稀土元素镧及其应用(精)

稀土元素镧及其应用

在稀土元素家族中，锢无疑是个非常重要的成员。论地位和名气，他居于稀土家族主体“镧系元素”之首，作为15个元素的代表占据了化学元素周期表主表中的一个空格，并以他的名字来命名这个元素族系。论地壳中丰度为32ppm，占稀土总丰度的14.1%，仅次于铈和钕，居第三位。从发现年代看，他也仅排在钇和铈之后，是第三个被发现的稀土元素。

1839年，那位曾经发现铈的瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)，有一个瑞典学生名叫莫桑德(Car1 Mosander)，在研究“铈土”时，分离并发现其中还隐藏着一种新元素，于是莫桑德便借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为”镧”。从此，镧便登上了被人类认识和利用的历史舞台。

镧之所以被较早发现，与他在元素周期表中的位置，也就是原子结构和性质密切相关。他居镧系元素之首，4f轨道上电子数为0，与其他元素发生化学反应时呈正三价。钪和钇虽然与他同在IIIB族，但不在一个周期，性质悬殊。与他紧邻的铈又能呈稳定正四价状态，也造成较大的化学性质差异，易于分离。而他与错钕等其他稀土元素之间又有铈相隔，因此镧比较容易同其他稀土分离并提纯。

稀土元素作为典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪、钇到镧递增，又由镧到镥递减，属镧最为活泼。因此作为金属热还原工艺的还原剂，他可以用来还原制备其他稀土金属，而还原制备金属镧，则只能采用比他更为活泼的碱金属和碱土金属，通常采用金属钙作还原剂。

活跃的化学活性和丰富的储量，使镧广泛应用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、农业、纺织和皮革等传统工业领域。尽管生产镧并不困难，但为了降低成本，在充分发挥镧及稀土共性的前提下，经常以混合轻稀土或富镧稀土的产品形式使用。

稀土作为金属材料的净化和变质剂，通常以混合稀土金属或中间合金的形态来使用。而镧作为最活泼的一员，在去除氧、硫、磷等非金属杂质和铅、锡等低熔点金属杂质，以及细化晶粒等方面自然会发挥首当其冲的作用。只是他经常和铈错钕等轻稀土弟兄们一起协同作战。当然，也能同其他金属协同作战，如在铅中加入富镧稀土金属（0.01‰~0.2‰）和铁（0.005‰~ 0.1‰），可明显提高抗折拉性能，使铅板机械强度提高上百倍。不仅改善了铅板防辐射性能，还扩大了合金基材的应用范围。以银-氧化镧复合镀层取代纯银作为电接触材料，可节约用银70%~90%，有很大经济效益。

20世纪80年代，石泊裂化催化剂曾经是稀土最大应用领域，因为稀土用作Y 型沸石催化剂，以镧的催化活性最强。在美国一直采用富镧稀土作为石油裂化催化

剂，曾占美国稀土总消费量的40%以上。为了从原油中获得更多的汽油、柴油等轻质油，必须在石油精炼加工中对重质油采用催化裂化处理，就需要使用裂化催化剂。稀土分子筛裂化催化剂比不含稀土的催化剂催化活性和热稳定性均有明显提高，可使轻质油收率提高4%，使催化剂寿命延长2倍，炼油成本降低20%，并使裂化装置生产能力提高30%~50%。但由于稀土的加入也造成轻质油辛烷值降低，而不得不加入四乙基铅作抗爆剂，进而导致铅污染。基于人类对环保要求越来越高，1985年后超稳Y 型分子筛逐步取代稀土分子筛，使稀土用量大幅下降。但由于催化活性和选择性下降，造成汽油产量下降。为此，许多企业又采用含稀土0.5%~2%的部分超稳Y型分子筛，可兼顾催化活性、选择性和辛烷值均比较理想，使富镧稀土应用又有所回升。在我国，石油化工仍是富镧轻稀土主要消费领域。

光学玻璃中应用镧既是经典用途，也是目前主要应用领域之一。镧系光学玻璃（含La203 50% ~ 70%），具有高折射率（nD=250）和低色散（平均色散为3500）的优良光学特性，可简化光学仪器镜头、消除球差、色差和像质畸变，扩大视场角，提高鉴辨率和成像质量，己广泛用于航空摄像机、高档相机、高档望远镜、高倍显微镜、变焦镜头、广角镜头和潜望镜头等方面，已成为光学精密仪器和设备不可缺少的镜头材料。世界年需要量约为4000吨，并有上升趋势。我国成都奥格光学玻璃有限公司的产品已大量销往国外。

1970年发现的LaNi5合金是一种优良的贮氢材料，每公斤可贮存氢约160升，可使高压贮氢钢瓶体积缩小到1/4。利用其可以“呼吸”氢气的特性，可以把纯度为99.999%的氢气提纯到99.99999%，也可用作有机合成脱氢反应的催化剂。利用其吸氢放热、呼氢吸热的原理可以把热量从低温向高温传送，用来制作“热泵”或“磁冰箱”。

目前这种贮氢材料的最大用途是用于稀土镍氢电池的负极材料。稀土镍氢电池与镍镉电池在构造、性能和规格上具有极大的相似性和取代性，但又不含隔、汞等毒性大的元素，电池容量高，一致性好，使用温度范围广，寿命长（可反复充放电500次以上），属于环保型绿色电池。为了降低成本，这种贮氢合金多用富镧混合金属（(La≥40%)为原料。稀土镍氢电池目前己广泛用于手提电脑、便携式办公设备和电动工具等方面。最有发展前景的是用于汽车、摩托车的动力电池。

镧在功能陶瓷材料中具有特别好的应用前景，如在钛酸钡（Bam Ti03）电容器陶瓷中加入氧化镧，可明显提高电容器的稳定性和使用寿命，加入1%氧化镧，可延长使用寿命400~500倍。镧作为固体电解质可用于固体氧化物燃料电池（SOFC），一般采用La0.85Sr0.15MnO3((LSM)作多孔阴极材料，也有的采用La0.5Ca0.5CoO2代替LSM作阴极。他们都具有良好的抗断裂韧性、热稳定性和抗循环疲劳性。把镧作为主成分加入锆钛酸铅（PZT）制备（Pb，La）（Zr，Ti）O3，即PLZT 电光陶瓷，可用于强核辐射护目镜、光通讯调制器、全息记录等方面。有实验证明，PLZT还具有形状记忆效应，性能甚至优于钛基形状记忆合金。六硼化镧（LaB6）是优异的电

子发射材料，具有高熔点（>2500℃）、低蒸气压和低功函数，电子发射性能比钨还好，己广泛用于电子显微镜、电视和阴极射线管用作电子枪。铬酸镧是新型电热材料，使用温度高达1800℃，可用作空气有氧环境的高温电炉。硅酸镓镧单晶（La3Ga5SiO14）是制作高稳定、高频、大带宽、低插损、小体积SAW滤波器的理想材料。钙钛矿型锰基氧化物La-Ca-Mn-O材料具有巨磁电阻效应（CMR），这促进了一门新兴学科——自旋电子学的发展，并开始在许多新型电子器件上得到应用。

澳氧化镧（LaBrO）对X射线有很强的吸收特性并能非常有效地将X射线转化为可见光，用他制作医用X荧光增感屏，比传统用的钨酸钙(CaWO4)增感屏大大提高了成像清晰度，并减少X射线辐照剂量，尤其适用于脑部敏感部位和儿童、孕妇的透视检查。

富镧稀土无机和有机盐应该是农用和饲料添加剂用稀土的理想材料。用于医药也有广阔前景。英国希雷（Shire）制药集团公司研制的新药一磷酸盐结合剂fosrenol 主成份为碳酸镧，可用于治疗肾病患者透析时伴发的高磷血症。由于透析病人中80%伴有高磷血症，而过去采用钙基结合剂防治高磷血症易引发骨骼和肾脏疾病，采用fosrenol（碳酸镧）则具有良好的安全性，适合长期使用。我国研究员陈兴安等人进行的小鼠实验表明，拧橡酸镧可明显提高兔疫力，抑癌率高达62.7%，很有希望用作防治癌症和艾滋病的药物。

来源：《稀土信息》2005.2

17种稀土元素名称及用途

17种稀土元素名称及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce）"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。

稀土的性质及用途

立志当早，存高远 稀土的性质及用途 稀土元素系典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土的许多独特性质，又决定着它们的应用。有关稀土的结构与性质的关系示于下表。经历了60 多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。20 世纪50 年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展，近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品，从而为稀土的应用奠定了基础。近十年，稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。 在冶金工业方面：稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中，能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机，柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。 在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好，抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气特比镍铝催化剂大1.5 倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土－三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。 在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广

稀土的分类及其用途

稀土的分类及其用途 2009年09月28日 09点34分06秒 【概述】 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个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(RareEarth)。简称稀土(RE或R)。 韩国并不是主要的稀土使用国，目前我国出口的稀土数量达到每年5万吨(合法出口)，主要的应用大国为日本，欧洲和北美。与此同时稀土在我国的应用也在积极开展，目前占到7万吨。我国每年稀土实际的矿产的实际投入量大约为15万吨，这个数字近年来没有明显变化。尽管如此，稀土的数量仍然不能满足目前全球在汽车，电子等行业用量的要求。特别是稀土在抛光，催化，磁性材料方面的增长也是非常突出。然而稀土的应用也存在着参差不齐的问题，一些元素，例如：Sm，Gd，Ho，Er等就没有得到充分的应用而大量荒弃，非常可惜。 【稀土的分类】 1)轻稀土(又称铈组)：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2)重稀土(又称钇组)：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 稀土金属(rareearthmetals)又称稀土元素，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 表示。它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71(Lu)。 【17种稀土元素名称的由来及用途】 稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕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。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，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)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、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)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 镧(La)"镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。

稀土就是化学元素周期表中镧系元素

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个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。 稀土的分类】 1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，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表示。它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71(Lu)。 【名称由来】 17种稀土元素名称的由来及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce） "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅 能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻 璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中 美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色 ，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用 于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领 域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电 陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢 及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作 釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。 （2）用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能 和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马 达上。 （3）用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催 化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用， 用量不断增大。 (4)镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。

稀土基本知识

稀土元素基本知识 1稀土元素 稀土元素是钪(Sc)、钇(Y)和15个镧系元素的总称。通常用RE表示，其氧化物用REO表示。镧系元素包括镧(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)。所以稀土元素共有17个元素。 全部稀土元素的发现是从1794年发现钇至1947年从核反应堆裂变产物中分离出钷，历时150年。其中钪是典型的分散元素，钷是自然界中极少见的放射性元素。这两个元素与其它稀土元素在矿物中很少共生，因此在稀土生产中一般不包括它们。 稀土元素同属元素周期表第IIIB族，化学性质十分相似。除钪和钷外，根据分离工艺要求或产品方案，可将它们分为两组或三组。前者是以铽为界，镧至钆为铈组稀土，通常称作轻稀土，铽至镥和钇为钇组稀土，通常称为重稀土。后者是依据P 204 萃取分为轻稀土（镧至钕）、中稀土（钐至铽）和重稀土（镝至镥和钇）。 2稀土元素的价态 稀土元素易于失去电子，通常呈正三价。所以稀土是非常活泼的金属元素，其活泼性仅次于碱土金属。铈、镨、铽在外界氧化剂的作用下又可呈正四价，而钐、铕、镱在还原剂的作用下也可呈正二价离 子。因此各三价单一稀土氧化物的分子式可表示为M 2O 3 (M—La、Nd…)，而铈、镨、铽的氧化物的分子式 分别为CeO 2、Pr 6 O 11 、Tb 4 O 7 。 3镧系收缩 镧系元素的原子半径、离子半径都随原子序数（从镧到镥）的增加而减小，将这一现象称为镧系收缩。由于镧系收缩，从镧到镥的碱性随原子序数的增加而减弱；络合物的稳定性随原子序数的增加而增强。这就是能将性质及其相似的稀土元素逐一分离的主要依据。 4稀土元素的主要化合物 稀土元素的化合物很多，有无机化合物、有机化合物、金属间化合物等。这里仅将在湿法冶金生产实际产出的几种化合物予以简单介绍。 4.1氧化物 在800～10000C下灼烧稀土氢氧化物、草酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐都可获得稀土氧化物，其 中铈、镨、铽在一定的灼烧条件下生成CeO 2、Pr 6 O11(Pr 2 O 3 ·4PrO 2 )、Tb 4 O 7 (Tb 2 O 3 ·TbO 2 )。 稀土氧化物不溶于水，而溶于盐酸、硫酸、硝酸，生成相应的盐，其溶解的难易程度与灼烧温度和时间有关。亦即时间越长，温度越高则越难溶。例如在8500C以上灼烧得到的氧化铈难溶于盐酸、硝酸，但能溶于浓硫酸。也可采取在盐酸、硝酸溶解过程中加入还原剂（如双氧水）的方法将Ce4+还原成Ce3+而便于溶解。 将稀土氧化物同水蒸气一起加热可得到RE(OH) 3和REO(OH) 。稀土氧化物在空气中能吸收CO 2 生成

各种稀土元素的应用领域

各种稀土元素的应用领域 镧(La)：镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce）：1，铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨。2，目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。3，硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。4，Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨(Pr)：1，镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉

混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。2，用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。3，用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。4，镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。 钕(Nd)：钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代"永磁之王"，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。

稀土在农业上的应用

稀土元素 稀土元素的发现 稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素（Rare Earth Element） 是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土(Rare Earth，简称RE或R)。 这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J。Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J。A。Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、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)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 稀土元素组成 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个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素（铈组稀土），钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素（钇组稀土）。 也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，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。 周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57～71的17种化学元素的统称。其中原子序数为57～71的15种化学元素又统称为镧系元素。 稀土元素的特性 稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素之总称。其中钷是人造放射性元素。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价+3，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。溶剂萃取和离子交换是目前分离稀土的较好方法。镧、铈、镨、钕等轻稀土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。可用氯化物和氟化物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后者则以氧化物的形式加入。 稀土矿物

稀土家族是来自镧系的15个元素

稀土家族是来自镧系的15个元素，加上与镧系相关密切的钪和钇共17种元素。它们是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 由于特殊的原子结构，稀土家族的成员非常的活泼，且个个身手不凡，魔力无边。它们与其他元素结合，便可组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，且性能翻番提高，被称作当代的“工业味精”。 如：在超音速飞机中应用含稀土的АЦР1和ЖП207合金，可在400℃以下长期工作，它是现今高温性能最好的合金之一，它的持久强度比一般铝合金可提高1～2倍； 钢中加入稀土后，制成的薄料横向冲击韧性提高50%以上，耐腐蚀性能提高60%，而每吨钢只要加稀土300克左右，作用十分显著，真可谓四两拨千斤； 稀土添加在酸性纺织染料中，可以提高上染率、调整染料和纤维的亲和力、提高染色牢度、改善纤维的色泽、外观质量及手感柔软度、并可节约染料及减少环境污染和减轻劳动强度等； 稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育和对养分的吸收。还能促进种子萌发、促进幼苗生长，还具有使作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力； 用稀土钷作热源，可为真空探测和人造卫星提供辅助能量。钷电池可作为导弹制导仪器及钟表的电源，此种电池体积小，能连续使用数年之久。 在今天的世界上，无论是航天、航空、军事等高科技领域，还是人们的日常生活用品，无论工业、农牧业、还是化学、生物学、医药，稀土的应用及其作用几乎是无所不在，无所不能。 17种稀土元素名称的由来及用途浅说 镧(La) ??“镧”这个元素是1839年被命名的，当时有个叫“莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为“镧”。从此，镧便登上了历史舞台。 ??镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称。 铈（Ce） ??“铈”这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星——谷神星。 ??铈广泛应用于（1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约一千多吨。（2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂

浅谈稀土的应用现状与前景

浅谈稀土的应用现状与前景 12化本 120900017 贺惠苹 摘要：21世纪的发展使稀土工业面临着新的挑战。为了适应时代的脉搏，探索新的产品和用途，必须对各种形式的稀土产物的特性和可能产生的附加值进行广泛、深入的研究。我国有丰富的稀土资源，约占世界己探明储量的80%以上。我国是世界稀土资源大国，我国稀土资源的特点是储量大、类型多、品种全、质量好、开采成本低。除Pm外的16个稀土元素，在我国从南到北分布齐全。北方以包头矿为主，生产轻稀土;南方以江西、四川、湖南、广东等省为主，生产中、重稀土。目前已形成了良好的生产布局，产量稳居世界首位。因此，开发推广稀土应用对充分利用我国富有的稀土资源、推动稀土产业的发展，具有重要的社会意义。 关键字：稀土资源应用前景 引言：稀土在国民经济发展中发挥着愈来愈重要的作用，其作用并不在于其自身的价格，而在于它在其他领域的应用能产生其自身价值数十倍甚至上万倍的经济效益和社会效益。近年来稀土应用领域越来越广泛，新的应用不断出现。以我国为例，稀土应用已遍及国民经济的13个领域40多个行业，经济效益十分显著。另一方面，稀土在高新技术领域的应用前景十分广阔，是高新技术发展的战略材料。稀土元素因其特有的4f层电子结构，而具有很好的光、电、磁性质，成为光、电、磁等新型功能材料的核心。它还可以与其他元素组合成性能优异的功能材料，在新材料发展中起重要作用。稀土材料在高新技术领域中具有十分重要的战略地位，人们都在大力加强稀土新材料的研究和开发，竞争十分激烈。[1] 一稀土在钢铁冶金领域的应用 稀土元素由于其特殊的原子结构和活性，作为微量添加剂用于钢、铸铁、钦、铝、镍、钨、钥等材料中，能产生消除杂质、细化晶粒和改善组成的神奇功效，从而改进合金的机械、物理和加工性能，提高合金的热稳定性和耐腐蚀性。例如，稀土作为添加剂，可以净化钢液，改变钢中夹杂物的形态和分布，细化晶粒，改善钢的组织和性能.稀土在钢铁冶金中的应用是中国稀土的最大消费领域。特别是在铸铁中的应用很普遍，一直占最大的比例。稀土在钢中的用量占的比例相应小一些。稀土在铸铁中的作用主要是作为球化剂、蠕化剂和孕育剂使用;稀土处理的合金铸铁件亦有发展。稀土铸铁主要应用于冶金行业的轧辊、钢锭模，以及汽车和拖拉机行业的曲轴、汽缸体、变速箱、履带，机械行业的各种齿轮、凸轮轴、各种机座，建筑行业的各种口径的输水管线和暖气片等。目前存在的问题是，稀土铸铁的用量还不多，推广面应进一步扩大。在钢中的作用主要是脱硫、脱氧、细化晶粒、去除杂质等作用，从而改善钢的各项力学性能。[2] 二稀土在有色冶金中的应用 稀土金属具有很高的化学活性和较大的原子半径，因此，将其用于有色金属及合金中，一般都可以产生良好的效果，如细化晶粒、防止偏析、去气、除杂、净化和改善金相组织等作用，从而在一定程度上改善合金的力学性能、物理性能、

稀土元素的化验测试方法探究

稀土元素的化验测试方法探究 发表时间：2018-05-22T16:04:01.773Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：蔡靓 [导读] 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 中国煤炭地质总局一四七勘探队江苏省徐州市 221611 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 关键字：稀土元素；化验；测试 1自然界稀土元素分馏分析方法 1.1岩矿中稀土元素分馏分析 为了更清楚示踪地球化学分馏作用和指示各类岩石的成因，常常在地质体REE含量分析数据基础上，通过计算得出一些参数和图示。目前在地球化学中常用的图示和REE组成参数有：REE组成模式图、表征REE组成的参数及异常指数。REE组成模式的图示方法有两类，均以选定一种参照物质，用其中REE含量对样品中相应REE含量进行标准化，即用样品中REE的含量除以参照物质中各REE含量；然后以原子序数和标准化数据分别为横纵坐标作图。A.增田和C.D.科里尔（MasudaCoryell）图解是最常用的一种表示REE组成模式的图解，该图解选择球粒陨石为参考物质。的优点是：能消除元素奇偶规律造成的REE丰度随原子序数增长的锯齿变化，能使样品中REE间的任何分离都清楚显示出来。另一种图示是以研究体系的一部分（可以是一种特殊岩石或矿物）作为参考物质，这种图示能清楚显示不同矿物间REE 分异程度。 表征REE组成的参数有：总稀土元素含量（∑REE）、轻重稀土比（LREE/HREE或者∑LREE/∑HREE）、（La/Yb）N、（La/Lu）N、（Ce/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Lu）N（下标N为标准化）。其中（La/Yb）N、（La/Lu）N和（Ce/Yb）N均能反映LREE和HREE 的分异程度；（La/Sm）N和（Gd/Lu）N分别能对LREE和HREE内部分馏程度提供信息。吴成斌等利用∑REE和（La/Yb）N得出河南方城鱼池正长岩体总量较高，轻稀土元素强烈富集。异常指数主要有：δCe（Ce/Ce*）和δEu（Eu/Eu*），计算式见公式（1）和公式（2）。由于Ce3+在氧化条件下容易氧化为Ce4+而出现分异，Eu3+在还原条件下容易被还原为Eu2+而出现分异，故铈异常（δCe）和铀异常（δEu）能够很好的反应岩矿的沉积环境的氧化还原条件。 1.2地质变迁中稀土元素分馏分析 岩石的化学风化是元素地球化学循环中的重要过程，研究比较成熟。密度测量等容法和固定元素法是元素迁移评估常用的两种方法。没有在风化剖面外部发生沉积，且风化剖面没有发生膨胀和收缩，使用密度测量的等容法对评估元素迁移率是十分有用。但恒定体积的假定是难以明确证明，且处理具有不同程度硬度、相干性或孔隙度的岩石时，根据等体积方法的取样是非常麻烦的，即样品不相干可能干扰密度测量。固定元素法公式其主要应用于分析风化过程中REE的移动和重新分配，能测量相对于母岩中元素浓度的变化。因为所有元素在某种程度上都是可溶的，所以一些元素的不动行为的基本假设无效。然而，在地质背景下，风化剖面通常仅存在于短时间内，并且具有极低含水溶解度的组分将不会被显著移动。元素的比例不受其他成分的量（即去除）的变化的影响；因此，当应用于风化剖面的相关样品时，比率的变化特别有用。Nesbitt、Middelburg和Weijden等利用固定元素法选择Ti作为参比元素研究了花岗岩风化过程常微量元素分馏情况、Braun和Pagel等利用固定元素法选择钍（Th）作为参比元素研究了正长岩风化过程元素分馏情况。 1.3化学分析过程中稀土元素分馏分析 化学分析过程中的稀土元素分馏是普遍存在，但其原理复杂，目前研究甚少。REE理化性质存在差异：轻稀土元素离子比重稀土元素离子水解能力强，故LREE离子更容易随pH增高而形成沉淀；重稀土元素离子优于轻稀土元素离子与常见的阴离子（如：CO32-、HCO3-和F-等）形成配合物。根据实验目的建立合适的实验方法才能有效的减小稀土元素分馏对化学分析结果的干扰。陈琳莹等采用不同浓度醋酸、盐酸和硝酸在不同反应时间下检测碳酸盐矿物溶解情况及其稀土元素含量。对同一泥灰岩样品用2%和5%硝酸、5%盐酸和5%醋酸进行溶解，方解石均可完全溶解。少量溶解的粘土即会影响碳酸盐矿物中REE的测定，影响利用δCe示踪沉积环境氧化还原条件的准确性。由此得出，泥灰岩自生方解石的REE分析的理想条件为：0.5-1.0g样品，5%醋酸，反应1h。该条件对示踪沉积环境的δCe影响不大。 2感耦等离子体质谱技术实验 将实验用稀矿溶液采样后的细孔过滤和原子纤维光学离子膜分别等分为4份，用经标化的试管从其中任意一份试液中吸取4ML，加入3%亚硝酸，置于温度在45度左右的水分子溶液中。通过物理压迫技术，进行活性萃取，并用玻棒搅拌，将活性试剂进行分子粉碎。并再次使用物理压迫技术用1%硝酸稀活性液，将溶液稀释成含量小于78.6%高密度分子稀释液。取10ml高密度分子稀释溶液置于样品收集管中放置待测，测定前需要再进行一次震荡，并加入浓度为10.2%的亚硝酸盐进行提炼，最后在选定仪器工作条件下进行测定。取1份1/3空白微孔滤膜和样品滤膜分别加入，稀土矿标准实验工作液100μg/L，按上述分析步骤进行样品溶液的制备。稀元素空白回收率和样品回收率，除样本特殊情况外，均在95%～105%的范围内，满足分析的要求。将样品模均分成6等份，取其中份进行批次相同方法精密度测定。在测定的稀土矿金属元素中三次测定标准值之间的相对误差值均在0.25%到0.55%之间。由于微孔过滤波样品无法完全等分，同膜之间的样品量也不尽相同，所以真实结果应该优于测量结果。ICP-MS技术结果的干扰主要包括有序性干扰和无序性干扰两种。有序性干扰主要原因是质异序元素的有序重叠和测试过程中不规则分子体接头处形成的分子粒性干扰。无锡性干扰主要表现为，同质序元素无序重叠，其不规则分子随机匹配等分子序列。如Au酸化物对Eu的干扰就比较严重。因为在一般非序性基体中Au的含量比稀土元素要高。Au的酸化物和氢氧化物分别干扰Eu的两个非序性元素15Eu和13Eu。尤其当样品中Eu含量很低时，Au的酸化物干扰会更明显。在测量时选定的仪器条件下，当Au 浓度<4mg/L时，Au的干扰不重，可以进行计算。在样品中等插入以氢元素为吸附元素的氢氧水，混合稀土标准测试液，以对标准溶液的校正。 3结论 稀土元素的开发和利用对我国国民经济生产具有重要意义，因此利用感耦等离子体质谱技术（ICP—MS）准确测量稀土矿中的其他金属元素对稀土元素提纯具有重要意义。地表水体样品中稀土元素含量较少，稀土元素地球化学发展早期主要集中在对固体岩矿样品的研究上，对水体中REE的研究却起步较晚，数据较少，随着Gray等在等离子体质谱仪（ICP-MS）的基础上结合激光剥蚀的进样方法，开创了激

稀土元素性质的决定因素和体现

稀土元素性质的决定因素和体现 吴秀萍 上海交通大学 F0511002班 5051109030 摘要：稀土元素的性质十分相似，这与它们原子和离子特有的电子结构和半径大小有关，稀土元素在各方面的应用充分体现了它们的性质。 关键词：电子组态磁性光谱特性 引言：稀土元素的发现至今已经经历了一个漫长的时期，人们对稀土元素独特的化学性 质和物理性质的认识，也经历了一个逐渐深入的过程，因此能合理充分地应用稀土元素。 1 稀土元素的定义 稀土元素是指周期表中第57（镧）到71（镥）号原子序的镧系元素，以及第三副族中的钪和钇共17个元素，它们在自然界中共同存在，性质非常相似。由于这些元素发现的比较晚，又难以分离出高纯的状态，最初得到的是元素的氧化物，它们的外观似土，所以称它们为稀土元素。［1］ 2 稀土元素性质的决定因素 稀土元素的性质非常相似，但彼此之间又有一些差别，这都是由它们的原子和离子的电子结构，以及半径大小所决定的。 2.1 稀土元素原子和离子的电子结构特征 电子结构特征是由电子组态来描述的。电子组态是由主量子数n和角量子数l所规定的一种原子或离子中电子排布方式。电子组态用符号 nl表示。根据能量最低原理，镧系元 素原子的基态电子组态由两种类型：［Xe］4f6s和［Xe］4f5d6s。 当原子受热或电磁辐射的激发，分别失去它们的5d6s或4f6s三个外层电子之后，都变成正三价的离子。当4f轨道处于全空、半充满和全充满时，离子是较稳定的，所以镧、钆、镥的正三价离子是最稳定的。原子序比镧大1或2的铈、镨，比钆大1的铽原子，也倾向于多电离出1或2个4f电子，变成稳定的正4价的离子。原子序比钆、镥小1或2的钐、铕、镱，也倾向于少电离出1或2个电子，变成具有半充满或全充满的4f轨道，形成稳定的正2价的离子。 2.2 稀土元素的原子半径和离子半径 镧系元素随着原子序的增加，核电荷相应增加，电子依次填入4f内层，而外层保持不变。因为4f电子的径向分布不可能完全屏蔽核电荷对外层电子的引力，核电荷的增加对外层电子的引力也增大，因而造成镧系元素原子和正三价离子半径也随之减小，这就是“镧系收缩”现象。 3 稀土元素的应用 近年来，稀土元素在工业，农业各产业领域以及在科学技术个方面的应用，由少到多，由局限到广泛，由粗放到精细一步步地发展起来。 3.1 稀土元素在激光和发光材料中的应用

稀土掺杂铝酸锶荧光材料的制备

目录 1 引言 ................................................................... 1.1 稀土荧光材料的概述................................................ 1.2 稀土离子的发光颜色................................................ 1.3 荧光材料发光的主要原理............................................ 1.4稀土荧光材料的制备方法 ............................................ 1.4.1水热合成法................................................... 1.4.2高温固相反应法............................................... 1.4.3燃烧法....................................................... 1.4.4共沉淀法..................................................... 2 实验部分 ............................................................... 2.1 实验仪器、药品.................................................... 2.2 实验过程.......................................................... 2.2.1 溶液的配置 .................................................. 2.2.2 实验步骤 .................................................... 3 结果与讨论 ............................................................. 3.1 水热合成制备稀土荧光材料.......................................... 3.2燃烧法制备稀土荧光材料 ............................................ 4 实验结论 ............................................................... 参考文献 ................................................................. 致谢 .. (9)

稀土在钢中的应用

稀土在钢中的应用 朱兆顺张建 武钢集团鄂钢公司技术部，湖北省鄂州市 436002 摘要：本文简要的分析了稀土在钢铁冶金中的应用。用稀土这个高技术材料来强化和提升钢铁传统产业，在低合金钢、合金钢中加入微量稀土，提高钢质增强国际竞争力，把稀土的资源优势转化为钢材的品种优势和经济优势，具有十分重大的意义。 关键字：稀土，微合金化，弥散硬化，稀土铌重轨 1.稀土的分类 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。 轻稀土（又称铈组）包括：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)。 重稀土（又称钇组）包括：铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)、 钇(Y)。 2.稀土金属的某些物理特性 表1

3.稀土的用途 由于稀土元素的特殊性质，决定了稀土的用途。钢铁工业中应用的主要是稀土硅铁合金(含轻稀土混合金属20％～45％)，稀土硅铁镁合金(稀土金属6％～25％，镁7％～12％)，重稀土硅铁合金(含钇类混合稀土60％以上)。混合稀土金属(含轻稀土95％以上)，富铈或镧的稀土硅铁合金(Ce占70％或La占50％以上)。其中炼钢生产中最常用的有两种，一是稀土合金，块状稀土硅铁合金，以前用于大包投入，大包压入，粉状一般用于大包内喷粉、模铸中注管喷粉等方法加入钢中；二是混合稀土金属，制成(φ0.5mm～φ2mm)或棒(≥φ2mm)，丝用于钢包、中注管或连铸结晶器，使用喂丝机喂入钢中，棒采用模内吊挂的方法熔入钢中。稀土金属包芯线作为线性添加材料的新品种，由于喂丝技术在炼钢生产中的广泛应用，必将得到进一步的发展。 4.稀土在钢中的作用机理 4.1微合金化作用 稀土元素的微合金化作用初步认定主要是稀土原子在晶界上偏聚与其它元素交互作用，引起晶界的结构、化学成分和能量的变化，并影响其它元素的扩散和新相的成核与长大，最终导致钢组织与性能的变化。钢中稀土金属含量因不同钢种，不同冶炼方法和不同的稀土加入方法而有很大差异。稀土强化晶界，阻碍晶间裂纹的形成和扩展，有利于改善塑性尤其是高温塑性；稀土能抑制动态再结晶、细化晶粒和沉淀相尺寸并促进铁素体中Nb（C、N），（Nb、Ti）（C、N）和V（C、N）的析出；溶解的稀土可改变渗碳体的组成和结构并使碳化物球化、细化和均匀分布。 4.2与其它有害元素的作用 一定量(量的多少还需进一步测算)的稀土可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、铅等低熔点有害元素相作用。一方面，稀土可以与这些杂质形成熔点较高的化合物；另一方面，还能抑制这些夹杂在晶界上的偏祈。例如，钢存在热脆性，是由于钢中有一些低熔点的金属元素，当把稀土加入钢液中，生成高熔点金属化合物，不熔于钢中而进入炉渣，起到净化作用，使钢中杂质减少，从而克服了热脆性。 4.3稀土元素的脱硫、脱氧 热力学分析和大量有关钢中稀土夹杂研究表明，钢中[O]、[S]含量在一定范围内，钢液中加入稀土时，极易生成稀土的氧硫化物。当钢中氧含量降至201ppm以下时、加入钢液中的稀土首先形成RE203S型夹杂物，而后形成RE3S4或RES型的硫化物，这些硫化物可能包裹在氧硫化物外围，组成复合夹杂物或稀土硅酸盐化合物，它们熔点高且非常稳定，显球状，钢液经过适当的镇静之后，这些稀土氧化物、硫化物或稀土硅酸盐化合物将从钢中排除，从而净化了钢液。稀土在钢中的作用90％是通过对硫化物形态的控制来实现的。当RE/S为2.7-3.0时，硫化物形态控制效果达到最佳状态。 4.4捕氢作用 稀土能吸收大量的氢，可以制成储氢材科，稀土加到钢中，可以抑制钢中氢引起的脆性和白点。已有研究表明，稀土有降低氢的扩散系数，延缓氢在裂纹尖端塑性区的富集，从而使裂纹扩展的孕育期和断裂时间延长因此，稀土有抑制钢的氢脆作用。 4.5弥散硬化作用 向钢液中喷吹稀土氧化物(CeO2)粉剂，可以提高钢的强度和韧性，降低脆性转变温度提高钢的持久强度。其原因是一方面 CeO2可以作为结晶核的细化铸态晶粒；另一方面，弥散分布的CeO2质点可以提高晶界对位错运动的阻力。 4.6变性夹杂 稀土加入钢液中生成球状稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的长条状MnS夹杂，使硫化物形状得到控制，提高了钢的热塑性，特别是横向冲击韧性，改善钢材的各向异性。稀土使棱角状高硬度的氧化铝夹杂转为球状硫氧化物及铝酸稀土，有利于提高钢的疲劳性能。 5.稀土对钢材性能的影响

稀土元素在矿床学研究中的应用

摘要：稀土元素是一组特殊的微量元素，在地球化学和地质学研究中占有很重要的地位。如今稀土元素在岩石学研究中的应用已经比较深入，而在矿床学研究中的应用进展相对较缓慢。在总结稀土元素在矿床学研究中的应用基础上，阐述了稀土元素在成矿物质来源、成矿过程和成矿流体演化示踪、成矿类型和成矿种属判别以及找矿标志确定等方面的应用。 引言 稀土元素是指周期表中原子序数从57到71的镧系15个元素加上原子序数为39的钇（Y），它们原子结构相似，离子半径相近，并且在自然界中密切共生。习惯分为轻稀土（LREE）La-Eu和重稀土（HREE）Gd-Lu+Y两组。稀土元素在岩石学领域的应用研究起步较早，特别是在岩浆岩及岩浆起源及演化方面已发展得比较成熟。由于地幔岩、陆壳基性岩形成过程相对比较简单，稀土元素的应用解释就比较容易，而在其他岩类(如中性和酸性岩类中)的应用解释相对困难。稀土元素在矿床学领域的应用研究起步较晚，由于矿床是在岩浆演化及后期地质作用改造的特定条件下形成的，所以其演化和发展过程比岩石形成更复杂，解释起来也比较困难。但由于稀土元素本身固有的性质，其在矿床学研究中的作用备受关注。本文从不同角度综述稀土元素在矿床学研究中的应用、应用前景以及存在的问题，有助于研究工作的进一步发展。 1 稀土元素在成矿物质来源方面的应用 在探讨成矿物质来源方面，学者对热液型矿床研究的相对较多。通常借助热液矿物(如石英、黄铁矿、萤石等)的稀土元素特征来探讨热液和成矿物质的可能来源。热液矿物中流体包裹体的成分研究是对热液流体的直接测定，它能很好地代表热液的物质成分，而且还可以测定和计算成矿时的温度和其他物理化学参数。但是稀土元素在流体包裹体中的含量比较少，对样品的选择、处理和测试分析要求比较严格。而有些热液矿物的稀土元素特征和其流体包裹体中的稀土元素特征比较相似，所以可以利用热液矿物的稀土元素特征来间接代表成矿流体的稀土元素特征。同时热液在沉淀过程中往往会发生一定程度的物质(包括稀土元素)分馏，因此运用热液矿物的稀土特征来代表热液的稀土特征就应慎重考虑。当然对于不同的热液矿物研究有所不同，石英的稀土元素主要集中于流体包裹体中，这与石英的晶体结构关系密切，因此石英的REE特征与其流体包裹体的REE特征相差不大，可以近似代表其沉淀时热液流体的REE特征。对于其他热液矿物在应用研究时首先要考虑其晶体结构特征，确定是否能代表热液的稀土元素特征。含矿热液在成矿有利部位沉淀后会发生一定程度的地质改造，在不是特别强烈的情况下往往对稀土元素的分布特征影响比较微弱，最终的稀土元素特征一般