我国的稀土工业

2007年02月09日 0:0 6768次浏览 来源:   分类: 新技术

  我国的稀土工业 我国的稀土工业是五十年代后期才建立起来,发展迅速,已拥有世界上人数最多的科技队伍,建立了较先进的分析检测手段,形成了科研、设计、生产、开发应用较完整的工业体系。目前,我国已经建成几十座稀土工厂,其中有亚洲最大的稀土工厂——甘肃稀土公司;有分离手段齐全、技术水平较高的上海跃龙有色金属有限公司;有巨大的稀土精矿生产基地——包头钢铁稀土公司。1986年以后我国的稀土生产跃居世界第一位。稀土产品,从精矿、富集物等各类初级产品至各种单一高纯稀土化合物、金属、合金及各种延伸产品共400多种,上千个规格。除满足国内需求外,还大量销往日本、美国和欧洲,每年为国创汇颇丰,是我国有色金属主要出口产品之一。 稀土 稀土是元素周期表中镧系元素和与其性质相近的钪和钇等17种元素的总称,常用英文字母RE表示。 17种稀土元素是: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)、钪(Sc)、钇(Y)。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、肴称为轻稀土或铈组稀土;把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土或钇组稀土。钷元素十分稀少。过去认为在自然界中不存在,到1947年,最初由美国人从轴裂变产物产获得放射性元素钷Pm147。1965年,芬兰某磷酸厂处理磷灰石时才发现痕量的钷。 稀土金属名称的由来 稀土金属是从十八世纪末开始陆续发现的。当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土(例如把氧化铝称为陶土)。稀土意即“稀少的土”,一般是以氧化物状态从矿物中分离出来,又很稀少,因而得名。随着科技水平的不断发展,对稀土元素认识的不断深化,发现原以为稀少难得的稀土金属,实际上并不稀少,如铈、钇等稀土金属,在地壳中的含量就高于常见的金属锌、铜、铅、锡等。因此可以说,稀土是历史遗留的名称,今天只是沿用其名而已。 稀土金属的主要性质由于稀土金属的物化性质极相似,故不易获得单一稀土。稀土金属化学活性很强,在较低温度下也能和氢、碳、氮、磷等作用,都溶于盐酸、硫酸和硝酸。但在氢氟酸和磷酸中是稳定的。室温下,稀土金属在干或湿空气中的稳定性,决定于所形成的氧化物的结构及性质。稀土金属(铈除外)的熔点均在800-1700℃之间,而其氧化物熔点大都在2000℃以上。稀土金属及其化合物多具有顺磁性。纯稀土金属的导电性好,但随着金属纯度的下降,又会变为不良导体;而在超低温下(-263℃)却具有超导性。纯稀土金属的塑性好,易于加工;而机械性能的好坏,主要取决于杂质(特别是氧、氮、硫和碳)含量的高低。 稀土在冶金中的应用稀土金属广泛的用于冶金工业。钢中加入稀土,可起到脱氧、脱硫、细化晶粒作用,提高了机械性能和抗氧化性能,是精密合金重要添加剂;稀土高强低合金钢已广泛应用;稀土硅镁合金是优良球化剂,使铸铁韧性和强度显著提高,已获得大量应用;稀土镍铬合金使用温度提高到1400℃,是重要的电热合金;稀土火石合金50多年来一直成功的延用。稀土铝、镁合金已有十几个品种,提高了合金强度和抗氧化温度。钕、钇镁合金使飞机蒙皮抗氧化使用温度提高到250℃以上。稀土铝电缆合金提高了强度,改善了导电性能,用于高压输电。另外,稀土铜、钛、镍合金也有重要应用。 稀土催化剂在石油化学工业,稀土主要用于制造各种催化剂。其中,石油裂化催化剂是稀土的主要用途,它不但能改善催化剂的性质,而且能使催化剂再生复用。我国首创的合成橡胶稀土催化剂,能够长期使用不必脱灰,既简化了后处理工序,且减少了催化剂用量。尾气净化稀土催化剂,具有活性大、稳定性好等优点,可用于汽车尾气和工业废气的净化,如混合稀土氧化物用作内燃机的尾气净化剂,可将尾气中的一氧化碳、碳氢化合物等转化生成无害的二氧化碳和水蒸气,还可将有害的氮氧化物还原为无害的氮和氧,对控制环境污染,具有重要意义。 玻璃和陶瓷工业中稀土的妙用玻璃和陶瓷工业是稀土用量日益增多的部门,稀土主要用于抛光、脱色、着色,以及制造特种光学玻璃和陶瓷。氧化铈等抛光材料与其它抛光材料相比,有磨得快、质量好、无污染等优点。某些稀土氧化物具有强的氧化能力,是优良的玻璃脱色剂;与此相反,因其良好的光学特性,又可使玻璃着色。添加剂稀土可使玻璃具有特殊性能,如含铈的防辐射玻璃、显像管玻璃,含铈、钕的激光玻璃等。一些稀土氧化物是陶瓷的着色颜料,具有色彩鲜艳、稳定、色匀和耐高温等特点,可配制成各种色釉和亮度都好的高温陶瓷颜料(如镨黄)。稀土氧化物还可制作能反射红外线的透明陶瓷(含氧化钇)或不透明的陶瓷釉(含氧化铈),以及耐火制品、现代精密陶瓷、压电陶瓷、消音瓷釉、汽车尾气控制系统的传感器和固体测氧电池等。 稀土在原子能工业中各显绝技稀土元素具有不同的核性质。它们的热中子俘获截面相差悬殊,因此在原子反应堆中有着不同的用途。如钇的中子俘获截面小(仅1.27靶),能穿过中子,可用作反应堆的结构材料;钇还可作盛装液态金属燃料的容器。而中子俘获截面大的钆、钐、铕、镝和铒(46000-166靶)具有吸收热中子的能力,能够控制分裂速度,可用作原子反应堆及核火箭发动机的控制棒材料和中子测示仪器。金属铈合金、氧化铀——氧化铈陶瓷材料等可作核燃料元件。钆和铕可用作反应堆的屏蔽材料。氢化钇是较好的高温堆减速材料等等。应用很广东省,且各有绝招。 稀土在高新技术上的应用 50年前人们用稀土金属制造了薄膜电阻,体积缩小3-5倍,以后大量应用在电器中。今天激光测距仪在航天航空、导弹、现代兵器以及机加工的应用上越来越多,这种激光测距仪所用的激光晶体是钕激活的钇铝柘榴石和铝酸钇柘榴石单晶。掺铒光纤放大器代替中继站减少了光导信号传输损失,在日美太平洋海底光缆中成功应用。稀土电光源材料是新光源的核心材料,镝——钬灯体积小、光效高,光色接近太阳光,代替是笨重的碳孤灯。稀土光源在航海、火车、飞机的照明上已大显身手。稀土荧光粉改变了彩电红色不足、亮度差的难题,并在日常照明上也广为应用。稀土磁性材料是现代磁性材料的代表,钐钴合金磁性能比普通磁体高8倍,且居里温度高,六十年代已成功的应用在大功率磁控管和闸流管上,这种元件是微波站的关键元件。近年研制成功的钕铁硼合金可代替100吨铁氧体,是核磁共振成象的首选材料,同时已在电子表、发电机、磁悬轴承陀螺上大量应用。这种磁性材料也是航空航海仪表、汽车、医疗电器上的重要材料。稀土——过渡族金属非晶膜是光磁盘的优质材料,1995年西方约生了1000万张。钇铁柘榴石,钆镓柘榴石在集成电路和雷达上有重要应用,也是光计算机有潜力的材料。 镧在氢能源中大显神通氢作为新能源已引起世界普遍重视。随着新能源的开发利用,各国都在研制贮氢材料,尤其是镧和镍的金属间化合物(LaNi5),功能十分显著,可做成体积小、安全可靠、压力恒定的氢存贮装置;LaNi5还具有选择吸收氢气的性质,可作氢的净化装置;LaNi5Hx 吸氢时放热放氢时吸热,可以用作氢制冷器或采暖装置,对太阳能和地热开发利用具有重要意义。目前,已研制成功的贮氢材料还有La2Mg17和LaNi5Mg15合金,此二者的吸氢能力更强,重量更轻,在工业上开始应用,我国已建成镍氢电池生产线多处,年产电池百万块以上,为了提高质量赶上世界水平,国家科委成立了指导小组,集中人力物力开发研究,不久将有较大的发展。 稀土在医学上的应用医疗部门早已应用稀土元素及其化合物制备药物,用于治疗各种肿瘤、结核、麻疯、湿疹、关节炎、糖尿病等。某些稀土盐类可作尸体防腐剂。稀土金属同位素性能的多样性,除可广泛应用于放射性治疗外,还可用作示踪治疗。如由镱同位素组成的脑扫描药物和钇铁柘榴石制剂(作为胃肠照影显示剂),既安全、简便,又不会造成患者的痛苦,而且可拍摄到比X光机更清晰的照片,减少辐射损害;由元素铥、镱、钜作放射源而制成的透视器械重量轻、体积小、携带方便;另外,由稀土元素或其化合物制成的荧光材料,用于骨骼和口腔矫形、假牙固定、稀土磁穴疗法等等方面,疗效都较好。 我国稀土农用技术居国际领先地位我国稀土农用技术,经过5年联合攻关喜获重大突破,经济效益显著。科学实验表明,适时适量施用稀土化肥,可使小麦、水稻增产8%,水果、蔬菜增产10%,甘蔗、大白菜增产15%,而且还可使甘蔗含糖量增加,大白菜包心率提高,苹果、柑桔和葡萄等水果维生素含量增多。一些花卉施用稀土后,开花早,花期长,如福建漳州水仙花使用稀土后出口率猛增25%。更重要的是,施用稀土农肥的投资少,成本低,产出大,收益高,一般农作物的投资和收益之比约为1:7,经济作物则达到1:10。而且施用稀土安全可靠,对环境和农产品均无污染,稀土在林业、牧业以及养殖业上的应用也在逐渐扩大,效果非凡。 稀土美化人民生活种种由于稀土具有的特殊性能,在轻工、纺织行业也大有用武之地,为美化人民生活作出贡献。用常规染色工艺染出的腈纶毛线和丝麻织品,色泽暗淡,手感不丰满,且容易褪色。而用稀土染色新工艺处理的这类产品,不仅色泽鲜艳,光亮柔和,手感丰满滑爽,色牢度高1-2级;而且还能提高质量,节约染料,降低成本。用稀土鞣制皮革,可使皮革质地柔软、光泽柔和,制出的皮革制品(手套、皮包、皮箱、皮衣、皮靴等)既美观、又耐用。采用稀土釉制作的陶瓷工艺品,色泽和谐、典雅美观,堪称工艺上品。稀土还可参与生产各种变色眼镜和防护镜,稀土用于造纸工艺,可生产出质量好的防水纸张。 稀土之乡——内蒙古自治区 内蒙古自治区的白云鄂博是一个大型铁、稀土和铌的多金属共生矿,所含稀土矿物以氟碳铈矿和独居石为主。稀土总储量超过一亿吨,为国外稀土总储量的五倍以上,居世界之首,也是我国稀土原料的主要基地。因而内蒙古自治区有“稀土之乡”之称。包头市是我国稀土生产和科研重镇。经国家科委批准在包头成立了冶金工业部包头稀土研究院。该院是全国最大的稀土专业综合性研究机构,是我国重要的稀土科学技术研究、生产、分析检测、情报信息基地。因此,包头被誉为“稀土之城”。

责任编辑:CNMN

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