀土分布不均匀。中国稀土可供开采、并且具有工业利用价值的有轻稀土矿物主要是氟碳铈矿、独居石、铈铌钙钛矿;而在重稀土矿物方面,主要是磷钇矿、褐钇铌矿、离子吸附型稀土矿、钛铀矿等十几种。
20世纪50年代初期,中国发现探明了白云鄂博铁铌稀土矿;60年代,发现探明了广东及江西等地的离子吸附型稀土矿床;70年代,发现探明了山东微山稀土矿床;80年代,发现探明了四川“牦牛坪式”稀土矿床。
据调查显示,80年代初期,中国稀土储量曾经占世界稀土总储量的70%以上;但随着中国稀土资源的大量开采及出口、叠加世界其他国家不断发现稀土矿,因此,中国的稀土储量占全球稀土储量的比例已下降到23%左右。
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