1998稀土元素演化特征及应用-任耀武
第16卷1998年第4期
12月
河南地质
HENAN GEOLOGY
V ol.16No.4
Dec.1998稀土元素演化特征及应用
任耀武1
(华北有色地质勘查局地勘院)
摘要利用稀土元素演化特征来探讨岩石、矿物甚至矿床成因,是地质科研及找矿工作的一个
有效手段。参阅有关资料及笔者实际体会,探讨了稀土元素在地质科研及找矿工作中的应用概
况。
关键词稀土元素,演化特征,地质应用
中图法分类号P61817
1一般概念
稀土元素包括元素周期表中原子序数为57~71的15个元素,即镧系元素,因其中61号元素Pm(钷)同位素衰变太快,自然界尚未测定出来,故应用中只利用其14个元素。又由于同族元素钇(Y)的地球化学性质与稀土元素相似且密切伴生,故通常把钇也归于此类而统称之为稀土元素,用REE或TR示之。
一般把稀土元素分为两组,即La(57)-Eu(63)为轻稀土或铈族稀土,用LREE示之;Gd (64)-Lu(71)为重稀土,一般把钇(Y)计入重稀土,故又称钇族稀土,用HREE或2Y示之。但也有把稀土元素划分为三组的,即轻稀土(LREE,La-Nd)、中稀土(M REE,Sm-H o)及重稀土(H REE,Er-Lu),但一般均采用二分法。
2常用稀土元素特征指数
此处只列出了常用稀土元素特征指数的种类、计算方法及其指示意义,致于造成其变异的原因,将有专文报道。
(1)2REE:稀土元素总量,单位以10-6计,一般包括Y,有的不包括,应注明。2REE在岩浆岩中按超基性y基性y中性y酸性y碱性顺序递增。
(2)LREE、HREE:即轻、重稀土含量,单位以10-6计。
(3)LREE/HREE或2Ce/2Y:轻、重稀土元素含量比值,反映轻、重稀土元素分异程度。
1作者简介:任耀武,男,58岁,1957年毕业于长沙地质学校,高级工程师,从事矿床地质研究1邮编300181,天津市河东区友爱东道
收稿日期:1997)03)14;改回日期:1997)03)31
304河南地质第16卷
HREE形成络合物的能力及迁移能力均大于LREE,所以依岩浆分异演化顺序从早到晚递增。
(4)D%u:表示Eu异常度,D%u>1为正异常,反之为负异常,等于1为无异常。采用球粒陨石标准化后数值计算,其计算公式为:D%u=(Eu)N/0.5(Sm+Nd)N(在稀土元素特征指数中,凡右下角标有/N0者,即是用球粒陨石标准化后计算)。在稀土元素球粒陨石标准化图解(又称科里尔图解)中,正异常为峰,负异常为谷,无异常为直线。D%u值越小,则岩石的分异指数(DI)越大,则分异度越高。造成Eu严重亏损主要有三个原因,即多次分馏、广泛交代作用及多阶段分离结晶的结果(Zielinski和Frey)。Drake(1975)认为:D%u与f o2存在反比关系, T aylor认为:太古代以后的沉积岩,D%u<1,太古代以前者,D%u\1。据王中刚报道,D%u大的花岗岩多由地壳深部较基性的岩石经重熔作用或基性岩浆分异作用形成,而D%u值小的花岗岩则为地壳浅部岩石经重熔作用形成。
(5)Eu/Sm:Cullers等用此指数表示Eu异常度,以球粒陨石的Eu/Sm=0.35为标准,大于此值为Eu正异常,小于此值为Eu负异常,等于此值为Eu无异常。实际上Eu/Sm值反映的是岩浆演化分异程度。
(6)D Ce:表示Ce异常度,D Ce>1为Ce正异常,D Ce<1为Ce负异常,D Ce=1为Ce无异常。D Ce是由稀土元素含量经球粒陨石标准化后计算的,其计算公式为:D Ce=(Ce)N/0.5(La +Pr)N。一般认为Ce亏损是古俯冲带及古洋壳残骸标志之一。
(7)(La/Yb)N、(La/Lu)N、(Ce/Yb)N:这三个指数是球粒陨石标准化科里尔图解中曲线斜率的程度,反映轻重稀土分馏度。在岩浆岩中,一般侵位浅者大于侵位深者。这些指数值大,即斜率大,曲线右倾(左高右低),说明富集LREE(如酸性岩浆岩);如这些指数值近似于1,曲线走势接近水平,属球粒陨石型模式(如大洋拉斑玄武岩、科马提岩等);此值小于1,为亏损型,即HREE富集型(如浅色花岗岩等)。
(8)La/Sm:反映轻稀土分馏度,此值越大,LREE越富集。
(9)(Gd/Yb)N:反映重稀土分馏度,此值越小,重稀土越富集、LREE/H REE越小。
(10)Sm/Nd:划分轻、重稀土富集类型,此值小,为轻稀土富集型。Sm/Nd值在岩浆岩中从超基性y基性y中性y酸性y碱性渐减,一般低于球粒陨石标准值(0133)。Sm/Nd深源大于浅源,壳层为011~0131,深源可达015~110。据 1A1巴拉索夫,地壳Sm/Nd初始值为01308,大洋玄武岩为01234~01425,壳源花岗岩及沉积岩小于013。
(11)Nd/Eu:稀土元素分馏重熔度。
(12)Y/La:此值与深度成正比。
(13)La/Yb:轻稀土分馏度,此值大,富集轻稀土。
(14)La/Y:与重熔度相关,此值浅源大于深源。
(15)Ce/Nd:此值浅源大于深源。
(16)Ce/La:侵位浅大于侵位深者。
(17)EV/OD:稀土元素奇偶比值:即偶数稀土元素(EV)含量之和与奇数稀土元素(OD)含量之和的比值。反映岩石成因类型及岩浆演化规律,岩浆岩从基性y酸性或从侵位深y侵位浅,此值一般趋于减小。
(18)稀土元素四分组效应:最早由Peppavd等(1969)提出,即把稀土元素按其性质的相似变化分成四组:La-Ce-Pr-Nd,(Pm)-Sm-Eu-Gd,Gd-T b-DY-Ho和Er-T m-Yb-
Lu,并进一步划分为W 型和M 型,W 型分布曲线为Dy 、Yb 下凹而Er 上凸;而M 型则相反,Ce 、Sm 、Dy 上凸,而Nd 、Gd 及Er 下凹。稀土元素如存在四分组效应,说明在其演化(或成岩成矿)过程中有水参与。
3 常用稀土元素典型数据
常用典型数据见表1。球粒陨石标准化就是用样品测试值除以陨石相应元素值而得,稀土元素分布科里尔图解的纵坐标即是此值的对数值(即log 岩石/陨石值),目的是为了消除稀土元素的奇偶效应。
表1 常用典型数据表(@10-6)Table 1 The typical data in common use
序号岩 性La Ce Pr Nd Sm
Eu
Gd
T b Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
1球粒陨石013201940112016001200107301310105
0131010730121010330119010311196
2球粒陨石
0130
0184
0112
0158
0121010740132010490131010730121010330117010311180
3球粒陨石0137801976011380171601230010866013110105680139001086801255010399012490103874球粒陨石013100180801122016001195010735012590104740132201071801210010324012090103325球粒陨石013001840112015801210107401320104901310107301210103301170103111806球粒陨石01320194011201600120010730131010501320107301210103301190103111967北美页岩3273719335171124512018551811043140153110148278上地壳3010647112641501883180164315018021301332120132229下地壳111023218121731171117311301593160177212013221201291910上地幔0171111511301311201201501201501050150115511下地幔0140170110180130101016010701050110130105013010501512
地 球
015
018013
11701501090160109
012011
0130102
013017117
13拉斑玄武岩316912616201732163112119213114
安山岩
13
3117316111316318211801315英安流纹岩181536151521501671175019801430133010516玄武岩611162171441311561211151911431601631201553217中性岩316071431612113618111611115319016531801623518花岗岩5510412478111714111612115412016941301683819沉积岩29577152614611251401740192180142120142620
页 岩
45
91
10174114
712
114
6
1518
116318
016316
017
38资料来源:1)据Herrmann 等1971;2)据Haskin 1966(20个平均值);3)据Leddy 1973(内插法);4)据W #V #Boynton
1984;5)据C #D #Coryell 1963(20个平均);6)同5(26个平均);7)据Haskin 等1966;8~9)据Taylor 1985;10~12)据黎彤1976;13~15)据K #C #Con die 1981(世界太古界绿岩带平均);16~20)据曹添1981
305
第4期 任耀武:稀土元素演化特征及应用
306河南地质第16卷4矿物对稀土元素演化的影响
岩浆成分对稀土元素的演化具有明显的制约性,如K)2Ce、Na)2Y、Ca)Eu及Si#Al) 2REE等。
(1)斜长石:对Eu的分配系数大于其他稀土元素。稀土元素一般呈三价(TR2O3),但Eu 既可呈三价亦可呈二价(T RO),当其呈二价态时,易与Ca2+呈类质同象置换。f o2越低,Eu的分配系数越大,斜长石牌号越大,Eu的分配系数越大。分离结晶过程中,斜长石的晶出,使残余熔体形成明显Eu亏损,而斜长石则具明显正Eu异常。
(2)石英:REE一般很难以类质同象形式进入石英晶格内,但可以机械混入物形式加入,所以石英对REE一般不存在选择性富集,故石英中的REE丰度主要取决于石英形成时的介质成分及环境。
(3)角闪石:使熔体中的中稀土(MREE)相对亏损,有助于形成Eu正异常,与单斜辉石行为类似。
(4)斜方辉石:使熔体中LREE相对富集,有助于形成Eu正异常。
(5)黑云母:对REE的分配、演化影响不大。
(6)石榴石:可以促使熔体中H REE亏损,有助于形成Eu正异常。
(7)副矿物:锆英石及磷灰石的晶出,可分别使熔体中的HREE及MREE亏损,有助于Eu 正异常的形成。
5稀土元素演化与岩石成因
相对讲,稀土元素不易受地质作用影响,但因其化学及地球化学性质有所不同,在地质作用下也会导致分异作用发生。利用这一特征作为追踪信息,可用来探讨岩石成因。
511探讨花岗岩成因
壳源花岗岩富集重稀土,负Eu异常明显,幔源花岗岩富集轻稀土,负Eu异常不明显,而碱性花岗岩以2REE高(一般>1000@10-6)为特征。在科里尔图解中,曲线走势复杂者多为LREE富集型,而曲线平缓及出现Eu负异常者,一般是岩浆成因(包括基性岩浆分异及地壳硅)铝层重熔型花岗岩)。R#Em mermann(1975)发现,时代老的花岗岩,为右倾平滑曲线,时代新的花岗岩多出现负Eu异常,而平滑曲线是花岗岩化成因。R1L1Cullers等认为,产于大陆背景的花岗岩,轻、重稀土强烈分馏,HREE含量低,LREE/HREE值大,Eu正异常。徐克勤通过对华南花岗岩的研究后认为,陆壳改造型及地壳同熔型花岗岩其2REE及D Eu分别为174@ 10-6~205@10-6和87@10-6~182@10-6及<016和111~018。
512探讨玄武岩成因
大洋中脊拉斑玄武岩2REE低,LREE亏损,曲线平缓甚至左低右高,而岛弧及活动大陆边缘玄武岩2REE高且富集LREE,曲线走势左高右低。据王人镜报道,利用Eu/Sm、2Ce/2Y 及Sm/Nd等可作为岩石成因标志,其中Eu/Sm值:大洋橄榄玄武岩为0144,夏威夷拉斑玄武岩为0140,西伯利亚玄武岩为0132,印度德干高原玄武岩为0128,保加利亚粗玄岩为0128。
513 计算岩浆熔体氧逸度
Eu 在斜长石与岩浆熔体之间的分配是温度及f o 2的函数,利用斜长石中Eu 2+/Eu 3+值可以计算出f o 2,即德雷克方程:1对硅酸盐熔体(或基质):log f o 2=- 4.55(?0.17)logEu 2+
/
Eu 3+
-10.89(?0.19);o对斜长石(或斑晶):log f o 2=-4.60(?0.18)logEu 2+
/Eu
3+
-3.86
(?0.27)。
514 探讨岩石成岩环境及分类等图解
利用有关稀土数据投入以下图解可探讨岩石成岩环境及成因:1REE 分布科里尔图解;o2REE )La/Yb 图解;?Sm )1Sm/Eu(岩石)2/1Sm /Eu(陨石)2图解(H 1Wakita);?Yb )Ta (非REE)、Y )SiO 2(非REE)、SiO 2)Yb 及Ce/Yb )Ta/Yb 等图解(Pearce 1982);?LREE/HREE(何瑞芳等1992);?Y )La )Ce 三角图解(R 1S 1T horpe 1972);?Eu )Sm 及Sm )Nd 图解;àLa/Yb )2REE 图解;áD Eu )D REE 图解;?岩石/北美页岩)REE 配分图; l v La/Sm )La 图解(Treuil 和Jolon 1975等)。
6 稀土元素演化与矿化
REE 演化与岩石的蚀变及矿化有一定内在联系,可用做找矿信息:
(1)Y )M M(非REE)图解可用来判断斑岩体的含矿性(J 1A 1Baidw in,1982)。
(2)据邵洁涟(1988)报道,前苏联浅成金矿中的石英,2REE 及LREE/HREE 大而Eu/Sm 小,La/Yb=7.4~13.2(壳岩范围);深成金矿中的石英,2REE 及LREE/H REE 小,La/Yb=5109(小于壳源值)。
(3)据陈光远等(1989)报道,山东玲珑金矿中黄铁矿的REE 演化特征为:早阶段黄铁矿中Eu 亏损,晚阶段黄铁矿Nd 富集而Sm 亏损,反映成矿热液向晚期、低温演化时,LREE 、HREE 分馏度增大,黄铁矿的2REE 、LREE 及LREE/H REE 与含金性密切正相关(相关系数为0199)。石英的2REE 从早y 晚渐增,表现出与熔浆系统相似的习性,晚期富矿石中石英REE 分布曲线波动大。富矿石中方解石2REE 及LREE/HREE 大并且富集Eu 。
(4)王之田(1993)在研究了满州里)新巴尔虎右旗铜银多金属矿床后,认为用REE 地球化学演化特征可以判别斑岩铜矿含矿性。区内乌山矿床未蚀变围岩(黑云母花岗岩),2REE 较高,Eu 中度亏损,而母岩(二长花岗斑岩)2REE 较低,无Eu 亏损。但这两种岩石蚀变矿化后,均出现明显Eu 亏损,并且2REE 增加而LREE/HREE 降低,但蚀变较强而矿化不好的斑岩则无明显Eu 亏损。总的规律是:D Eu 越小,矿化越好。
(5)笔者等(1994)在评价大兴安岭南段铜多金属矿床时发现(/八五0攻关项目),区内与铜多金属矿化有关的侏罗纪陆相火山岩2REE128@10-6
~162@10-6
,LREE/H REE 为213~314(平均3),D Eu 一般为负异常;而与矿化有关的二叠系下统大石寨组(P 1d )海相火山岩(细碧角斑岩系)其2REE 很低,只相当于世界玄武岩平均含量(99@10-6HERRMANN 等)的四分之一左右,LREE/HREE=0.5?,且具正Eu 异常,这些特征与侏罗纪陆相火山岩截然不同。(6)利用稀土元素演化特征还可恢复原岩、判断矿体剥蚀深度及地质年龄测定(Sm -Nd 法)等,此不赘述。
307
第4期 任耀武:稀土元素演化特征及应用
308河南地质第16卷THE EVOLUTIONARY CHARACTERIS TICS OF THE RARE EARTH ELEMENT(REE)AND APPLICATIO N IN THE GEOLOGY
Ren Yaow u
(The Geological Prospecting I nstitute of N or th China Geological
Exp loration Bureau f or Nonf errous M etal,Tianjin City,300181,China)
Abstract
T o make an approach to the geneses of rock,m ineral and deposit by the use of evolutionary characteristics of the rare earth element(REE)is a effective means in the g eolog ical scientific re-search and prospecting.According to the related documents and the author.s practical ex perience, the author has probed the applicated general situation of REE in the geological scientific research and prospecting w orks.
Key words the rare earth element(REE),evolutionary characteristics,application in the ge-ology
网络信息资源与图书资料的开发
1网络信息资源
/网络信息0是以光纤、数字卫星系统等为主要信息传输载体,以最快速度传递和处理信息,以最大限度地实现全球信息资源共享为目的。运用遍及各地区大容量、高速交互式信息网络,把各门类、各部门以及居民家庭等信息终端联结起来。
IBM公司副总经理曾经说过,在我们以印刷和纸张为主的20世纪的现在,我们往往倾向于用/资料0这个字眼来考虑信息。将来,信息传播载体将允许我们去享受具有各种信息搜集能力的存取方式,/资料0将变成偶然存在的一种载体形式及信息获取方式而退居次要地位。这无疑提示我们,当前信息载体的变化趋势)))信息资源网络化。
随着高速信息网络的兴起和发展,网络不仅成为信息资源的主要存贮场所,而且越来越成为人们获取和利用信息的主要渠道。在网络上获取信息,有许多优点,获取速度快,简单方便,不受时间和空间的限制。人们可以在任何地点、时间里使用。诸如,在家庭、办公室,甚至在公共场所不论是白天或黑夜,都能自由使用网络信息资源。如网上银行、网上招生、网上气象、网上证券、网上售票、网上房地产、远程学校、远程医疗等。因此,人们普遍愿意接受这种获取信息的形式。人类社会将变得更加丰富多彩。
对于图书馆现有的信息资源而言,在计算机网络中存在的信息资源有时被称为/虚拟资源0或/联机资源0。而日本的一些图书馆情报学研究人员比较倾向于使用/网络信息资源0这一术语。
/网络信息资源0作为一个新的专业用语已经开始较为频繁地出现在图书情报学的研究文献中,但是,它还未作为图书情报学的专业术语,给予较为确切的定义。华东师范大学的黄纯元老师认为,网络信息资源一般可以理解为,通过计算机网络可以利用的各种信息资源的总和。由于这个概念是随着国际互联网的普及而导致的网络信息资源的开发和利用的社会需要这样一个特定的背景下产生的,因此,它实际上(下转318页)
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
黔东震旦系_下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征
第54卷 第1期 2008年1月 地 质 论 评 GEOLOGICAL REVIEW V ol.54 N o.1Jan. 2008 注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号40162002)、黔科合J 字[2007]2151号、973项目(编号2006C B806401)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3 SW 141)和贵州大学博士启动基金项目的成果。收稿日期:2007 05 20;改回日期:2007 09 19;责任编辑:章雨旭。 作者简介:杨兴莲,女,1976年生。副教授,博士。古生物学与地层学专业。Em ail:yangxinglian2002@https://www.wendangku.net/doc/aa7481928.html, 。 黔东震旦系 下寒武统黑色岩系 稀土元素地球化学特征 杨兴莲 1) ,朱茂炎2),赵元龙1),张俊明2),郭庆军3),皮道会3) 1)贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003; 2)中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室,南京,210008; 3)中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002 内容提要:通过对黔东丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面的稀土元素分析发现:两条剖面的梅树村期与筇竹寺期分界处大量稀土元素明显富集,黑色页岩中存在明显的Ce 负异常和Eu 、Y 正异常,表明为缺氧和热水沉积的产物。这套黑色岩系总体沉积于缺氧和具热水注入的环境中,但发生缺氧和热水注入的时间和强度在不同地方会有不同的表现。 关键词:黑色岩系;前寒武纪 寒武纪转换时期;稀土元素;黔东 最近30多年来,稀土元素地球化学日益受到人们重视。一方面,稀土在农业和科学技术中显示出越来越广泛的应用,促进人们对稀土资源的日益增长的需求;另一方面,稀土元素作为示踪剂,显示出他们在成岩和成矿过程中,对物质来源、形成环境和构造位置等有着重要的指示作用(涂光炽等,1998)。 稀土元素的含量、总量及组合规律客观反映地质体的演化过程、地质作用的物理化学条件以及成矿的物质来源,常被用作地球化学作用的指示剂(刘云,1998)。稀土模式可用来指示沉积岩的物源,LREE/H REE 比值低,无Eu 异常,则物源可能为基性岩石;LREE/H REE 比值高,有负Eu 异常,则物源多为酸性岩石(赵红格等,2003),因而对其组成和配分的研究是探讨沉积岩岩石物源的重要途径之一。 在中国南方下寒武统广泛发育一套以富含有机质为特征的海相黑色岩系,包括各种暗色页岩、硅质岩、粉砂岩和少量碳酸盐岩(高振敏等,1997)。这套黑色页岩组合,蕴藏着丰富的石煤、钒、磷、钡及多金属富集层等矿产资源,是地质历史发展进程中重要的岩相标志层。近年来不少学者对这套黑色岩系进行了多种地球化学分析,试图解释其物质来源、形成环境和一些地球化学元素的富集机理等(李胜荣等, 1995;彭军等,1999;冯洪真等,2000;曹双林等,2004;杨剑等,2005;Steiner et al.,2001;Feng et al.,2004;Pan et al.,2004;Jiang et al.,2003, 2006;杨瑞东等,2007),基本都得出了该期沉积主要为缺氧环境,且热水提供了大量多金属元素物质来源的结论。就贵州地区而言,研究主要集中在扬子地台浅水相区,而在扬子地台过渡区和江南区的研究几乎为空白。因此本文对贵州东部深水相区的丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面进行了系统的稀土元素地球化学研究,旨在探讨该区前寒武纪 寒武纪转换时期沉积的黑色岩系的形成环境和物质来源。 1 地质背景 丹寨和三都地区位于贵州东南部,分属寒武纪华南沉积区的过渡区和江南区(尹恭正,1987),发育了不同的沉积组合及生物组合特征。 丹寨南皋下寒武统地层剖面位于丹寨以北南皋乡九门村(图1),出露较好,剖面层序自下而上为灯影组、老堡组、牛蹄塘组、九门冲组、变马冲组。老堡组由黑色薄层硅质岩及磷块岩组成,厚7 8m ;牛蹄塘组由黑色炭质页岩、泥岩、粉砂质泥岩组成,厚121 1m ,产大量海绵化石,主要有Saetasp ongia,Choia 和Sanshap entella 等;九门冲组由深灰色、黑
稀土材料的应用简介
稀土矿的应用简介 一、稀土矿的简介 1、稀土的发现史 从1794年发现元素钇，到1945年在铀的裂变物质中获得钷，前后经过151年的时间，人们才将元素周期表中第三副族的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥17个性质相近的元素全部找到，把它们列为一个家族，取名稀土元素。我国稀土品种全，17种元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。2、资源储量分布 我国稀土矿产主要集中在内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上，是我国轻稀土主要生产基地。即轻稀土主要分布在北方地区，重稀土则主要分布在南方地区，尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外，在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿，有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料)；在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物，在钨矿选冶过程中可综合回收，综合利用。 二、稀土的用途 稀土（RE）常被冠以“工业味精”的美誉。稀土元素因其具有独特的电子结构而表现出特殊的光、电、磁学等物理化学性质。无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。1、传统领域中的稀土材料 （1）稀土在农轻工中的应用 稀土元素作为微量元素用于农业有2个优点：一是作为植物的生长、生理调节剂；二是稀土属低毒、非致癌物质，合理使用对人畜无害、环境无污染。如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化肥施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效，具有增产效果。 纺织业中:铈组元素（Eu以前的镧系元素）的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。某些稀土化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂，La、Ce、Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂，增强油漆的耐腐蚀性。 (2)稀土在冶炼工业中的应用 稀土元素对O、S和某些非金属具有强亲和力，利用这一特点，将稀土用于炼钢中能净化钢液，能起到脱S和脱O的作用，其原理是加入钢中的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物中的O和S形成化合物。 钢的脱硫:在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢通常要添加锰，锰与硫结合形成硫化物夹杂物，这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物，它们在轧钢时形状保持不变，使钢的性能得到改善。 稀土球墨铸铁:混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化，从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。 打火石:混合稀土金属制造打火石，这是75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。 有色金属合金中：稀土金属有色金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金（含有Mg、Zn、Zr、La、Ce）可用于制造喷气式发动机的传动装置，直升飞机的变速箱，飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属优点是可提高其高温抗蠕变性，改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线，其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。（3）稀土在炼油业中的应用 目前，世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化剂，其中稀土分子筛型石油裂化
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"。
地球化学稀土元素配分分析()
《地球化学》实习测验 REE图表处理及参数计算 一、实习目的 1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。 2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。 3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。 二、基本原理 1、稀土元素组成模式图 1、原子序数为横坐标 2、标准化数据为纵坐标 3、对数刻度 2、表征稀土元素组成的基本参数 3、稀土总量 4、轻重稀土比值 5、轻稀土分异指数 6、重稀土分异指数 7、铕、铈异常 三、实习测验内容 1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图； 2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数； 3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。 4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。
四、实习测验步骤 1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据 表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm） 2、选出自己要的数据建立表格 表2 稀土元素组成模式图（ppm） 3、对数据进行球粒陨石标准化 表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm) 图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图 5、计算稀土元素基本参数 表4 表征稀土元素组成的基本参数 6、数据及图表的解析 （1）绿帘石：∑REE=266.49ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=4.98，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=2.26，(Gd/Lu)N=1.47，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=1.23，为强正异常；Ce异常值=0.95，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （2）磁铁矿矿石：∑REE=10.75ppm，表明稀土元素含量较低；LR/HR=3.15，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=1.47， (Gd/Lu)N=0.88，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。 Eu异常值=1.8，为强正异常；Ce异常值=0.84，位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。
稀土永磁材料概述
稀土永磁材料概述 从广义上讲，所有能被磁场磁化、在实际应用中主要利用材料所具有的磁特性的一类材料成为磁性材料。它包括硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料、磁泡材料和磁制冷材料等，其中用量最大的是硬磁材料和软磁材料。硬磁材料和软磁材料的主要区别是硬磁材料的各向异性场高、矫顽力高、磁滞回线面积大、技术磁化到饱和需要的磁场大。由于软磁材料的矫顽力低，技术磁化到饱和并去掉外磁场后，它很容易退磁，而硬磁材料由于矫顽力较高，经技术磁化到饱和并去掉磁场后，它仍然长期保持很强的磁性，因此硬磁材料又称为永磁材料或恒磁材料。古代，人们利用矿石中的天然磁铁矿打磨成所需要的形状，用来指南或吸引铁质器件，指南针是中国古代四大发明之一，对人类文明和社会进步做出过重要贡献。近代，磁性材料的研究和应用始于工业革命之后,并在短时间内得到迅速发展.现今,对磁性材料的研究和应用无论在广度或者深度上都是以前无可比拟的,各类高性能磁性材料，尤其是稀土永磁材料的开发和应用对现代工业和高新技术产业的发展起着巨大的推动作用。 永磁材料性能要求 永磁材料的主要性能是由以下几个参数决定的 1.2.1最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度和磁场强度乘积的最大值。这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大，材料的性能越好。 1.2.2饱和磁化强度：是永磁材料极为重要的参数。永磁材料的饱和磁化强度越高，它标志着材料的最大磁能积和剩磁可能达到的上限值越高。 1.2.3矫顽力：铁磁体磁化到饱和后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向外磁场称为矫顽力。它表征材料抵抗退磁作用的本领。 1.2.4剩磁：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的剩余磁化强度或剩余磁感应强度称为剩磁。 1.2.5居里温度：强铁磁体由铁磁性和亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度或居里点。居里温度高标志着永磁材料的使用温度也高。
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
煤中稀土元素地球化学的研究进展
煤中稀土元素地球化学的研究进展 刘文中,肖建辉,陈 萍 (安徽理工大学地球与环境学院安徽省矿山地质灾害防治重点实验室,安徽淮南 232001) 摘 要:对国内外有关煤中稀土元素丰度的资料做了最新的统计分析,并讨论了煤中稀土元素的丰度、来源和赋存形式及地质成因。研究结果表明,稀土元素在煤中主要与硅酸盐矿物结合,其来源主要是陆源碎屑或溶液,同时也不排除煤中有机质在吸附稀土元素时起的重要作用;煤中稀土元素的分布特征继承了陆源物质铕(Eu)负异常的地球化学特征;煤中稀土元素的分布特征不受煤变质程度的影响,煤中稀土元素含量主要取决于煤的无机组分含量。 关键词:稀土元素;地球化学;煤 中图分类号:P595 文献标志码:B 文章编号:0253-2336(2007)11-0106-03 R esearch progress on geochem istry of rare earth elem ent i n coal LIU W en zhong ,X I A O Jian hu,i C HEN P i n g (Anhui P rov i n ci a lK ey L ab of m i ne g eolog ic a l d isaste r pre v e n ti on and con t rol ,School o f Ea rt h and E nvironm e n t , Anhui Universit y o f S cie n ce and Tec hn ology,Hua i nan 232001,C hina ) 基金项目:安徽省教育厅高校省级自然科学重点研究资助项目(KJ2007A006) 稀土元素有特殊的地球化学性能,如化学性质稳定、均一化程度高、不易受变质作用干扰,一经 纪录 在含煤岩系中,容易被保存下来,是研究煤地质成因的地球化学指示剂。稀土元素在自然界分布广泛,虽然煤中稀土元素含量不高,但在煤灰中稀土元素可以富集,并可望得到综合利用。因此,对煤中稀土元素的研究已成为煤地质学、环境科学以及材料科学的重要内容。 1 煤中稀土元素的丰度 国外研究煤中稀土元素起步较早,一些学者在 实验基础上得出了可靠的数据,如Sw a i n 报道了世界多数煤中稀土元素含量大致范围[1] ;世界煤中 稀土元素总量的平均值为46 3 g /g [2] ;美国煤中稀土元素总量的平均值为62 1 g /g [3];加拿大悉 尼盆地煤中稀土元素总量的平均值为30 g /g [4] 。 国内开展煤中稀土元素研究始于20世纪90年代,近年来取得了一些重要的研究成果。赵志根等人对中国110个煤样中稀土元素的含量分布进行了分析与总结[5] ,由于煤中稀土元素的赋存受多方面因素影响,稀土元素在煤中的含量分布范围相当宽,中间值段80%样品的分析数据可较为客观地 反映中国多数煤中稀土元素的丰度。研究者们还发现,在La ,Ce ,N d ,Sm,Eu ,Tb ,Yb,Lu 这8个稀土元素中,除Eu 外其余7个元素在煤中的平均值含量明显高于世界煤。华南二叠纪煤中稀土元素总量的平均值最大,其次是华北石炭、二叠纪煤,中新生代煤最小 [6] 。淮北煤田二叠纪煤中稀 土元素明显富集,稀土元素总量平均值为141 2 g /g ,高于中国及世界其他地区的煤 [7] 。华南地 区晚二叠世和晚三叠世的煤中,不同煤层的稀土元素含量平均值变化较大,在32~456 g /g [8] 。虽然不同地区、不同数量煤样的分析结果丰富了煤中 稀土元素丰度的数据,但就样品数量和代表性而言,研究中国煤中稀土元素的丰度仍具有很大的局限性。 2 煤中稀土元素的来源和赋存形式 近年来,国内外陆续报道了有关煤中稀土元素来源和赋存形式的研究成果:!保加利亚Piri n 煤中稀土元素主要与硅酸盐矿物相结合,煤中稀土元素的含量随灰分的增高而增加;与灰分及灰分的主要成分(S,i A ,l Fe ,Na )具有较好的正相关关系,而与低灰分中的典型组分钙缺少相关性,煤和岩石夹层的稀土元素标准化分布模式相似;与典型的陆源灰分的微量元素(T ,i Pb ,C r ,Th ,Ta , 106
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、
稀土元素及用途
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.
稀土元素的应用
稀土元素的应用 一、镧元素的应用现状及存在问题 镧的应用非常广泛～应用于各种合金材料、贮氢材料、热电材料、磁阻材料、发光材料、屏蔽涂料、光学玻璃等。它也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中。在农业上～有科学家把镧对农作物的作用赋与“超级钙”的美称。 1、传统应用 ,1,钢铁改质剂 金属镧加入钢中可脱硫和脱氧～可细化晶粒～形成微合金并改变夹杂物的形态及分布～提高抗氢脆和抗腐蚀能力,加入到铁中可净化铁水～改变石墨形态～防止杂质元素破坏球化作用。由于钢铁在各个领域应用广泛～金属镧在钢、铸铁等高性能产品发展过程中均扮演着重要的色。 ,2,还原剂 金属镧与氧在高温下发生还原反应～利用蒸气压差可真空蒸馏分离提纯制备金属钐、金属铥等高蒸气压金属～该工艺简单～污染少。 ,3,石油炼制催化剂 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, 就必需使用石油裂化催化剂, 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%。 ,4,功能陶瓷 镧在功能陶瓷材料中具有特别好的应用前景,如在钛酸钡(BaTiO)电容器陶瓷中加入氧化镧,可明显提高电容器的3
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。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制备(Pb, La)(Zr,Ti)O, 即电光陶3 瓷, 可用于强核辐射护目镜、光通讯调制器、全息记录等。 2、应用于新型材料 ,1, 光学玻璃 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。镧系光学玻璃具有高折射率和低色散的优良光学特性～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～已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。 ,2,储氢材料 La-Ni系列合金储氢能力好～不易粉化。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%～也可用作有机合成的加氢或脱氢反应的催化剂。利用其吸氢放热、呼氢吸热的本领可以把热量从低温向高温传送。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。电池容量高～寿命长～可反复充放电500次以上～属于环保型绿色电池。稀土镍氢电池目前已广泛用于手提电脑、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。 ,3,磁致冷材料 磁致冷是指以磁性材料为介质的一种全新的制冷技术～其中La-Fe系化合物具有优良的磁致冷效应～是目前最有希望实现实用化的室温磁致冷材料～但其二元合
稀土元素的应用
一、镧元素的应用现状及存在问题 镧的应用非常广泛，应用于各种合金材料、贮氢材料、热电材料、磁阻材料、发光材料、屏蔽涂料、光学玻璃等。它也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中。在农业上，有科学家把镧对农作物的作用赋与“超级钙”的美称。 1、传统应用 （1）钢铁改质剂 金属镧加入钢中可脱硫和脱氧，可细化晶粒，形成微合金并改变夹杂物的形态及分布，提高抗氢脆和抗腐蚀能力；加入到铁中可净化铁水，改变石墨形态，防止杂质元素破坏球化作用。由于钢铁在各个领域应用广泛，金属镧在钢、铸铁等高性能产品发展过程中均扮演着重要的色。 （2）还原剂 金属镧与氧在高温下发生还原反应，利用蒸气压差可真空蒸馏分离提纯制备金属钐、金属铥等高蒸气压金属，该工艺简单，污染少。 （3）石油炼制催化剂 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, 就必需使用石油裂化催化剂, 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%。 （4）功能陶瓷 镧在功能陶瓷材料中具有特别好的应用前景；如在钛酸钡(BaTiO3)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。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制备(Pb, La)(Zr,Ti)O3, 即电光陶瓷, 可用于强核辐射护目镜、光通讯调制器、全息记录等。 2、应用于新型材料 （1）光学玻璃 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。镧系光学玻璃具有高折射率和低色散的优良光学特性，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，已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。 （2）储氢材料 La-Ni系列合金储氢能力好，不易粉化。每公斤可贮存
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
稀土在钢中的应用
第一章综述 在钢的冶炼中应用稀土是我国推广稀土应用最早的领域之一。通过冶金工作者40多年的努力，我国已研制出稀土耐热钢、稀土耐磨钢、稀土耐腐蚀钢和稀土高强度低合金等钢种。 1.1 稀土的分类及用途 稀土是指元素周期表中第ⅢB族镧系元素以及与镧系元素在化学性质上相近的钪和钇，共计17种元素，是芬兰学者加多林(Johan Gado1in)在1794年发现的，当时在瑞典的矿石中发现了矿物组成类似“土”状物而存在的钇土，且又认为稀少，便定名为“稀有的土”(Baxe Earth)。此后，又陆续发现了与此同类的多种元素，统称为稀土。但后来研究发现，稀土在地壳中的含量要比人们想象的多得多。如铈比锡多得多，钇也比铅多，即使含量最少的稀土元素也比铂族元素多，说明稀土并不稀少，也不是“土”，全部都是金属元素[1]。 稀土元素根据其性质的差异和分离工艺的要求一般分为轻稀土和重稀土两类，其中镧、铈、镨、钕、钜、钐、铕为轻稀土。稀土元素是典型的金属元素，它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属，较其他金属元素都活泼，能与多种元素化合，且稀土金属的燃点很低，如铈165℃，钕270℃，极易与氧发生反应。所有的稀土金属能在180℃-200℃的空气中被氧化成RE2O3型氧化物，稀土氧化物的熔点都很高，生成自由能负值很大，说明其氧化物都是很稳定的化合物。由于稀土元素的性质特殊，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，制成丝(φmm-φmm)或棒(≥φmm)，丝用于钢包、中注管或连铸结晶器，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。 我国稀土资源丰富，为世界上其它任何一个国家所不及。现已探明的工业储量为3600万吨，约占全世界总量的80％，且品种繁多，分布较集中。其中包头市白云鄂博矿山的储量就占了全国储量的95％以上，所以才有了“世界稀土在中国，中国稀土在包头”的说法。现在包钢每年采出的稀土矿石量约为230万吨到250万吨，这一部分矿石中多数稀土含量都比较高，能达到7.25％以上。经过几十年的研究开发，生产技术不断完善，生产规模不断扩大，现在已经形成了年产稀土精矿6万吨，稀土合金1.5万吨、湿法稀土产品折合氧化物5800吨的83个品种、195种规格的世界最大的稀土矿产品生产基地。