稀土礦物加工

在自然界中主要礦物有獨(dú)居石、鈰硅石、鈰鋁石、黑稀金礦和磷酸釔礦。因其天然豐度小，又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在，故得名。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上，最重要的有氟碳鈰鑭礦[（Ce，La）FCO3]、獨(dú)居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷釔石（YPO4）、黑稀金礦[(Y，Ce，Ca) (Nb，Ta，Ti)2O6]、硅鈹釔礦（Y2FeBe2Si2O10）、褐簾石[（Ca，Ce）2(Al，F(xiàn)e)3Si3O12]、鈰硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7·H2O]。

現(xiàn)已查明，稀土元素并不稀少，特別是中國(guó)的稀土資源十分豐富，有開采價(jià)值的儲(chǔ)量占世界第一位。

從1794年發(fā)現(xiàn)元素釔，到1945年在鈾的裂變物質(zhì)中獲得钷，前后經(jīng)過151年的時(shí)間，人們才將元素周期表中第三副族的鈧，釔，鑭，鈰，鐠，釹，钷，釤，銪，釓，鋱，鏑，鈥，鉺，銩，鐿，镥17個(gè)性質(zhì)相近的元素全部找到，把它們列為一個(gè)家族，取名稀土元素，其中從鑭到镥15個(gè)元素又稱為鑭系元素。其實(shí)，這些元素并不那么稀少。例如，鈰在地殼中的含量與錫近乎相等，而釔釹鑭都比鉛更豐富。其余的稀土元素，除钷外都不少于銀，而比金豐富得多。稀土是重要的戰(zhàn)略資源，其中很多元素應(yīng)用于尖端電子設(shè)備。中國(guó)以前是全世界稀土資源最豐富的國(guó)家，儲(chǔ)量占全世界儲(chǔ)量的4/5以上，我國(guó)稀土現(xiàn)儲(chǔ)量已不到世界總儲(chǔ)量的30%，而日本儲(chǔ)存從中國(guó)購(gòu)買稀土的礦已經(jīng)夠其使用30年。

鋼的脫硫

在鋼中添加混合稀土金屬的目的之一是控制硫夾雜物的含量和形狀。煉鋼時(shí)通常要添加錳，錳與硫結(jié)合形成硫化物夾雜物，這種夾雜物在軋鋼時(shí)會(huì)變形。而添加混合稀土金屬則能產(chǎn)生稀土的硫化物、硫氧化物，它們?cè)谲堜摃r(shí)形狀保持不變，這可使鋼的性能得到改善。

稀土球墨鑄鐵

混合稀土金屬以稀土硅鐵合金或硅鎂鈦合金的形式加入鐵不中促進(jìn)石墨的球化，從而提高鑄鐵的可鍛強(qiáng)度。產(chǎn)品稱球墨鑄鐵。

打火石

混合稀土金屬還用于制造打火石，這是用75%的混合稀土金屬和25%的鐵制成的一種合金。

用于有色金屬合金中

稀土金屬有色金屬合金中也獲得廣泛應(yīng)用。例如有一種稀土鎂合金（含有Mg,Zn,Zr,La,Ce）可用于制造噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置，直升飛機(jī)的變速箱，飛機(jī)的著陸輪和座艙罩。在鎂合金中添加稀土金屬的優(yōu)點(diǎn)是可提高其高溫抗蠕變性，改善鑄造性能和室溫可焊性。有一種鋁鋯釔合金用作電線，其特點(diǎn)是輸出功率高、耐熱、耐振動(dòng)和耐腐蝕。

永磁材料

有一種永磁材料——釹鐵永磁合金，其磁能積達(dá)300千焦/立方米，比釤鈷永磁合金（它在70年代取代昂貴的鉑鈷永磁體市場(chǎng)產(chǎn)生過重大影響）幾乎高出一倍。然而釹鐵永磁合金也有缺點(diǎn)，它在居里溫度達(dá)3250℃左右，（釤鈷永磁合金的是760℃左右），并且鐵容易腐蝕。研究發(fā)現(xiàn)，把硼添加到釹鐵永磁合金中可提高其磁能積和抗退磁的能力。這些性能優(yōu)良的永磁材料用于飛機(jī)及宇宙航行器的儀表，精密儀器，微型電機(jī)等。

石油裂化催化劑等

稀土分子篩裂化催化劑是用于石油裂化工藝中性能優(yōu)良（催化活性大，產(chǎn)品收率高）的催化劑。這種催化劑多數(shù)用混合稀土氯化物與相應(yīng)的鈉型分子篩發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)制成。

稀土金屬元素的化合物作為催化劑還用于很多其他催化反應(yīng)中。如將已除去鈰的混合稀土金屬元素的環(huán)烷酸鹽溶于汽油中可用作合成戊橡膠工藝中的催化劑，這是中國(guó)首創(chuàng)的，又如為凈化汽車廢氣而設(shè)計(jì)的汽車催化器中，能將一氧化碳和未燃燒盡的碳?xì)浠衔餃p少到極低的水平，其中所用的催化劑LACOO3，有效地地催化CO、烴類的燃燒，其活性、壽命與鉑基催化劑無甚差別，而價(jià)格則便宜得多。

鑭玻璃

一種具有優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)的鑭玻璃，含氧化鑭La2O360%，氧化硼B(yǎng)2O340%，具有高的折射率，低的色散和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。這種光學(xué)玻璃是制造高級(jí)照相機(jī)的鏡頭和潛望鏡的鏡頭的不可缺少的光學(xué)材料。

玻璃脫色

采用稀土使玻璃脫色的原理涉及到鐵的氧化態(tài)。玻璃中的二價(jià)鐵雜質(zhì)使玻璃顯藍(lán)色，它氧化成三價(jià)鐵后則使玻璃顯極淺黃色，顏色淡得多。二氧化鈰是很好的玻璃脫色劑，因?yàn)殁嫞á簦┚哂袕?qiáng)氧化性，能將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，而它本身則還原成穩(wěn)定的鈰（Ⅲ），CeO2 Ce2O3都無色。

熒光粉

在彩電的顯像管中采用的性能優(yōu)良的紅基色熒光粉，以釔的化合物Y2O2S或Y2O3作基質(zhì)，以銪Eu3 作激活劑。這種產(chǎn)生出紅色基色的熒光粉的使用效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比過去（1964年以前）使用的非稀土硫化物紅色熒光粉為好。

各種稀土熒光粉的用途頗廣，如用于黑白電視顯像管、X射線增感屏、雷達(dá)顯像管、熒光燈、高壓水銀燈等。

激光器

稀土在激光器中也應(yīng)用較多。使用最廣的激光工作物質(zhì)是摻釹釔鋁石榴石Y3Al5O12:Nd3 和摻釹玻璃。前蘇聯(lián)曾研制出一種新型激光器——摻Cr3 ,Nd3 的釓鈧鎵石榴石，其效率比釹激光器高3.5倍。

儲(chǔ)氫

在合適的溫度和壓力下，五鎳鑭LaNi5合金能吸收氫分子：LaNi5 3H2=LaNi5H6冷卻該合金時(shí)氫就被吸收，加熱時(shí)就解吸，這提供了一種安全的儲(chǔ)氫方法。

在室溫及2.5大氣壓下，1公斤的LaNi5合金能吸收14克氫，而稍加熱即可把儲(chǔ)藏的氫完全放出。LaNi5和LaNi5H6的密度分別約為6.4和6.43克/厘米。由此可算得每立方米LaNi5約可吸收儲(chǔ)存氫90克之多，而1立方米液氫卻不過重71克，可見LaNi5的儲(chǔ)氫效率之高（而且還有比液氫安全的優(yōu)點(diǎn)）。已發(fā)現(xiàn)的類似的儲(chǔ)氫材料還有CeNi5,LaMg17,La2Ni5Mg13等。這樣的儲(chǔ)氫材料在利用氫作燃料方面有潛在的應(yīng)用前景

稀土是元素周期表中15個(gè)鑭系元系再加上鈧和釔共計(jì)17個(gè)金元素的總稱。

稀土的用途十分廣泛。只要在一些傳統(tǒng)產(chǎn)品中加入適量的稀土，就會(huì)產(chǎn)生許多神奇的效果。。稀土鋼能顯著提高鋼的耐磨性、耐磨蝕性和韌性；稀土鋁盤條在縮小鋁線細(xì)度的同時(shí)可提高強(qiáng)度和導(dǎo)電率；將稀土農(nóng)藥噴灑在果樹上，即能消滅病蟲害，又能提高掛果率；稀土復(fù)合肥即能改善土壤結(jié)構(gòu)，又能提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量；稀土元素還能抑制癌細(xì)胞的擴(kuò)散。

由于稀土元素在光、磁、電領(lǐng)域能夠產(chǎn)生特殊的能量轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲(chǔ)功能，因而，通過對(duì)稀土原料的加工，已形成稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土激光材料、稀土貯氫材料、稀土光纖材料、稀土磁光存儲(chǔ)材料、稀土超導(dǎo)材料、稀土原子能材料等一批新型功能材料。這些材料因?yàn)闊o污染、高性能而被稱為“綠色材料”，它們已經(jīng)或?qū)⒁陔娮有畔?、汽車尾氣凈化、電?dòng)汽車以及空間、海洋、生物技術(shù)、生理醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

稀土有凈化環(huán)境的功能。汽車尾氣凈化催化劑是稀土應(yīng)用量最大的項(xiàng)目之一。電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用帶來高潮。由于稀土元素具有特殊的電子層結(jié)構(gòu)，可以將吸收到的能量轉(zhuǎn)換為光的形式發(fā)出。利用這一特性制成的稀土熒光材料可用于計(jì)算機(jī)顯示器及各種顯示屏和熒光燈。以彩電為代表的家電產(chǎn)品廣泛應(yīng)用了稀土的熒光、拋光、永磁、功能陶瓷、玻璃添加劑等多種功能材料，帶動(dòng)了80年代稀土開發(fā)應(yīng)用；90年代以來，以計(jì)算機(jī)為代表的電子信息產(chǎn)品飛速發(fā)展，這些產(chǎn)品除用上述稀土材料外，還有稀土貯氫、磁光、超磁致伸縮等功能材料，直接拉動(dòng)了世界稀土生產(chǎn)的增長(zhǎng)。

以稀土制造的永磁材料，磁性能高出普通永磁材料4到10倍，尤其釹鐵硼永磁體是發(fā)現(xiàn)磁性能最高的永磁材料，被稱為超級(jí)磁體和當(dāng)代永磁之王。由于此類材料具有超乎尋常的功能，使電子信息設(shè)備在不斷提高性能的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了輕、薄、小型化。稀土永磁材料還在各類電機(jī)、核磁共振儀器、磁懸浮列車等領(lǐng)域有著精妙的應(yīng)用，并被確定為電動(dòng)汽車主發(fā)動(dòng)機(jī)的首選材料。有專家預(yù)測(cè)，未來幾年內(nèi)，如果稀土永磁材料得到良好的應(yīng)用，僅材料產(chǎn)值就將達(dá)35億美元，其輻射產(chǎn)值將達(dá)到數(shù)千億美元。稀土貯氫材料貯存密度大于液氫，體積卻只有普通鋼瓶的六分之一。應(yīng)用最為成功的是鎳氫電池， ；與鋰離子電池相比，又具備價(jià)低、安全性能好的優(yōu)勢(shì)，被各國(guó)科技和產(chǎn)業(yè)界稱為“綠色電池”，已大量應(yīng)用于便攜式電器、移動(dòng)電話等無線電子設(shè)備，并可望成為下世紀(jì)電動(dòng)汽車的電源。

礦物分選和礦物材料，加工生產(chǎn)過程的維護(hù)管理及開發(fā)。