稀土的基本知识

【简述】

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个元素紧密有关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，叫作稀土元素（Rare Earth）。一般称作稀土（RE或R）。

【稀土的分类】

1）轻稀土（又被称之为铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

2）重稀土（又被称之为钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

铈组与钇组之别，是因为矿藏经别离得到的稀土混合物中，常以铈或钇份额多的而得名。

稀土金属(rare earth metals)又被称之为稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表明。它们的称号和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。

【称号由来】

    稀土一词是前史遗留下来的称号。稀土元素是从18世纪末叶开端连续发现，其时人们常把不溶于水的固体氧化物叫作土。稀土通常是以氧化物状态别离出来的，又很稀疏，所以得名为稀土。一般把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕叫作轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇叫作重稀土或钇组稀土。也有的根据稀土元素物物理和化学学性质的类似性和差别性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分红三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

    这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)别离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其间多数稀土元素是欧洲的一些矿藏学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换别离，在铀裂变产品的稀土元素中取得的。曩昔以为自然界中不存在钷，直至1965年，芬兰一家磷酸盐厂家在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

【稀土元素的性质与使用】

    很多稀土金属出现顺磁性。钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也出现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差别。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆操控材料的镉、硼还大。稀土金属拥有可塑性，以钐和镱为zui好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土拥有更强的强度。

    稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、动力、轻工、环保、农业等领域。使用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精细陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致弹性材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

    我国拥有可观的稀土矿产资源，成矿条件优胜，可谓得天独厚，探明的储量居国际之首，为开展我国稀土工业供应了坚定的根底。

【稀土矿藏的主要特色】

    稀土元素在地壳中均匀含量为165.35×10-6(黎彤，1976)。在自然界中稀土元素主要以单矿藏方法存在，目前国际上已发现的稀土矿藏和含稀土元素的矿藏有250多种，其间稀土含量ΣREE＞5.8%的有50～65种，可视为稀土独立的矿藏。关键性的稀土矿藏主要为氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿藏总的特性：一是短少硫化物和硫酸盐(只要极单个的)，这说明稀土元素拥有亲氧性；二是稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状结构；三是部分稀土矿藏(尤其是杂乱的氧化物及硅酸盐)出现非晶质状态；四是稀土矿藏的散布，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿藏多数都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中；五是稀土元素因为其原子结构、化学和晶体化学性质周边而经常共生在相同个矿藏中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿藏中，但此类元素并不是等量共存，有些矿藏以含铈族稀土为主，有些矿藏则以钇族为主。

    在目前已发现的250多种稀土矿藏和含稀土元素的矿藏，合适如今选冶条件的工业矿藏仅有10余种：
    1)含铈族稀土(镧、铈、钕)的矿藏：氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳铈矿和独居石。
    2)富钐及钆的矿藏：硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿。
    3)含钇族稀土(钇、镝、铒、铥等)的矿藏：磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿。

    稀散元素在自然界里主要以涣散状态赋存在有关的金属矿藏中，如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等，单个还包含、硒与碲；黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含、硒及碲，单个的还富含铟与锗；方铅矿也常富含铟、、硒及碲；辉钼矿和斑铜矿富含铼，单个的还富含硒；黄铁矿常富含、镓、硒、碲等。

    目前，尽管已发现有近200种稀散元素矿藏，但因为稀疏而未富集成拥有工业开挖的独立矿床，迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规划都不大。