稀土管控，能否重塑全球工业秩序？工业影响(xiang)力有多(duo)大？
发布日期:2025-06-16
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稀土金属(rare earth metals)又称稀(xi)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表示(shi)。稀土金属是从18世纪末叶开始陆续发现。稀土金属的光泽介于(yu)银和铁之间。稀土金属的化学(xue)活(huo)性很强。
稀土金属定义 稀土金属(rare earth metals)又称(cheng)稀土(tu)元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系(xi)17种元素的总称，常用R或RE表(biao)示。
稀土金属名称与化学符号
它(ta)们的名称和化学符号是钪(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(dao)71(Lu)。
国内稀土储量
在目前已探明的稀土储量中(zhong)，中国第一，约占世界总储量(liang)21000万吨的43％，独联体(ti)达(da)4000万(wan)吨，世 界储量的19.5％，位居第二，美(mei)国为2700万吨，占世界12.86％，位居第三。其次巴西、澳大利亚(ya)、越南、加拿大和(he)印(yin)度等国的(de)拥有量也相当(dang)可观。
目前中(zhong)国控制(zhi)世界稀土市场98%的份额。
从中国进(jin)口稀土(tu)的主要三个国家有：日本、韩国、美国(guo)。其中，日本、韩国没(mei)有(you)稀土资源，而美国拥有稀土资源但禁(jin)止开采。如(ru)果中国(guo)一直保持着这样(yang)的出口量，20年后，中国可能成为稀土小国或稀土无国(guo)。
稀土金属起源
稀土是历史遗留的名称。稀土金属是从18世纪末叶开始陆续发(fa)现。
当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，例(li)如把氧化铝叫陶土。稀土一般是以氧化物状态分离出来，又很稀少，因而得(de)名稀土。稀土金属的化学性质很相似(shi),所以在矿物中共生,但是钪的化学性质同其他稀(xi)土差别较大(da)，一般稀土矿物中不含钪。最(zui)稀少的钷最初是从铀反应堆裂变产物(wu)中获得的，放射性元素147Pm的半衰期为 2.7年(nian)。过去认为自(zi)然界中不存在钷，直到1965年(nian)，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷(po)。
稀土金属发展
1787年瑞典人(ren)阿伦尼乌斯(C.A. Arrhenius)在斯德哥尔摩附近的于特比(bi) (Ytterby)小镇上找到一种不寻常的 黑色矿石,1794年芬兰人加(jia)多(duo)林(lin)(J.Gadolin)从中分离出一种新的物质。三年后(1797)，瑞典(dian)人(ren)埃克贝里 (A.G.Ekeberg)证实了这一发现，并以(yi)发现地名给新的物质命名为yttria（钇土）。后来为了纪念加多林，称这种矿(kuang)石为gadolinite（加多林(lin)矿，即硅(gui)铍钇矿）。1803年(nian)德国化学家克拉普罗(luo)特(M.H.Klaproth)、瑞典化学家贝采利乌斯(J.J.Berzelius)和希辛格尔(W. Hisinger)分别从一种矿石（铈硅矿）中发(fa)现了一种新的物质──铈土(ceria)。1839年瑞(rui)典人穆桑(sang)德(de)尔(er)(C.G. Mosander)发现了镧。1843年穆桑(sang)德尔又发现(xian)了铽和铒(er)。1878年(nian)瑞士人马里纳克(J.C. G.de Marignac)发现了镱。1879年法国(guo)人布瓦(wa)博德朗(P.┵.L.de Boisbaudran)发现了钐(shan)，瑞(rui)典人克利夫 (P.T.Cleve)发现了钬(huo)和(he)铥，瑞典(dian)人尼尔松(L.F. Nilson)发现了(le)钪。1880年瑞士人马里纳克发现了钆。1885年奥地利人(ren)韦尔斯(si)巴赫(A. von Wels-bach)发(fa)现了镨和钕。1886年布瓦博(bo)德朗发现了镝。1901年法国人德马尔凯(E.A.Demarcay)发现了铕。1907年法国人于尔班(ban)(G.Urbain)发现了镥。1947年美国人马林斯(si)基（J.A.Marinsky）等从铀裂变(bian)产物中得到(dao)钷。从1794年加多林分(fen)离出钇土至1947年制(zhi)得钷，历时150多年。
稀土(tu)工业
稀土工业始(shi)于 19世纪 80年代(dai)。当(dang)时需要从独居(ju)石（钍和(he)稀土矿物）中提取制汽(qi)灯纱罩用的钍，而稀土则 是无用的副产(chan)品。到20世纪初，稀土在打火(huo)石、碳弧棒、玻璃着色和抛光粉等方面陆续得到应用。同时电灯取代了(le)汽灯，因而(er)在处理独居石过程中，钍和稀土主副易位。第(di)二次(ci)世界大战期间，钍因为核技术的需(xu)求(qiu)而大量生(sheng)产，稀(xi)土又成为处理独居石过程的副产品，但纯度不高(gao)，应用不(bu)广(guang)。到50年代，由于离子交换和溶剂(ji)萃取新技术成功地应用于(yu)稀土的分离和(he)提纯，稀土产品纯度提高，价格(ge)下降。60年代，稀土用作石油裂化催化剂和制取荧光粉；70年代出现(xian)稀土钴永磁(ci)体,并在炼钢(gang)中添加稀土,这些都促(cu)进了稀土工业的迅速发(fa)展。中国于50年(nian)代(dai)末制得除钷以外的全部稀土金属,60年代初开始(shi)工业生产。1972年制得钷。
稀土金属资源
稀土在地壳中占0.0153％，其中铈的地壳(ke)丰度(du)最大(da)(0.0046％)。
其次是钇、钕、镧等（表1）。稀土的丰度与(yu)常见金属锌、锡、钴相近。含稀土矿物已(yi)经发现的有250种以上,有工业(ye)价值的(de)约50～60种，有开采价值的不到10种。最重(zhong)要的稀土矿(kuang)物是：氟碳铈镧矿(kuang)(Ce，La)FCO3，工业精矿含稀土约(yue)60％和70％（按氧化物计，下同），大量产于(yu)美国加利福尼亚(ya)州；氟碳铈镧矿与(yu)独居石共生(sheng)矿，工业精矿含稀土约60％和68％，大量(liang)产于中(zhong)国内蒙古自治区白云鄂博;独居石CePO4、Th3（PO4）4是钛铁(tie)矿、金红石、锆英石加(jia)工的副产(chan)品,工业精矿含稀(xi)土约60％,主要产(chan)于澳大利亚、马(ma)来西亚、印度、巴西等国；磷钇(yi)矿是钇(yi)和重(zhong)稀土的(de)重要资源，工业(ye)精矿(kuang)含钇约30％，主要产(chan)于(yu)马来西亚；离子(zi)吸附型稀土矿分为重稀土型和轻稀(xi)土型两类,在用(yong)电解质溶液渗浸法直接从原矿中浸出稀土时(shi),前者所得混合稀土氧化物中(zhong)氧化钇含量约为60％，后者(zhe)为少铈富(fu)镧钐铕的轻稀土，产(chan)于中国(guo)。
中国(guo)稀土资源十分丰富，工(gong)业储量占世界第(di)一位。除内蒙古自治区白(bai)云鄂博(bo)稀土共生(sheng)矿和赣南离子吸附型矿外，广东、广西、江西、山(shan)东、湖南、台湾等省区还有独居石、磷钇矿、褐钇铌矿、氟碳铈镧矿等。世界各国稀土资源（中国除(chu)外(wai)）。钪在地壳中处于分散状态，是提(ti)取钨、锡等金属时的副产(chan)品。
稀土金属(shu)-性质
物理性质
稀土(tu)金(jin)属的光泽(ze)介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，因而载于文献中的物理性(xing)质常有明显(xian)差异。镧在(zai)6K时(shi)是超导体。大多数稀土金属呈现顺(shun)磁(ci)性，钆在 0℃时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、 钬、铒等在低温下也呈现铁(tie)磁性(xing)。镧、铈的(de)低熔(rong)点和钐、铕、镱的高蒸气压(ya)表现出稀土金属的(de)物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面(mian)比(bi)广泛用于核反应堆(dui)控制材料的镉、硼还大。稀土金属具(ju)有可塑(su)性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组(zu)稀土具有更高的硬度。
化学性质
稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时，生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、PrO2、Tb4O7、TbO2型氧(yang)化物。它们的标准生成热和标准(zhun)自由焓负值比钙、铝、镁氧化(hua)物的值还大。稀土金属氧化物的熔点在2000℃以上。铕的原子半径最大(da),性(xing)质最活泼,在(zai)室温下暴露(lu)于空(kong)气中立即失去金属光泽，很快氧化成粉末。镧(lan)、铈(shi)、镨、钕也易于氧化，在表面生成氧化物(wu)薄膜。金(jin)属钇、钆、镥的抗腐蚀性强，能(neng)较长时间地保持其金属光泽。稀土(tu)金属能以不同速(su)率与水反应。铕与冷水剧烈反应释(shi)放出氢(qing)。铈(shi)组稀土金属在室温(wen)下与水反(fan)应缓慢，温度增高则反应(ying)加快。钇组稀土金属则较为(wei)稳(wen)定。稀土(tu)金属在高温下与(yu)卤(lu)素反应生成 ＋2、＋3、＋4价的卤化物。无水卤化物(wu)吸水性很强，很(hen)容易水解(jie)生成ROX（X表(biao)示卤素）型卤氧化物。稀土金属还能和硼、碳、硫、磷、氢、氮反应生(sheng)成相应的(de)化合物。稀土金属合金如镧镍合金(LaNi5)具(ju)有大量(liang)吸氢的能力，是良好的贮氢材料(liao)。
稀土金属用途
1980年全世界稀土产品的生产量约(yue)为 34000吨（以氧化物计），主要用于冶金、石(shi)油化工、玻璃陶瓷、荧光和电子材(cai)料(liao)等(deng)工业。世界历年消费分配比（不包括中国）。
稀土金(jin)属及其合金在炼钢中起脱氧(yang)脱硫作用，能使(shi)两者的含量(liang)都降低到0.001％以下,并改变夹杂物的(de) 形(xing)态，细化晶粒，从而改善钢的(de)加(jia)工性能，提高强(qiang)度、韧性、耐腐蚀和(he)抗氧化性等。稀土(tu)金(jin)属及其合金用(yong)于制造球(qiu)墨铸铁、高强(qiang)灰铸铁和蠕墨铸铁，能改变铸铁中石墨的形态,改善铸(zhu)造工艺,提高铸铁的机(ji)械性(xing)能（合金钢，铸铁）。在青铜和黄铜冶炼中添(tian)加少量的稀土金属能提高合(he)金的强度、延伸(shen)率、耐热性和导电性(xing)。在铸造铝硅合金中添加1～1.5％的稀(xi)土金属，可以提高高(gao)温强度。在铝合金导线(xian)中添加(jia)稀土金(jin)属，能提高(gao)抗(kang)张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电(dian)热(re)合金中添加(jia)0.3％的稀土金属(shu),能提高抗氧化(hua)能力，增加电阻率和高温强度。在钛及其合金中添加稀(xi)土金属能细化晶粒，降低蠕变率，改善(shan)高(gao)温抗腐蚀性能(neng)。
用铈族混合稀(xi)土氯化物和富(fu)镧稀土氯化物制备的微(wei)球分子筛，用于石油催化裂化过程。稀土金属和过渡金属复(fu)合氧化物催化剂用于气体净化，能(neng)使一氧(yang)化(hua)碳和碳氢化物转化(hua)为二氧化碳和水。镨钕环烷酸-烷基铝-氯化(hua)烷基铝(lv)三(san)元体系催(cui)化剂用于合成橡胶(jiao)。
稀土抛光(guang)粉(fen)用于各种玻璃器件(jian)的抛光，CeO2用于玻璃(li)脱色,同时提高其透明度；Pr6O11、Nd2O3等用于玻(bo)璃着色；La2O3、Nd2O3、CeO2等用于制造特种玻璃;在陶瓷工(gong)业(ye)中稀土可用于制造(zao)陶瓷釉料、耐火材料(liao)和陶瓷(ci)材料。单一的高纯稀土氧化物如Y2O3、 Eu2O3、 Gd2O3、La2O3、Tb4O7用于合(he)成各种荧光体，如彩色电视红色荧光粉、投(tou)影电视白色荧光(guang)粉、超短余辉荧光粉、各种灯用荧光粉、X 光增感屏用荧光粉以及光转换等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造(zao)金属卤素灯，它们的发光效率达80～100流明／瓦，色温为5500～6000K,接近(jin)日光,可以代替碳精棒(bang)电弧灯(deng)作照明光(guang)源。高纯 Y2O3、 Nd2O3、Ho2O3、Gd2O3是很(hen)好的激光材料(liao)。
用稀土金(jin)属制备的稀土－钴硬磁合金(jin)，具有高剩磁(ci)、高矫顽力的优点。钇铁石榴石(YIG)铁氧体是(shi)用高纯Y2O3和氧化铁制成的单晶或多晶的铁磁材(cai)料(liao)。它们用于微(wei)波器件(jian)(如YIG器件)。高纯Gd2O3用于制备钆镓石榴石(GGG)，它的单晶用作磁(ci)泡的基片。金属镧和(he)镍制成的(de)LaNi5贮氢材料,吸氢和放氢速度快,每摩尔LaNi5可贮(zhu)存6.5～6.7摩尔(er)氢。在(zai)原子能工(gong)业(ye)中，利用铕和钆的同位素(su)的中子吸收截(jie)面大的特(te)性，作轻水堆和快中子增殖堆的(de)控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化(hua)肥，对农作(zuo)物有增产效果。170Tm放出弱γ射(she)线,用于制造手提X光机。打火石(shi)是稀土发火合金的传统用途(tu)，目(mu)前仍是铈组稀(xi)土(tu)金属(shu)的重要用途。
稀散金属具有极为重要的用途，是当代高科(ke)技新材料的(de)重要组成部分。由稀散金属与(yu)有(you)色金属组成的一系列化合物半(ban)导体、电子(zi)光学材料(liao)、特殊合金(jin)、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使(shi)用(yong)独特性能的稀散金属。用(yong)量虽说不(bu)大，但至关重要，缺它不可。因而广泛用于(yu)当代通讯技术、电子计(ji)算机(ji)、宇航开发、医药卫生、感光材料、光(guang)电材料、能源(yuan)材料和催化剂材料等。我国稀散金属矿产丰富(fu)，为发展稀散金属工业提供(gong)了较好的(de)资源条件。
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