| 天人地 |
2023-06-01 12:26 |
稀土元素在工业中的作用是不言而喻的，石油化工、冶金、陶瓷、军工等领域都有它不可替代的身影，因此稀土元素也有了“工业维生素”的美称，而“中东有石油，中国有稀土。”这句话道出了中国的稀土资源储备。
中国是稀土资源大国，随着科技的不断发展和进步，中国对稀土的研发和使用也逐渐跟上了世界的步伐，用稀土打造了很多国之重器，像航空母舰、潜艇、高铁的钢轨等等，都因稀土元素的加入而性能更加优越，那么什么是稀土元素，稀土元素的具体应用有哪些，下面我们就来一一分析一下。
什么是稀土资源
观察一张元素周期表，很容易就会发现表的最下方有两排元素，它们就是镧系元素与锕系元素。它们分别是两大类化学性质相似的元素，因此单独组成了两个系列。
人们把钪、钇和所有镧系元素统称为稀土元素（共17种），它们在自然界中通常共同存在，性质也比较相似。这些元素发现得比较晚，冶炼技术尚不成熟，因此很难分离出高纯的单质。
最初，人们曾认为稀土资源在地球上的储量非常稀少，所以才有了这个名字。但事实上并非如此，例如，在地壳中含量最高的稀土元素是铈，其储量与铜储量相近，比铅的储量还要高；即使是含量最低的稀土元素镥，其储量也比金高出了200倍。可见，稀土其实并非特别稀有。
日本科学家曾宣称，海底也分布有丰富的稀土资源，储量是陆地的数百倍。之所以稀土给人以稀少的印象，是因为煤矿、铁矿等可以形成大规模富集的矿区，而相比之下，稀土矿物总是零星分布，难以开采。在已发现的数百种含稀土元素的矿物中，适合冶炼的仅有十余种。
我国的稀土资源分布
地质学研究结果表明，中国大陆地壳构造岩浆活动频繁，成矿因素多种多样，稀土矿化规模巨大而广泛，各类稀土均有不同程度的富集，形成了具有中国地质特色的丰富的稀土矿产资源。
经过探测，目前已经确认了有上百种，其中氟碳酸盐类矿物大约有12种，氟化物类矿物大约有2种，氧化物类矿物大约有4种，钼铌酸盐类矿物大约有25种等，分布在全国22个省份，下面给大家介绍几种有代表性的省份的稀土矿。
我国最大的也是目前世界上发现最大的稀土矿山位于我国的内蒙古包头白云鄂博。矿区范围东西长16km，南北宽3km，已查明有73种元素，170多种矿物。主是世界罕见的富含稀土、铁、铌、钍、萤石等多元素共生的大型矿床。
山东微山的稀土矿是我国的另一个具有代表性的稀土矿产资源，发现其中含有大量的氟碳铈矿和氟碳铈钙矿，其中百分之九十七的稀土元素以单体形式存在，易分离和深加工。山东微山稀土矿适合于地下坑采，已经开采出来的稀土矿，矿物粒度较粗，有害杂质含量较低，适合深加工并分离出单一的稀土元素，资源利用率可以达到百分之九十八。
最后，不得不提一下我国非常有市场竞争力的稀土矿，那就是我国特有的中重稀土矿——南方七省的稀土矿，它开采出来的稀土种类繁多，储量也大，极大地丰富了我国的稀土资源种类，我们采用自主研发的原地浸矿技术对其进行开采，稀土的利用率也是极高的。
稀土资源的应用
稀土金属有着广泛的工业及军事用途，是有着重要战略价值的高科技元素，因而有“军工
金属”“工业黄金”“工业维生素”之称。稀土的掺杂或复合，可以大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的性能，可大大提升国家的军事实力，现在我们所熟悉的军事强国——美国，它在近代发起的几次局部战争中获得了胜利，除了其强大的监视能力，其各项装备的军事材料的优越性也给战争的胜利带来了决定性因素。
在原子能方面，热中子俘获面很大的钆、钐和铕用于原子反应堆中作为控制反应材料和陶瓷保护层的成分，吸收热中子。特别是用在核动力潜艇和飞机上，效率高，体积小，质量轻。金属钇用作轴合金燃料的包套，在1000℃下不受腐蚀。含铈玻璃在射线照射下不变暗，用于反应堆貌视核反应过程。
在冶金工业中，在冶炼钢铁过程中加入稀土元素金属，可以提高钢的加工性能，而且能够将低熔点的有害杂质进行精炼、中和，提高了钢的品质，用这种工艺生产出来的钢可用于高铁钢轨的铺设。
另外，稀土球墨铸铁的生产也离不开稀土元素，将稀土元素加入到硅铁、硅镁合金中，生产出来的球墨铸铁，性能好，稳定性佳，可以用来制作有特殊要求的复杂球铁件，像拖拉机、柴油机及汽车制造业中都有使用。
另外，如果在镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中加入稀土元素，可以有效的提升合金的物理化学性能，同时也可以优化合金的耐高温能力及提高合金在高温状态下的机械性能。
石油化工行业中，稀土元素可以作为催化剂加入炼油工艺中，稀土元素作为催化剂可以显著提高催化剂的活性和稳定性，提高原油转化率，增加原油的产量，除此之外，采用稀土元素作为催化剂还具有轻质油收率高、原油处理量大、选择性好、生焦率低、催化剂损耗小等优点，所以稀土元素作为催化剂已经取代了原来的硅酸铝催化剂被大范围应用，同样的在合成橡胶过程中加入稀土元素做催化剂，也可以提高橡胶的品质，使得橡胶产品性能优良，而且不容易残留在设备中，降低了清洁的难度，提高了产品的产率。
在玻璃陶瓷制造过程中，稀土元素也发挥着不可替代的作用，稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿还可以作抛光粉使用，增加眼镜片、塑料、光学玻璃、显像管等的亮度，比如我们熟知的IPAD的显示屏中就用到了稀土元素；在熔制玻璃过程中，二氧化铈具有强氧化作用，可以将玻璃中的铁氧化，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的。
另外稀土元素也是制造特种玻璃和不同光学用途玻璃的主要成分，通过稀土元素的加入，可以制造耐酸性强、耐高温的玻璃，也可以制造防X射线的玻璃，还能制造允许红外线通过的玻璃或者是吸收紫外线的玻璃；在陶瓷上釉过程中添加稀土元素，也可以起到提高陶瓷产品光泽度，降低产品脆碎度的作用，而且根据加入的稀土元素的不同，所制产品会呈现出不同的色彩。
稀土金属在新材料开发中也扮演着重要的角色，稀土钴钕铁硼永磁材料具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积性。用稀土元素制造的永磁微电机是航空航天中常用的装备，利用永磁体激磁，可以有效的降低电力消耗，改善电机的运行性能；利用永磁体作为风力发电的发电机也发挥着重要作用，可以降低大公路风电机组重量、尺寸并且提高了风电的功率；稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镍金属是20世纪70年代发展起来的储氢材料；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，可以在超低温状态下形成超导体，这个发现刷新了超导体的最低温度限制。
农业方面的应用研究结果表明，加入稀土元素后，可以显著提升植物的光合作用效率，提升植物中的叶绿素含量，增加根系对养分的吸收功能；用稀土拌种的玉米比不用稀土拌种的玉米出苗、拔节早1～2天，株高增加0.2m，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，单株结英数增加14.8～26.6个，3粒莱数增多，增产14.5%～20.0%。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的维生素C含量、总糖含量、糖酸比均有所提高，促进果实着色和早熟，并可抑制储藏过程中呼吸强度，降低腐烂率。
结语
综上所述，稀土元素的各种功能用途正在被一一开发使用，而我国作为稀土资源储量丰富的大国，有着得天独厚发展稀土资源使用的条件，相信在不远的将来，中国对稀土资源的使用必将处于世界领先之位。
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