甘肃省张掖市第二中学（734000） 马翠敏

稀土：重要的战略储备资源

甘肃省张掖市第二中学（734000） 马翠敏

一、稀土元素的构成

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆；重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等；作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等；呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。这类状态的稀土元素很容易提取。已经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，目前具有开采价值的只有10种左右，现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种—氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿。

二、稀土资源的分布

稀土元素在地壳中并不稀少，只是分散而已。因此，虽然稀土的绝对量很大，但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多，在世界上分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家，其中中国的占有率最高。

中国占世界稀土资源的41.36%，是一个名符其实的稀土资源大国。稀土资源极为丰富，分布也极其合理，这为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。 白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为3：1，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，约占世界储量的38%，堪称为世界第一大稀土矿。微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主，伴生有重晶石等，是组成相对简单的一类易选的稀土矿。江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种，它的选冶相对较简单，且含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。

三、稀土元素的主要用途

1.照明工业的发动机。当你拿起打火机打火时，那迸发火星的打火石，就是稀土镧，铈与铁的合金制成的。在电灯问世之前，汽灯是代替松明火把的最亮工具。那发出强烈光芒的汽油灯芯，就是浸过硝酸铈溶液的织物纱罩被烧光后变成的氧化铈。一段时间里，城市街道广场普遍使用高压水银灯，这种灯大都发的是蓝，绿，紫色光，缺红光，照在人脸上十分难看。在高压水银灯中加进稀土铕的荧光粉，就加进了红色光谱，不但提高了灯的亮度，也更接近于自然光，人的脸色就不再难看了。现代城市照明已大量更新为节能新光源稀土钪钠灯。而更先进的三基色稀土荧光灯，将成为未来照明工业的骄子。

2.玻璃工业的美容剂。现代建筑大量使用玻璃。普通的玻璃无色透明，显得清冷单调。在玻璃里加入少量稀土，立即给玻璃带来了五颜六色：玻璃里加入铈化合物变成黄色，加入镨变成绿色，加入钕变成紫色，加入铒变成红色，同时加人钕和硒变成玫瑰色，加入镨和硒又变成另一种颜色。稀土把玻璃打扮得五彩缤纷，婀娜多姿。

3.冶金工业的维生素。 稀土元素一般原子半径和离子半径都特别大，这一特殊的几何性质使稀土很容易填补在生长中的铁或合金的晶粒新相的表面缺陷，生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化。晶粒细化后不但能提高金属或合金的塑性，消除热脆性，有利于轧制和锻造，还能减少表面缺陷，裂纹，提高耐磨性和抗腐蚀性。因而，稀土元素被称为冶金工业的“维生素”。

4.化学工业的催化剂。 在化学工业中，稀土催化剂可以把石油提炼工业中的副产品乙烯，丙烯，丁烯和芳香烃等迅速聚合成各种性能的橡胶，并达到同天然橡胶相同的性能。在合成氨工业中采用稀土催化剂可以将反应过程中的一氧化碳和副产物二氧化碳迅速转化为甲烷。含稀土的汽车尾气净化催化剂具有价格低，热稳定性好，活性较高，使用寿命长等特点，特别是具有抗铅中毒的特征，因而，受到人们的重视，在汽车尾气净化领域备受青睐。

5.环保工业的“清洁剂”。在当今世界日益突出的环境保护上，稀土也身手不凡。稀土化合物广泛用来有效地清除工业废水里的磷酸盐，氟化物等杂质。在汽油中加入铈的络合物，可以代替有毒的四乙基铅作抗爆剂用以消除公害。稀土元素在防止污染方面正发挥越来越大的作用。

6.农牧渔业的丰产素。 稀土氧化物无毒。在农业上施用稀土微肥，既可取得良好的生产效果，又完全可靠。多年试验证明，稀土对粮食，油料，水果，蔬菜等十几种农作物确有一定的增产作用。小麦，水稻的增产幅度为8%左右；花生，甜菜，烟草等为8～12%；蔬菜，水果为10～15%。稀土微肥不但能使农作物增产，还可改善部分农产品的品质。西瓜，甜菜，甘蔗施用稀土微肥后，绝对含糖量提高0.4～1.0%；苹果，荔枝，龙眼，葡萄中的维生素C含量增加，甜酸比得到改善。在烟草和白菜上施用稀土微肥，可提高烤烟的上等烟产率和大白菜的实心率。稀土用于林木育种，可以提高种子的萌发率，促进树苗生长。稀土用于养鱼，养猪，养羊，喂鸡也都取得了令人满意的效果。

7.核工业的骨干材料。17种稀土元素的核性质是多种多样的。中子俘获截面很小的钇，比重4.34，比钛还轻，是很有前途的原子反应堆的结构材料。而中子俘获截面很大的钆，铕，钐，能够强烈地吸收中子，可做成反应堆的控制棒或停堆棒，还可用作屏蔽材料。用稀土同位素镨制成微型原子电池，体积极小，利用原子能长期发电，可以免受外界温度，压力的影响。

8.新一代电子材料。存贮器是现代计算机的重要部件，现代计算机最先进的磁泡存贮器，就是用钇，铽，铥等稀土金属做成的。微波技术上用到的容量大，耐高压装配式集成电路，也是用稀土钇，镧，镱做成的。

9.无坚不摧的激光材料。制造激光器的物质很多，但许多是稀土金属，如掺钕激光玻璃，掺钕钇铝石榴石单晶，掺钕硅酸氧钇晶体，掺钕铝酸钇单晶等等。激光就是由钕离子的电子能级跃迁产生的。用掺钕钇铝石榴石做成的激光器，体积小，效率高，工作性能稳定。

10.科技前沿的超导材料。以前人们只在超低温状态下发现某些材料有0电阻现象，而在高临界温度下，却很难找到这种材料。1987年的“超导大战”使人们发现，当前世界0电阻温度最高的超导体是钡钇铜氧新型超导材料，这些材料中的钇，镧等成份，就是稀土中的成员。

随着科学技术的发展，稀土的应用范围越来越广。稀土金属也将在更加广阔的领域里发挥出更多的奇功异能。