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稀土 (Rare earth)是 元素周期表 中的 镧系元素 和钪、钇共十七种 金属元素 的总称。自然界中有250种 稀土矿
最早发现稀土的是 芬兰 化学家加多林(John Gadolin)。1794年,他从一块形似 沥青 的重质矿石中分离出第一种稀土“元素”( 钇土 ,即Y 2 O 3 )。
因为18世纪发现的 稀土矿物 较少,当时只能用化学法制得少量不溶于水的 氧化物 ,历史上习惯地把这种氧化物称为“土”,因而得名稀土。
一是缺少 硫化物 硫酸盐 (只有极个别的),这说明稀土元素具有 亲氧性
二是稀土的硅酸盐主要是岛状,没有层状、架状和链状构造;
三是部分稀土矿物(特别是复杂的氧化物及硅酸盐)呈现 非晶质 状态;
四是稀土矿物的分布,在 岩浆岩 及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主,在 热液矿床 风化壳矿床 中以氟碳酸盐、 磷酸盐 为主。 富钇 的矿物大部分都赋存在 花岗岩类 岩石和与其有关的 伟晶岩 、气水热液矿床中;
五是稀土元素由于其 原子结构 、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中,即 铈族稀土 钇族稀土 元素常共存在一个矿物中,但这类元素并非等量共存,有些矿物以含铈族稀土为主,有些矿物则以钇族为主。
在已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物,适合现今选冶条件的 工业矿物 仅有10余种。

稀土元素 原矿

独居石
独居石 (Monazite)又名 磷铈镧矿
化学成分 及性质:(Ce,La,Y,Th)[PO 4 ]。成分变化很大。 矿物成分 稀土氧化物 含量可达50~68%。 类质同象 混入物有Y、Th、Ca、[SiO 4 ]和[SO 4 ]。独居石溶于H 3 PO 4 、HClO 4 、H 2 SO 4 中。
晶体结构 及形态: 单斜晶系 ,斜方柱晶类。 晶体 成板状, 晶面 常有条纹,有时为柱、锥、粒状。
物理性质:呈黄褐色、棕色、红色,间或有绿色。半透明至透明。 条痕 白色或浅红黄色。具有强 玻璃光泽 。硬度5.0~5.5。性脆。比重4.9~5.5。 电磁性 中弱。在 X射线 下发绿光。在 阴极射线 下不发光。
生成状态:产在花岗岩及 花岗伟晶岩 中; 稀有金属 碳酸岩中; 云英岩 石英岩 中; 云霞正长岩 、长霓岩与 碱性正长伟晶岩 中; 阿尔卑斯山脉 中; 混合岩 中;及 风化壳 砂矿 中。
用途:主要用来提取稀土元素。
产地:具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或 海滨砂矿床 。最重要的海滨砂矿床是在 澳大利亚 沿海、 巴西 以及印度等沿海。此外, 斯里兰卡 马达加斯加 南非 马来西亚 中国 泰国 韩国 、朝鲜等地都含有独居石的 重砂矿床
独居石的生产近几年呈下降趋势,主要原因是由于矿石中钍元素具有 放射性 ,对环境有害。
氟碳铈矿
化学成分性质:(Ce,La)[CO 3 ]F。机械混入物有SiO 2 、Al 2 O 3 、P 2 O 5 。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO 3 、H 2 SO 4 、H 3 PO 4
晶体结构及形态:
六方晶系 。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。
物理性质:黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、 油脂光泽 ,条痕呈白色、黄色,透明至半透明。硬度4~4.5,性脆,比重4.72~5.12,有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明,在 透射光 下无色或淡黄色,在阴极射线下不发光。
生成状态:产于稀有金属 碳酸 岩中;花岗岩及花岗伟晶岩中;与 花岗正长岩 有关的石英脉中;石英─铁锰碳酸盐岩脉中;砂矿中。
用途:它是提取 铈族稀土 元素的重要 矿物原料 。铈族元素可用于制作合金,提高金属的弹性、韧性和强度,是制作 喷气式飞机 、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防 辐射线 的防护外壳等。此外,铈族元素还用于制作各种 有色玻璃
化学成分及性质:Y[PO 4 ]。成分中Y 2 O 361.4%,P 2 O 5 38.6%。有钇族稀土元素混入,其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等 元素代替 钇,同时伴随有硅代替磷。一般来说,磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。晶体结构及形态: 四方晶系 、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。
物理性质:黄色、红褐色,有时呈黄绿色,亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽, 油脂光泽 。硬度4~5,比重4.4~5.1,具有弱的 多色性 和放射性。
生成状态:主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于 碱性花岗岩 以及有关的矿床中。在 砂矿 中亦有产出。 用途:大量富集时,用作提炼稀土元素的矿物原料。
日本 山口大学 爱媛大学 东京大学 的联合研究小组发表一份公报说,他们在 三重县 发现了一种含有稀土的新品种矿物。稀土在改造 传统产业 和发展 高新技术领域 当中具有“点石成金”的作用。而 新矿物 是2011年4月在三重县 伊势市 的山中发现的,它是含有稀土镧和稀有金属钒的一种特殊 褐帘石 。2013年3月1日,这种矿物被 国际矿物学协会 认定为新矿物,并被命名为“ 镧钒褐帘石 ”。

稀土元素 成品

这是稀土工业中最主要的两种 初级产品 ,一般地说,当前有两个主要工艺生产这两种产品。
一个工艺是 浓硫酸 焙烧工艺,即把稀土精矿与硫酸混合在 回转窑 中焙烧。经过焙烧的矿用水浸出,则可溶性的稀土 硫酸盐 就进入水溶液,称之为 浸出液 。然后往浸出液中加入 碳酸氢铵 ,则稀土呈碳酸盐沉淀下来,过滤后即得碳酸稀土。
另一种工艺叫 烧碱 法工艺,简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓 碱液 搅匀,在高温下熔融反应,稀土精矿即被分解,稀土变为 氢氧化 稀土,把碱饼经水洗除去钠盐和多余的碱,然后把水洗过的氢氧化稀土再用盐酸溶解,稀土被溶解为 氯化稀土 溶液,调酸度 除去杂质 ,过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。
磷矿 稀土
自然界的稀土元素除了赋存在各种稀土矿中外, 还有相当大的一部分与磷灰石和 磷块岩 矿共生。由于稀土的 离子半径 (0. 848~0. 106 nm)与 Ca2+(0. 106 nm)很接近,稀土以类质同象方式赋存于磷矿岩中。世界磷矿总储量约为 1000亿吨,稀土平均含量为 0. 5‰,估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。
针对矿中稀土含量低及其赋存状态特殊等特点,国内外已经开展了多种回收工艺研究,可分为湿法和热法:
湿法中,根据分解酸不同又可分为 硝酸 法、盐酸法、硫酸法。从磷 化工过程 回收稀土有多种,均和磷矿加工方式密切相关。
热法 生产过程 中, 稀土主要进入 硅酸盐 熔渣中,可采用大量盐酸或硝酸分解浸出, 过滤除去 硅石 后,再采用TBP等萃取回收稀土, 稀土 回收率 可以达到 60%。
随着磷矿资源不断利用,正转向低品质磷矿的开发, 硫酸 湿法磷酸 工艺成为磷化工主流方法,对硫酸湿法 磷酸 中的稀土进行回收已成为研究热点。在硫酸湿法磷酸生产过程中,通过控制稀土在磷酸中的 富集 , 再采用有机溶剂萃取提取稀土的工艺比早期开发的方法更具有优势。
混合稀土
稀土矿 中提取出含有镧、铈、镨、钕及少量钐、铕、钆混合的氧化物或 氯化物 熔盐电解 制出的金属。稀土总量大于98%,铈大于48%的轻稀土。在空气中易氧化为黑色,室温下能和水反应,升温而加快。可做 打火石 、合金添加剂、 贮氢材料 等。

稀土元素 选矿

选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理 化学性质 的差异,采用不同的 选矿方法 ,借助不同的选矿工艺,不同的 选矿设备 ,把矿石中的 有用矿物 富集起来,除去有害杂质,并使之与 脉石矿物 分离的机械加工过程。
当前中国和世界上其它国家开采出来的 稀土矿石 中,稀土氧化物含量只有百分之几,甚至有的更低,为了满足冶炼的生产要求,在冶炼前经选矿,将 稀土矿物 与脉石矿物和其它有用矿物分开,以提高稀土氧化物的含量,得到能满足稀土 冶金 要求的稀土精矿。稀土矿的选矿一般采用 浮选法 ,并常辅以 重选 磁选 组成多种组合的 选矿工艺流程
内蒙古 白云鄂博 矿山的稀土矿床,是 铁白云石 碳酸 岩型矿床,在主要成分铁矿中伴生稀土矿物(除氟碳铈矿、 独居石 外,还有数种含铌、稀土矿物)。采出的矿石中含铁30%左右, 稀土氧化物 约5%。在矿山先将大矿石破碎后,用火车运至包头 钢铁 集团公司的 选矿厂 。选矿厂的任务是将 Fe2O3 从33%提高到55%以上,先在 锥形球磨机 磨矿 分级,再用圆筒 磁选机 选得62~65%Fe 2 O 3 氧化铁 )的一次 铁精矿 。其尾矿继续进行浮选与磁选,得到含45% Fe 2 O 3( 氧化铁)以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中,品位达到10~15%。该富集物可用摇床选出ReO含量为30%的粗 精矿 ,经选矿设备 再处理 后,可得到ReO 60%以上的稀土精矿。

稀土元素 分解

稀土精矿中的稀土,一般呈难溶于水的 碳酸盐 氟化物 磷酸盐 氧化物 硅酸盐 等形态。必须通过各种 化学变化 将稀土转化为溶于水或 无机酸 的化合物,经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种 混合稀土 化合物如 混合稀土氯化物 ,作为产品或分离单一稀土的原料,这样的过程称为稀土精矿分解也称为 前处理
分解稀土精矿有很多方法,总的来说可分为三类,即酸法、碱法和 氯化分解 。酸法分解又分为 盐酸 分解、硫酸分解和 氢氟酸 分解法 等。碱法分解又分为 氢氧化钠 分解或氢氧化钠熔融或 苏打 焙烧法等。一般根据 精矿 的类型、品位特点、 产品方案 、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于 劳动卫生 与环境保护、经济合理等原则选择适宜的 工艺流程
当前,虽然已发现有近200种 稀散元素 矿物,但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、 碲矿 ,但矿床规模都不大。
硫酸溶解
铈组 硫酸 复盐 难溶 )—镧、铈、镨、钕和钷;
铽组(硫酸复盐微溶)—钐、铕、钆、铽、镝和钬;
钇组 (硫酸复盐 易溶 )—钇、铒、铥、镱、镥和钪。

稀土元素 冶炼

稀土冶炼方法有两种,即 湿法冶金 火法冶金
湿法冶金属化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土 精矿 的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一 稀土金属 的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、 氧化还原 、溶剂 萃取 、离子交换等 化学分离 工艺过程 。现应用较普遍的是 有机溶剂 萃取法 ,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔。
火法冶金工艺过程简单, 生产率 较高。稀土 火法冶炼 主要包括硅 热还原 法制取 稀土合金 熔盐电解法 制取稀土金属或合金, 金属热还原 法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。
分步法
从1794年发现的钇(Y)到1905年发现的 (Lu)为止,所有天然存在的稀土元素间的 单一分离 ,还有居里夫妇发现的镭,都是用这种方法分离的。分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度( 溶解度 )上的差别来进行分离和提纯的。方法的操作程序是:将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后,加热浓缩,溶液中一部分元素化合物析出来(结晶或沉淀)。 析出物 中,溶解度较小的稀土元素得到富集,溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间的溶解度差别很小,必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来,因而这是一件非常困难的工作。全部稀土元素的单一分离耗费了100多年,一次分离重复操作竟达2万次,对于化学工作者而言,其艰辛的程度,可想而知。因此用这样的方法不能大量生产单一稀土。
离子交换
由于分步法不能大量生产单一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻碍, 第二次世界大战 后,美国原子弹 研制计划 即所谓 曼哈顿计划 推动了 稀土分离技术 的发展,因稀土元素和铀、钍等 放射性 元素性质相似,为尽快推进 原子能 的研究,就将稀土作为其 代用品 加以利用。而且,为了分析原子核裂变产物中含有的稀土元素,并除去铀、钍中的稀土元素,研究成功了离子交换色层分析法( 离子交换法 ),进而用于稀土元素的分离。
离子交换色层法的原理是:首先将 阳离子交换树脂 填充于柱子内,再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端,然后让 淋洗液 从上到下流经柱子。形成了 络合物 的稀土就脱离 离子交换树脂 而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解,再吸附于树脂上。就这样,稀土离子一边吸附、脱离树脂,一边随着淋洗液向柱子的出口端流动。由于稀土离子与 络合剂 形成的络合物的稳定性不同,因此各种稀土离子向下移动的速度不一样,亲和力大的稀土向下流动快,结果先到达出口端。
离子交换法 的优点是一次操作可以将多个元素加以分离。而且还能得到高纯度的产品。这种方法的缺点是不能 连续处理 ,一次操作周期花费时间长,还有树脂的再生、交换等所耗成本高,因此,这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流 分离方法 上退下来,而被溶剂 萃取法 取代。但由于离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的突出特点,当前,为制取超高纯单品以及一些 重稀土元素 的分离,还需用离子交换色层法分离制取一稀土产。
溶剂萃取
利用 有机溶剂 从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂液- 液液萃取法 ,简称溶剂萃取法,它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的 传质过程
溶剂萃取法在 石油化工 有机化学 药物化学 分析化学 方面应用较早。但近四十年来,由于原子能科学技术的发展, 超纯物质 稀有元素 生产的需要,溶剂萃取法在 核燃料 工业、稀有冶金等工业方面,得到了很大的发展。中国在萃取理论的研究、新型 萃取剂 的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面,均达到了很高的水平。
溶剂萃取法其萃取过程与 分级沉淀 分级结晶 、离子交换等分离方法相比,具有分离效果好、 生产能力 大、便于快速 连续生产 、易于实现自动控制等一系列优点,因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。
溶剂萃取法的 分离设备 混合澄清槽 离心萃取器 等,提纯稀土所用的萃取剂有:以酸性 磷酸酯 为代表的 阳离子 萃取剂如P204稀土萃取剂、 P507 稀土萃取剂,以胺为代表的阴离子交换液N1923和以 TBP 、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高,与水不易分离。通常用 煤油 等溶剂将其稀释再用。
轻稀土(P204弱酸度萃取)—镧、铈、镨、钕和钷;
中稀土 (P204低酸度萃取)—钐、铕、钆、铽和镝;
重稀土(P204中酸度萃取)—钬、铕、铒、铥、镱、镥和钪。

稀土元素 提纯

Pm 以外的16个稀土元素都可以提纯到6N(99.9999%)的纯度。由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中,分离提取出单一纯稀土元素,在 化学工艺 上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个,一是 镧系元素 之间的 物理性质 和化学性质十分相似,多数稀土 离子半径 居于相邻两元素之间,非常相近,在水溶液中都是稳定的三 价态 。稀土离子与水的亲和力大,因受 水合物 的保护,其化学性质非常相似, 分离提纯 极为困难。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因此,在分离稀土元素的工艺流程中,不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离,而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。
生产原料
稀土金属一般分为 混合稀土金属 和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近,单一金属是各稀土分离精制的金属。以 稀土氧化物 (除钐、铕、镱及铥的氧化物外)为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属,因其 生成热 很大、稳定性高。因此如今生产稀土金属常用的原料是它们的 氯化物 和氟化物。
熔盐电解
工业上 大批量生产 混合稀土金属一般使用熔盐 电解法 。这一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融,然后进行电解,在阴极上析出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因 蒸气压 高,不适于电解法制备,而使用还原蒸馏法。其它元素可用电解法或 金属热还原法 制备。
氯化物电解是生产金属最普通的方法,特别是混合稀土 金属工艺 简单,成本便宜,投资小,但最大缺点是 氯气 放出,污染环境。
氧化物电解没有 有害气体 放出,但成本稍高些,一般 生产价格 较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。
真空还原
电解法只能制备一般工业级的稀土金属,如要制备杂质较低,纯度高的金属,一般用真空热还原的方法来制取。一般是把 稀土氧化物 先制成 氟化稀土 ,在 真空感应炉 内用金属 进行还原,制得粗金属,然后再经过 重熔 和蒸馏获得较纯的金属,这一方法可以生产所有的单一稀土金属,但钐、铕、镱、铥不能用这种方法。钐、铕、镱、铥与钙的氧化还原电位仅使氟化稀土产生部分还原。一般制备这些金属,是利用这些金属的高 蒸汽压 和镧金属的低蒸气压的原理,将这四种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合 压块 ,在 真空炉 中进行还原,镧比较活泼,钐、铕、镱、铥被镧还原成金属后收集在冷凝上,与渣很容易分开。

稀土元素 玻璃陶瓷

主要包括以下几个方面: 超导陶瓷 压电陶瓷 导电陶瓷 介电陶瓷 敏感陶瓷 等。
稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为 抛光粉 广泛用于 光学玻璃 、眼镜片、 显像管 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 对铁有很强的 氧化作用 ,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;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,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业。
随着 材料科学 的发展,近年来功能复合陶瓷备受关注,稀土掺杂在功能复合陶瓷的开发研究方面也取得了较大进展。 浙江大学 陈昂 等,采用常规 功能陶瓷 的制备方法,YBa 2 Cu 3 O 7- x 铁电陶瓷 BaTiO 3 复合,获得了 铁电性 超导 性共存的YBa 2 Cu 3 O 7- x -BaTiO 3 系复合功能陶瓷,其 电导 特性符合三维导电行为,并当YBa 2 Cu 3 O 7- x 含量较高时呈超导性。 华中理工大学 周东祥 等的研究指出,LaCoO 3 -SrCoO 3 系和LaCrO 3 -SrCrO 3 系复合功能陶瓷,可用作 磁流体 电机的电极材料和气敏材料;而在 NTC 热敏 复合材料 NiMn 2 O 4 -LaCrO 3 陶瓷中,新化合物LaMnO 3 导电相决定着陶瓷的主要性质。 西安交通大学 的邹秦等通过用稀土离子Y 3+ 、La 3+ 对(Sr,Ca)TiO 3 掺杂,省去了原有的用 碱金属 离子(Nb 5+ 、Ta 5+ )涂覆并进行 热扩散 的工艺,而且制得的 陶瓷材料 致密度 高、 工艺性能 良好,并保持了 电阻率 低(ρ为10-2Ω/cm量级)、非线性高( 非线性系数 α﹥10)的介电-压敏复合 功能特性
智能陶瓷 是指具有自诊断、 自调整 、自恢复、自转换等特点的一类功能陶瓷。如前所述在锆 钛酸铅 PZT )陶瓷中添加稀土镧而获得的锆钛酸铅镧( PLZT )陶瓷,不但是一种优良的 电光陶瓷 ,而且因其具有形状 记忆功能 ,即体现出形状自我恢复的自调谐机制,故也是一种智能陶瓷。智能陶瓷材料概念的提出,倡导了一种研制和设计陶瓷材料的新理念,对拓宽稀土在近代功能陶瓷中应用极为有利。近年的研究还表明,稀土在 生物陶瓷 抗菌陶瓷 新型陶瓷材料 中也有着独特的作用。由于稀土元素可与银、锌、铜等 过渡元素 协同增效,开发的稀土 复合磷酸盐 抗菌可使陶瓷表面产生大量的 羟基自由基 ,从而增强了陶瓷的抗菌性能。
稀土 陶瓷颜料 主要是指五种色相的组合着色锆英石基稀土陶瓷颜料。它可用作 彩釉砖 外墙砖 地砖 建筑陶瓷 装饰材料 ,尤其适用于 卫生洁具 陶瓷制品的 彩饰 ,还可用作瓷器 釉上彩 釉中彩 釉下彩 色基 。组合着色锆英石基稀土陶瓷颜料,是以 二氧化锆 二氧化硅 基质材料 ,以过渡元素和稀土元素为组合 着色剂 ,添加少量 矿化剂 ,经高温900~1150℃ 固相反应 合成。其主要 技术指标 如下:色相有红、黄、蓝、绿和灰,稳定性小于或等于1280℃最高可达1300℃),适应气氛为 氧化焰 ,颗粒直径小于15μm的不少于92%,大于30μm者为零新材料
稀土永磁微电机
稀土钴及 钕铁硼 永磁材料,具有高 剩磁 、高 矫顽力 和高 磁能积 ,被广泛用于电子及 航天工业 ;纯稀土 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 钕玻璃 ,可作为 固体激光材料 ;稀土六 硼化物 可用于制作 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 ;当前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。此外,稀土还广泛用于 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;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5~10%;在 轻纺工业 中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。

稀土元素 农业方面

研究结果表明,稀土元素可以提高植物的 叶绿素 含量,增强 光合作用 ,促进根系发育,增加根系对 养分吸收 。稀土还能促进 种子萌发 ,提高 种子发芽率 ,促进幼苗生长。除了以上主要作用外,还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。
大量的研究还表明,使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。玉米用稀土 拌种 ,出苗、拔节比对照早1~2天, 株高 增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒饱满,增产14%。大豆用稀土拌种,出苗提早1天,单株结荚数增加14.8~26.6个,3粒荚数增多,增产14.5%~20.0%。喷施稀土可使 苹果 柑橘 果实的Vc含量、 总糖 含量、 糖酸比 均有所提高,促进果实着色和早熟。并可抑制贮藏过程中 呼吸强度 ,降低腐烂率。

稀土元素 现状

中国的稀土储量最多时占世界的71.1%,目前占比在23%以下。
中国稀土储量在1996至2009年间大跌37%,只剩2700万吨。按现有 生产速度 ,中国的中、重类稀土储备仅能维持15至20年,在2040-2050年前后必须从国外进口才能满足国内需求。
中国并非世界上唯一拥有稀土的国家,却在过去几十年承担了世界稀土供应的角色,结果付出了破坏自身天然环境与消耗自身资源的代价。
日本开始在全球范围内四处寻找能够替代中国的稀土供应源。东京计划投资12亿美元用来改善稀土供应状况。日本已经与蒙古闪电达成协议,从本月起开发该国的 稀土资源 。另一稀土消耗大国韩国也有类似的计划。本月初,韩国宣布将投资1500万美元,在2016年前储备1200吨稀土。
产量
鉴于中国内稀土产业链的严重过剩,尤其是冶炼分离产能产能规模达到32 万吨,远超全球每年的 消费需求 近3 倍,而真实产量也 远大于 政府的 生产控制 总量。我们认为单纯分析全球 供求平衡 格局 实质性 意义不大,稀土未来 投资机会 关键在于寻找供给紧缩的 事件驱动 因素和下游需求的边际改善空间。
从2013 年以来,政府对稀土私挖盗采的打击逐步落到实处,同时稀土价格大幅回落,国内稀土的真实产量处于 下降通道
价钱低
当前纯度为99.9%的 氧化铈 为18元/公斤,过去最高卖到30元/公斤,有时稀土的价格甚至贱过 猪肉 。就拿提价的 氧化钕 来说,它的售价最少应该在110至120元/公斤之间,才能够补偿镧、铈、钇和部分重 稀土元素 积压造成的损失。
稀土 行业协会 人士的共识是:全国30种稀土产品平均 出口价格 虽然均有所提高,但这个价格只是表面的风光,因为从5月开始国家取消了稀土企业的两项 出口退税 ,同时大量压缩了 出口配额 企业名额,如果折算这两种因素,加上 原辅材料 及水电、运输等价格上涨等因素,中国稀土价格仍徘徊在低谷。从1990年到 2005年,中国稀土的出口量增长了近10倍,可是 平均价格 却被压低到当初价格的64%。在世界高科技电子、激光、通讯、超导等材料呈 几何级 需求的情况下,中国的稀土价格并没有水涨船高。
一些来自稀土企业的 代表说 ,按照当前的价格,稀土企业的利润一般在1%至5%之间。就是最高达到5%左右的利润,卖的也是土的价钱。
《中国稀土现状与政策》 白皮书 透露,中国稀土储量曾占全世界的71.1%,但国务院新闻办2012年发布的《 中国的稀土状况与政策 》白皮书显示,我国稀土储量约占世界总储量的23%。从71.1%到23%,反映出的不仅是国内稀土生产行业的混乱与无序,同时,也有稀土后端产业链的欠缺。如何让稀土分离及其 下游产业 得到健康发展,仍然是一个令人深思的问题。
中国 稀土产业 在世界上拥有多个第一:资源储量第一,占23%左右;产量第一,占世界稀土商品量的80%至90%;销售量第一,60%至70%的稀土产品出口到国外。但为什么我们却没有价格 话语权 呢?
专家指出,中国稀土 产品价格 长期以来一直受国外商家控制。国外一些有实力的 贸易商 和企业在低价时大量购进中国稀土产品,价格上涨时则停止采购、使用库存,待再次降价时再行购进。这就逼着国内企业竞相降价出售。国外都是大买家,而我们是100多家企业对外销售。中国 出口企业 之间的 恶性竞争 ,使宝贵的稀土 短线产品 钕、铽、镝、铕等低价外销,而铈、镧、钇等大量积压,企业在微利线上挣扎。
中国2/3稀土已外流
中国是在敞开了门不计成本地向世界供应稀土。 意大利 稀土问题研究专家德古拉伯爵在其文章中称:中国稀土在世界的比例,不久前说的是85%以上,但是当前中国的实际稀土量已经不足世界的30%。德古拉伯爵的观点得到了中国官方数据的佐证:2012年6月20日,国务院新闻办发布《 中国的稀土状况与政策 白皮书 。该文件指出,我国以23%的 稀土资源 承担了世界90%以上的 市场供应 。美、俄以及一些是有稀土资源的欧洲国家均为从中国进口稀土。日本已经囤积中国稀土足够其国内使用100-300年,从而掌握稀土的国际 定价权 。对比这些年国际 铁矿石 、石油价格不停的翻倍增长,中国稀土的浪费让人困惑。
稀土开采属于 重污染行业 白云鄂博矿区 的村民 癌症 比例很高,羊群的羊毛很难看,有些羊长着内外双重牙齿。对稀土企业应当收取高额的 资源税 环保税 ,不能让资源出口,而把污染留给国内。而当前我们保护稀土的措施手段粗糙、政策愚蠢,没有遵守国际博弈的 游戏规则 ,导致授人以柄,被 欧美 进行 WTO 诉讼,国际处境非常被动。我们要利用规则进行博弈,控制 国内市场 炒高 资源价格 并且建立国家的 战略储备 ,国内使用稀土的企业,可以进行高科技的补贴。这才是符合国际游戏规则的措施,才是利用规则维护国家根本利益的关键。

稀土元素 管理办法

出口禁止
既然过去几十年中,政府领导不可谓不关注,主管部门不可谓不尽心,专家学者们也提出了大量的建议,但中国的稀土开发依然还停留在低水平,那么从长远计,最有效而且最容易实行的方式,莫过于立刻禁止 稀土出口 ,只维持国内生产以及研发所需的产出规模,或者干脆从 国际市场 购买。
此好处有二:第一,能最大限度地保护不可再生的稀土资源,从根子上杜绝地方对稀土的无序开发以及偷盗行为,因为这些年,稀土的大量流失,正是因为一些政府和个人被国际市场的蝇头小利所惑;第二,解决 产业整合 ,淘汰生产。
稀土储备
内蒙古自治区 副主席赵双连在2009年9月3日举行的国新办 新闻发布会 上透露,内蒙古正在和国家有关部门协商请示建立稀土储备制度,从而使稀土价格能够更加稳定。他 同时表示 ,以 包钢稀土 集团为龙头对 中国西部 稀土产业 的整合基本完成。
包钢稀土已经基本形成了一条贯穿上下游的完整产业链。以包钢稀土为中心的北方大型稀土产业集团公司的已经初具雏形。当前,包钢稀土对内蒙稀土资源控制力很强,已占据垄断地位。
联合机制
稀土行业的七雄格局已经形成, 包钢稀土 广晟有色 厦门钨业 赣州 矿业; 国字号 的三雄有中色建、中铝公司、 五矿集团 。独占南方离子型中重稀土资源开采大权的广晟有色、赣州矿业尤其引人瞩目。但要监管、杜绝民采偷盗行为,单凭稀土龙头企业的作为是不够的,政府作为监管主体不可缺位。
2010年8月10日上午,南方五省(区)15市稀土开发监管区域联合行动 启动仪式 在广东省 河源市 举行。广东、广西、福建、江西、湖南五省(区)15市共同签署《南方五省(区)15市稀土开发监管区域联合行动方案》,共同规范中国稀土开发经营秩序,促进中国稀土产业 协调发展
稀土限采
国土资源部 决定,2010年继续对 钨矿 锑矿 稀土矿 实行开采总量 控制管理 ;2011年6月30日前,原则上暂停受理新的钨矿、锑矿和稀土矿勘查、开采登记申请。
国土资源部发出通知,2010年全国 钨精矿 三氧化钨 含量65%)开采 总量控制指标 为80000吨,其中主采指标66480吨,综合利用指标13520吨。锑矿(金属量)开采总量控制指标为100000吨,稀土矿( 稀土氧化物 REO)开采总量控制指标为89200吨,其中轻稀土77000吨,中重稀土12200吨。
通知要求各省(区、市) 国土资源 行政主管部门 要按照国土资源部下达的 控制指标 ,认真做好 指标分解 和下达工作,做到控制指标到市、县、 矿山企业 。4月底前将指标分解和落实情况报国土资源部。各省(区、市)国土资源行政主管部门要按照有关规定要求,签订开采 总量控制 责任书和 合同书 ,落实专人对矿山企业控制指标执行情况进行监管。国土资源部将严格审核各地钨、锑和稀土矿开采总量控制指标执行情况 季报 ,并将组织开展钨、锑和稀土矿开采总量控制指标执行情况检查。
在快速发展的同时,中国的稀土行业存在不少问题,中国也为此付出了巨大代价。
稀土资源税
2011年,财政部、国家税务总局首次下发通知,决定自当年4月1日起,统一调整稀土矿原矿资源税 税额 标准,上调幅度逾10倍。当时调整后的稀土资源税税额标准为:轻稀土包括 氟碳铈矿 独居石矿 ,60元/吨;中重稀土包括 磷钇矿 、离子型稀土矿,30元/吨。
商务部2015年元旦期间调整了 出口许可 目录,稀土被取消 配额管理 ,只需凭 出口合同 即可申领出口,无需提供批文。这意味着稀土出口新政如预期中的逐步落地。
2012年6月,国务院发布《 中国的稀土状况与政策 》白皮书,全面介绍了我国稀土的现状、保护和利用情况、 发展原则 和目标以及相关政策,以增进 国际社会 对我国稀土的了解。
2012年7月 稀土战略 收储工作已启动, 国家财政资金 将通过企业进行收储。这是我国首次启动稀土战略收储。
针对国内稀土 行业集中度 低、 产业竞争力 差、稀土 定价权 缺失等问题,工信部提出稀土行业将加速整合,形成2-3家大型 稀土产业 集团。根据工信部2012年8月份发布的《 稀土行业准入条件 》,当前50%左右的冶炼分离企业达不到行业准入标准,面临着被整合或淘汰的命运。
国内首个稀土交易平台挂牌
2012年8月8日上午,我国第一家稀土产品交易平台将在包头挂牌。包钢稀土、厦门钨业等12家稀土生产和流通骨干企业,每家出资1000万,在北方的稀土重镇包头成立国内首个稀土交易平台。
虽然全国性的稀土交易平台是第一次建立,一定程度上解决了卖的问题,但是产的问题还是存在的。因为国内深加工水平比较低,单靠一个稀土的交易平台并没有解决技术升级的问题,平台的建立和稀土深加工行业的发展会起到相互促进作用。
出口量统计
一季度稀土出口 量增价跌 ,主要原因是国家配额增加使得出口量增多,而需求不振是制约稀土价格的主要因素。据悉,在商务部公布稀土出口企业首批出口配额中, 包钢 集团公司获得1811吨,其中包钢稀土553吨。与此同时,稀土业存在 产能过剩 状况,国际市场对中国稀土原料依赖度也有所减弱。
取消关税
中国宣布到今年5月1日已经取消了违反 世贸组织 规定的稀土 出口关税 。 今年早些时候中国也取消了对稀土的出口配额。
去年8月世贸组织在美国等伙伴国家提出申诉后裁决,中国对稀土出口实行配额和征收关税违反了世贸组织的规定。

稀土元素 稀土特点

稀土由14种 自然元素 ,以及合成 元素组成 。自然储量超过1.5亿吨,可 开采储量 超过0.88亿吨。稀土市场是一个多元化的市场,它不只是一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属,均具有多种多样的用途。加上相关的化合物和混合物,产品不计其数。
稀土元素在地壳中的含量并不稀少,总的 克拉克值 达到了234.51%,比常见元素铜(克拉克值10%)、锌(克拉克值5%)、锡(克拉克值4%)、铅(克拉克值14%)、镍(克拉克值8%)、钴(克拉克值3%)都多。稀土元素在自然界矿物中的分布总体上看存在着三个特点:
①随 原子序数 的增加,稀土元素的 克拉克值 呈下降趋势
②原子序数为偶数的稀土元素的克拉克值一般大于与其相邻的奇数元素
③铈组元素(La、Ce、 Pr Nd 、Pm、Sm、Eu、 Gd )在地壳的含量大于 钇组 元素(Tb、 Dy Ho 、Er、Tm、 Yb 、Lu、Y)。

稀土元素 状态

在自然界中,稀土主要富集在花岗岩、 碱性岩 、碱性 超基性岩 及与它们有关的矿床中。稀土元素在矿物中的赋存状态,按矿物 晶体化学 分析主要有三种。
(1)稀土元素参加矿物的晶格,构成矿物必不可少的组成部分。这类矿物通常称之为稀土矿物。 独居石 (RePO 4 )、氟碳 矿([La、Ce]FCO 3 )都属于此类。
(2)稀土元素以类质同象置换矿物中 Ca Sr Ba Mn Zr 等元素的形式分散在矿物中。这类矿物在自然界中较多,但是大多数矿物中的稀土含量较低。含稀土的 萤石 磷灰石 均属于此类。
(3)稀土元素呈 离子吸附 状态赋存于某些矿物的表面或颗粒之间。这类矿物属于 风化壳 淋积型矿物,稀土离子吸附于哪种矿物与该种 矿物风化 前所含矿母岩有关。稀土元素在地壳中平均含量为165.35×10 -6 。在自然界中稀土元素主要以单矿物形式存在,世界上已发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250多种,其中稀土含量ΣREE>5.8%的有50~65种,可视为稀土独立的矿物。重要的稀土矿物主要为氟碳酸盐和磷酸盐。
中国 白云鄂博矿 是世界最大的稀土矿山,占国内稀土资源储量的90%以上,号称“稀土之都”。
中国是名副其实的世界稀土资源较大的国家之一,已探明的稀土 资源量 约6588万吨。国务院新闻办2012年发布的《中国的稀土状况与政策》白皮书显示,我国稀土储量约占世界总储量的23%。中国稀土资源不但储量丰富,而且还具有矿种和稀土元素齐全、稀土品位及 矿点 分布合理等优势,为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。中国稀土资源 成矿 条件十分有利、矿床类型单一、分布面广而相对集中。
中国 稀土矿 床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点。截止当前为止,地质工作者已在全国三分之二以上的省(区)发现上千处矿床、矿点和矿化产地,除内蒙古·包头的 白云鄂博 、江西 赣南 、广东 粤北 、四川凉山为稀土资源集中分布区外,山东、湖南、广西、云南、贵州、福建、浙江、湖北、河南、山西、 辽宁 、陕西、新疆等省区亦有稀土矿床发现,但是资源量要比矿化集中富集区少得多。全国稀土 资源总量 的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地区,形成北、南、东、西的 分布格局 ,并具有北轻南重的分布特点。
以制造业和 电子工业 起家的日本、韩国自身 资源短缺 ,对稀土的依赖不言而喻,他们通过进口和矿山购买,却占有了世界稀土的30%以上的储存份额。中国出口量的近70%都去了这两个国家。至于稀土储量世界第二的美国,也于2002年封存了国内最大的稀土矿芒廷帕斯矿,钼的生产也已停止,转而每年从中国大量进口。 西欧 国家储量本就不多,就更加珍爱该国稀土资源,也是中国稀土重要用户。 发达国家 的贪婪表现在,除了生产所需,它们不但通过 政府拨款 超额购进,存储在各自国家的仓库中——这种做法,日美韩等 国行 之有年;除了购买,还通过投资等方式规避中国法律,参与稀土开发或者直接引诱中国稀土走私,行公开掠夺之实。

稀土元素 土耳其

土耳其 发现大量稀土资源。在 埃斯基谢希尔省 发现的矿床约含6.94亿吨稀土,加工后或可为土耳其带来数十亿美元的收益。土耳其 矿业 及金属 出口商 联合会成员梅京·切金奇称,土耳其发现的稀土储量足以满足世界1000年的需求。这将为当地人和年轻人创造工作岗位。

稀土元素 美国

美国稀土资源是世界稀土矿储存最多、种类最齐全的,储藏量较大的主要有 氟碳铈矿 独居石 及在 选别 其它矿物时,作为副产品可回收 黑稀金矿 硅铍钇矿 磷钇矿 。位于 加州 的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿(Mountain Pass),是世界上最大的单一 氟碳铈矿 ,该矿山1949年勘探放射性矿物时发现,稀土品位为5~10%REO,储量达500万吨之多(占全球百分之十三),是一大型稀土矿。自20世纪60年代中期以来,芒廷帕斯矿长期供应着世界一半以上的稀土产量,20世纪80年代,中国开始进入世界稀土供应市场,但直至90年代初期,芒廷帕斯一个矿山的稀土 供应量 一直可以与整个中国在 世界市场 的供应量相匹敌。1995年之后,中国在国际市场上的稀土供应持续暴涨,并低价竞争,芒廷帕斯矿不敌中国的竞争,于2002年关闭。
美国很早就开采独居石,开采的 砂矿 量为 佛罗里达州 的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km,宽1.2km,厚为6m,独居石较为丰富。此外, 北卡罗来纳州 南卡罗来纳州 佐治亚州 爱达荷州 蒙大拿州 也有砂矿分布,储量也相当可观。不过美国早已关闭了87家大型稀土矿,包括2002年关闭全球最大的芒廷帕斯矿山。美国87家矿山如果全部开工,可以满足世界稀土矿280年的商业性需求。中国限制稀土出口后,美国一些矿山重新开工,其中芒廷帕斯矿山于2012年8月底重新开始运作。

稀土元素 俄罗斯

俄罗斯 的稀土储量很大,主要是 伴生矿 床位于 科拉半岛 ,存在于碱性岩中的含稀土的 磷灰石 。俄罗斯的主要稀土来源就是从 磷灰石 矿石中回收稀土,此外,在 磷灰石矿石 中,还可回收的稀土矿物有 铈铌钙钛矿 ,含稀土为29~34%。另外,在赫列比特和森内尔还有 氟碳铈矿

稀土元素 巴西

巴西是世界稀土生产的最古老国家,1884年开始向德国输出独居石,曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海,从 里约热内卢 到北部 福塔莱萨 ,长达约643km地区,矿床规模大。
表1 世界稀土资源储量(REO,万吨)
国 家
储 量
储量基础
1989年
1993年
1989年
1993年
中 国
3600(80.0)
4300(43)
3600(75.0)
4800(43.6)
俄罗斯等独联体国家
45(1.0)
1900(19)
48(1.0)
2100(19.1)
美 国
550(12.3)
1300(13)
650(13.5)
1400(12.7)
澳大利亚
48(1.5)
520(5.2)
75(1.6)
580(5.3)
印 度
180(4.0)
110(1.1)
190(4.0)
130(1.2)
加拿大
16.4(0.36)
94(0.94)
20(0.4)
100(0.9)
南 非

39(0.39)

40(0.36)
巴 西
2(0.04)
28(0.28)
7.3(0.15)
31(0.28)
马来西亚
3(0.07)
3(0.03)
3.5(0.06)
3.5(0.03)
斯里兰卡

1.2(0.01)

1.3(0.01)
其 他
17.4(0.39)
2100(21)
170(3.5)
2100(19.1)
总 计
4500
10000
4800
11000
注:(1)引自《Rare Earths-Mineral Commodity Summaries》, U.S. Geological Survey, 1990, 1994, 2001;截止2011年全球范围内,美国稀土储量世界第一,占全球稀土储藏量的40%,俄罗斯第二占30%,中国第三占23%,印度第四占7%。1990年的时候中国的稀土储量占了全世界的80%。

稀土元素 真正目的

“事实上,除铁矿石之外,世界对于石油、 煤炭资源 的争夺仍然十分激烈,惨烈程度远远大于对稀土的争夺。”中国商务部研究院日本问题专家 唐淳风 说,一些 西方国家 渲染“稀土大战“其实是没影儿的事”。
一位中国专家称,不要把稀土和其他的一些金属资源以及石油,放在一起类比,它们并不一样。全球一年只需要12万吨,这是非常小的用量,其中还有很多是被有战略远见的 国家储备 起来的,稀土根本就不是像铁、铜、铝、石油这样大量消耗的资源,而是像味精一样稍用一点就能发挥巨大作用的战略元素。这位专家说,真正需要的那些应用强国,早就以低价大量储备了中国的稀土,所以中国对稀土的调控,根本不会威胁到他们。他们大肆炒作,其实是想让中国继续以不合理的廉价,供给他们稀土;同时消耗中国具有 独特优势 战略资源 ,等到中国优势转为弱势,他们就会以极为昂贵的价钱反卖给中国。这正是几个稀土进口大国与中国较量的手法。有日本专家也认为,以日本为突出代表的国家在大力寻找或重启稀土开发的势头,不排除是为了牵制中国的一种姿态。那些用资源换取 政治利益 ,换取美国的战略支持的国家,将很快会发现自己陷于战略被动。
英国《 每日电讯报 》题为“稀土争端:一些大实话”的文章为中国说了些公道话。文章引述分析人士的话说,稀土一直都太便宜,世界需要习惯这些材料变得更贵,特别是 中国本土 工业开始使用更多的稀土,“这是中国在 价值链 上攀升的结果,也再度说明中国影响世界之大”。
适量的稀土元素对 植物生长 具有广泛的 促进作用 ,对动物机体功能有调节作用,对人体有抑制 肿瘤 的作用。在农业领域的应用,稀土起到提高产量、改善品质和提高农作物抗病能力等多重效应。而媒体一则《铁观音稀土超标,过量摄入对人体有害》的报道,稀土的负面效应开始进入人们的视野。
由茶叶稀土超标话题所引发,人们想知道稀土接触的“ 安全剂量 ”。人的 日允许摄入量 一般以动物 慢性毒性试验 最大无作用剂量 除以 安全系数 得到。有研究者提出,对一个体重60公斤的成年人,每日从食物中摄入的稀土不应超过36毫克;也有人提出, 重稀土 区和 轻稀土 区成人居民的稀土摄入量为6.7毫克/ 天和6 .0毫克/天时,怀疑出现了 中枢神经系统 检测指标 异常。
研究结论 的报道证实,稀土元素为人体非必需微量元素。镧离子与 钙离子 相近似,对 人体骨骼 有很高的 亲和性 ,可能取代骨中的钙离子,势必对骨骼 钙磷代谢 产生影响。研究者以2毫克/公斤体重/天的 低剂量 硝酸镧 灌胃饲养 大鼠 6个月后,对镧在骨中蓄积引起的骨结构变化进行了研究,提示大鼠长期摄入低剂量硝酸镧可导致在骨中蓄积,引起骨微结构改变。
稀土中毒 已成为食品安全的新问题。