韶關市重點建設專案——中色南方稀土年處理稀土精礦7000噸的新豐稀土分離項目已通過中國國際諮詢公司的評估和國家環保部的環評審批，進入土地預審和社會維穩風險評估階段。

新年上班依始，新豐縣就組織縣委中心組理論學習（擴大）會，並特邀中色南方稀土新豐有限公司副總經理、稀土專家塗贛華先生，開展“認識稀土”專題講座，集體學習稀土產業發展相關知識，共謀稀土產業發展大計。該縣四套班子、縣直機關及各鎮（街）主要領導、稀土項目工作組成員等近300人參加了此次專題學習講座。

塗贛華首先介紹了我市重點建設專案——年處理稀土精礦7000噸的新豐稀土專案最新情況，隨後，他詳細講解了稀土元素的基本知識，開展了中國稀土資源形勢分析，介紹了稀土產品廣泛的應用範圍，並與參加學習講座的幹部探討新豐如何開發好、利用好、保護好本地稀土資源，培育特色產業，加快縣域經濟發展。本次講座論述精闢、圖文並茂、深入淺出、緊貼實際，受到參會領導幹部好評。

新豐稀土分離項目已通過中國國際諮詢公司的評估和國家環保部的環評審批，進入土地預審和社會維穩風險評估階段。

                                          


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商品名稱：稀土金屬、釔、鈧及其混合物的無機或有機化合物

116　日本           3,952,172千克       $201,236,100

502　美國           3,453,611千克       $142,987,543

305　法國           2,641,642千克       $126,929,474

110　香港           558,890千克          $85,058,092

307　義大利        464,300千克          $15,323,161

141　越南           419,781千克          $22,384,306

121　澳門           339,000千克          $16,475,828

309　荷蘭           331,537千克          $24,709,754

304　德國           229,263千克          $25,257,476

133　韓國           225,728千克          $23,973,438

410　巴西           221,300千克          $3,577,870

303　英國           179,279千克          $3,863,986

129　菲律賓        126,040千克          $5,461,324

344　俄羅斯聯邦  89,350千克           $1,979,159

501　加拿大        67,554千克            $2,973,168

136　泰國           66,594千克            $2,739,571

143　臺灣           38,131千克            $3,543,859

312　西班牙        34,000千克            $2,076,420

315　奧地利        21,906千克            $2,302,039

111　印度           17,051千克             $1,384,221

　 　合計 　 　   13,477,129千克　    $714,236,789
  

注：商品在指定時段內如未發生實際進出口，則商品在該時段的查詢結果將不在表中顯示。


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根據包頭海關統計資料，2012年包頭市出口稀土金屬及其化合物累計3021.4噸，僅占全年出口配額的47%，同比增長3.3%，每噸出口均價2.6萬美元，出口總額7865萬美元同，比下降76%。稀土出口種類達12種，其中稀土金屬4種，共計12.6噸，貨值129萬美元，占出口總量的0.4%，稀土氧化物8種，共計3008.8噸，占出口總量的99.6%。 

包頭市稀土產品出口的主要貿易國為法國、日本和越南。其中，出口至法國的產品均為碳酸鈰，共計1955.7噸，同比增長36.1%，貨值4672萬美元；出口至日本的產品包括稀土金屬和稀土氧化物，共計652.3噸，同比下降40.5%；出口至越南的產品均為未列名氧化稀土，共計141.1噸，增長28.3%。越南首次超越美國，升至包頭市稀土出口國第三位。上述三國合計出口量占同期包頭市稀土出口總量的90.1%。中外合資企業佔據稀土出口的主導地位，累計出口2292.9噸，占比包頭市稀土出口總量的75.2%。 

2012年，國際主要輕稀土（鑭、鈰、鐠、釹）的價格大幅下跌，由於包鋼稀土的輕稀土產量幾乎占全球產量的一半，導致包頭市稀土金屬出口價格平均跌幅達50%，稀土氧化物出口價格跌幅更高達80%。 

2011年上半年的一輪投機炒作後，稀土價格呈現不正常上漲，抑制了稀土出口市場，當時的出口量已有所下降，下半年，稀土市場開始調整價格大幅下跌，也給出口帶來不利的影響，當年出口配額沒有完成。2012年由於需求不振，價格繼續下跌，加之各地政府打擊稀土違法生產，黑作坊型企業為降低風險紛紛低價拋售，也對2012年的稀土價格產生了一定衝擊，造成出口量小幅增長，仍不到出口成配額的一半，出口金額大幅降低。


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現在的稀土價格滑落得太低了，這對行業發展極為不利。”全國政協委員、鋼鐵(行情 專區)研究總院副總工程師李衛在接受媒體採訪時如此感慨。

據瞭解，從2011年8月以來，我國稀土價格已經持續調整大約17個月，下跌幅度超過80%，目前的稀土價格已經逼近甚至低於企業的成本線。

根據資料統計顯示，3月6日當天碳酸稀土價格為2.7萬元—2.8萬元/噸，氧化鑭價格為3.5萬元—3.8萬元/噸，氧化鈰3.8萬元—4萬元/噸，氧化鐠價格為36.5萬元—37萬元/噸，氧化釹價格為34萬元—35萬元/噸。

另據相關消息表明，包鋼稀土(行情 股吧 買賣點)持續4個月的停產保價，並未阻止稀土價格下滑的步伐，如今，包鋼稀土已經將停產的冶煉、分離企業複產。

停產保價效果不顯，部分產品價格幾近“腰斬”

3月6日下午，包鋼稀土董秘張日輝在接受《證券日報》記者採訪時表示，之前停產的部分稀土冶煉、分離企業已經恢復生產。

2012年三季度，包鋼稀土曾連續三次發佈停產公告，而換來的卻是稀土價格持續走低。對此有分析師表示：“大環境如此，少數企業行為無力改變大局。”

在包鋼稀土停產一個月後，上海現貨主要稀土行情出現普遍上漲，代表性稀土品種氧化鐠釹價格大漲20%，每噸達到45萬元，但短暫上漲後，價格又出現下跌。

據公開資料顯示，2012年，稀土全年均價同比下跌幅度在40%左右，幾近被“腰斬”。其中，2011年，氧化鏑的市場均價曾高達6903元/公斤，去年下滑到4142.5元/公斤，跌幅40%；氧化鋱的市場均價此前為11655.9元/公斤，到去年則為6219.9元/公斤，下滑幅度46.6%。

而如果以2013年3月6日的部分稀土價格，與2012年10月24日包鋼稀土第一次宣佈停產的價格相比，則出現了明顯的下滑。

2012年10月24日，碳酸稀土的價格為3.8萬元—4萬元/噸，氧化鑭的價格為5.4萬元—5.5萬元/噸，氧化鈰的價格為5.35萬元—5.45萬元/噸，氧化鐠的價格為35.5萬元—36.5萬元/噸，氧化釹的價格為37萬元—38萬元/噸。除氧化鐠的價格略有上漲外，與今年3月6日的價格相比，碳酸稀土的價格下滑了42.8%，氧化鑭價格下滑了44.7%，氧化鈰價格下滑了36%，氧化釹價格下滑了大約8%。

有分析師表示，3、4月份作為稀土的傳統銷售旺季，對產品的需求和價格都有一定支援。但包鋼稀土持續四個月的停產保價效果並不明顯，且在需求旺季復工，或為公司業績帶來提振，但從目前市場需求不足，包鋼稀土現在的複產，象徵意義要大於實際意義，其影響主要表現在資本市場層面。

複產後資本市場不買賬，或因上市公司無公告

雖然包鋼稀土方面已經表示複產，但資本市場卻似乎不買賬，3月6日，包鋼稀土股價收於32.11元/股，當日跌幅雖然僅有0.03%，但仍延續了2013年1月4日開盤以來的頹勢。而與2012年10月24日部分企業停產後的股價相比，股價漲幅僅在2%左右。

有策略分析師表示：“以稀土為主業的包鋼稀土複產其實在市場中應該算一件大事，並且算是利好消息，但從昨日的股價中卻沒有看出一點影子，很讓人奇怪，恐怕原因在於公司部分冶煉、分離企業複產並未公告，所以，眾多投資者都不曉得這件事。”

而如果按照上述分析師所說的，複產算是大事，那麼包鋼稀土究竟是否應該在複產之前公告呢？

據包鋼稀土董秘張日輝向《證券日報》記者表示，公司停產的部分冶煉分離企業確實已經複產。

隨後，記者詢問這些企業複產之前是否發佈相關公告？對此，張日輝向記者表示：“由於在之前的停產公告中，已經標明停產一個月，在一個月後公司便複產，因此沒有必要發佈公告，如果因為這樣發佈公告的話，那麼公司公告就太多了。”

記者繼續問到，停產的冶煉分離企業是何時複產的，張日輝表示，其實早在2013年1月份，公司就已經開始計畫、整合，停產的部分冶煉分離企業在1月份就已經複產了。

在反復翻閱公告後，記者發現，在2012年12月24日的公告中，公司確實寫明，“公司根據目前市場運行情況，決定所屬包頭地區的焙燒、冶煉分離企業繼續停產一個月”，那麼，究竟包鋼稀土是否應該公告其旗下企業複產的事呢？

對此，武漢大學法學院教授孟勤國向《證券日報》記者表示：“按照上市公司資訊披露規則，包鋼稀土已經在停產公告中標明瞭‘停產一個月’，所以，複產沒有必要再次發佈公告。但對於投資者來說，上市公司可以說提示性不夠，提示不明顯，因為很多投資者在看公告時只會注意公司有停產的行為，但對於時間或許看的沒那麼仔細，如果上市公司負責任的話，出一份複產的公告是可以的，但從法律、法理上來說包鋼稀土的做法並不違背相關法規。”


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當需求和價格皆處低位，稀土全行業的萎靡也就注成定局，眾多企業2012年業績縮水亦在所難免。
    
最早報出業績預減的廈門鎢業稱，其2012年歸屬于上市公司股東的淨利潤為5.2億元，同比下降了48.71%；作為南方稀土代表，廣晟有色緊隨其後，淨利降幅達到了60%-80%；北方稀土巨頭最後出場，依舊難破淨利下滑的窘境。1月30日，包鋼稀土發佈業績預告，稱預計公司淨利潤同比下降50%-60%。包鋼稀土董秘張日新解釋，該公司原輔材料採購成本有所上升，各類稀土產品價格同比大幅下降，市場成交量同比減少，使得2012年業績下降。
    
不只是上游，稀土市場的不景氣，也嚴重影響了下游企業的業績。在過去一年裏，稀土永磁板塊中銀河磁體、正海磁材、科恒股份等企業的業績表現皆不如昔。
    
那麼，在經歷了近一年半的低迷之後，稀土產業在2013年又將走向何方？
    
停產難保價
    
誰能想到2011年，“一土難求”、“每日一價”的稀土行情，如此之快的就掉頭向下了。2011年8月之後，稀土價格快速下滑，雖然期間出現幾次小幅反彈，但整體震盪走低的趨勢一直延續至今。
    
2012年一季度，稀土價格整體處於快速下跌，3月中下旬，稀土價格普遍階段性止跌、小幅反彈後平臺整理；6月稀土價格再度破位下跌；7月，國家對中重稀土產品實施收儲，客觀上延緩了稀土產品價格下跌的趨勢。
    
但受經濟持續低迷和下游需求疲軟，以及中日關係緊張等因素影響，9月底之後，特別是10月中上旬，稀土價格出現進一步下跌並呈結構性分化趨勢，氧化鑭、鈰等品種持續下跌，氧化鐠、釹、鋱、鏑等品種在各大型稀土企業限產、停產、公開掛牌收購和國家二次收儲預期等影響下，11月起企穩回升；12月中旬後，稀土價格再次進入下行通道，年末主要品種基本為全年最低價。目前，依法合規的分離企業進入行業性虧損狀態。
    
“我們最忌諱的就是價格高高低低劇烈波動，這對上下游企業的長遠發展都沒有好處”，中國稀土學會副秘書長張安文告訴《英才》記者，稀土原材料價格的非理性漲跌，對我國稀土新材料產業乃至下游如風力發電、節能電機、節能燈、白色家電等領域的發展都產生了嚴重影響，“上下游企業是共生共榮的關係，保持合理的原材料價格，才能實現稀土資源開發、生產和終端應用產業鏈的共贏”。
    
從2012年稀土產品價格變化來看，全年均價同比下跌在40%左右。《英才》記者獲取的資料顯示，去年，氧化鏑、氧化鋱的市場跌幅為40%、46.6%；兩年間，氧化鐠釹、氧化鑭和氧化鈰的市場均價跌幅分別為48.8%、32.5%和36.33%。
    
事實上，面對稀土價格一路走低的情況，包鋼稀土也曾試圖停產保價。中鋁、中色、五礦等央企以及江蘇、江西、廣東等地稀土企業也曾採取類似措施。然而，停產保價並未如預期助推價格回升，在國內外需求整體低迷的大環境下，企業的階段性行為已無力改變大局。
    
業內人士告訴《英才》記者，投機資本的進入直接助推了價格上揚。而在遊資撤離後，稀土市場沒有資金面支持也難以維繫脫離基本面的高價位，“違法違規生產和走私的存在，以及海外產能的建設，也壓低了稀土的價格”。
    
提升產業話語權
    
需求不振仍是制約稀土價格的最大因素。
    
“目前，從資源到材料生產都是產能過剩。有的細分領域甚至是數倍的過剩”，張安文認為，伴隨國外產能的釋放，美日等市場對中國稀土原料依賴度會減弱，未來產業的發展，更多要靠內需拉動起來，發展下游應用，“有點兒憂慮，如果不把應用搞起來，加上國外稀土開發，即便我們不會大面積停產，前途也堪憂”。
    
據張安文介紹，稀土行業下游市場產值巨大。稀土開採、選礦和分離等產值，現在不過600億元。但稀土材料產值可能是其8倍，而稀土相關零部件、元器件市場產值可能是其數十倍，整機產值則在百倍以上。僅廣東稀土相關下游產業鏈，應用到汽車、電機、整機、電池、發光、燈具和拋光等領域的年產值已超過5000億元。
    
 根據中國稀土行業協會副秘書長陳占恒提供的資料顯示，中國稀土永磁材料產量已達到世界總產量的80%以上，儲氫材料占世界總產量的70%左右，發光材料產量超過世界總產量的50%，這些稀土新材料消費的稀土占中國稀土消費總量的66%。中國已經成為稀土原材料的主要消費市場。
    
目前的狀況喜憂參半。一方面，國家將進一步實施稀土行業整合戰略，推動行業集中度和產業化能力提升；同時，國家對於新能源、新材料、高端裝備製造等下游應用領域的支援力度有增無減，這為稀土產業在國內應用領域的發展提供了較大的想像空間。
    
但另一方面，技術上的短板嚴重制約了中國稀土產業的發展。開發具有自主知識產權的稀土應用技術，是發展中國稀土產業、提升自身話語權的首要問題。
    
事實上，在產業下行週期，諸多企業都有上馬深加工產業鏈的想法和動作。包鋼稀土總經理張忠告訴《英才》記者，包鋼稀土目前擁有除催化裂化之外的其他4條稀土新材料產業鏈，包括永磁材料、發光材料、儲氫合金和拋光粉，希望能建立催化裂化產業鏈。其今後將在新材料和高科技應用上加大科研投入。五礦有色總經理焦健亦表示，中國五礦同樣致力於下游精深加工能力的建設。
    
在需求層面，多位元接受《英才》記者採訪的業內人士皆認為2013年的國際稀土需求不可能大規模上漲；而國內市場的需求則有可能因為相關產業的緩慢復蘇而出現小幅上漲，例如在城鎮化概念指導下的家電產業、通訊(行情 專區)設備製造業、電子資訊(行情 專區)產業、綠色能源產業等。

 

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中國的稀土資源比較豐富，占全球的23%，但供應量占到全球的90%以上，在這方面中國做了很大的貢獻。但同時帶來了一系列問題，比如，破壞了資源，污染了環境，這是不符合科學發展觀的，是不可持續的。
    
政協委員、前工業和資訊化部部長李毅中認為，中國整頓稀土行業，整頓私挖濫采，整頓無節制的使用資源，以及整頓提煉和使用中的各種矛盾，是責無旁貸的，也是無可非議的。中國會繼續堅定地整合稀土工業，要把過多、過散、過小、過濫的企業通過淘汰落後、重組兼併，組合成稀土行業的骨幹，這是符合經濟規律的做法。


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稀土元素具有特殊的外層電子結構，其配位元數的可變性決定了它們具有某種"後備化學鍵"或"剩餘原子價"的作用，而這種能力正是催化劑所必須具備的。因此，稀土元素不僅本身具有催化活性，還可以作為添加劑或助催化劑提高其他催化劑的催化性能，是稀土大量使用的領域之一。目前稀土催化劑的應用包括以下幾個方面：內燃機尾氣機外淨化；工業廢氣及人居環境淨化；催化燃燒；燃料電池；低值烷烴利用等。

一、稀土催化在汽車尾氣淨化中的研究與應用

稀土催化劑用於汽車尾氣淨化，效果好，品質穩定可靠，價格便宜，是一個正在發展中的稀土應用市場。自20世紀80年代以來，稀土催化劑逐步進入市場。目前美國的汽車尾氣淨化催化劑需求量迅速增加，並成為稀土應用的最大市場。1996年美國在這一市場的稀土用量為1.2萬噸（REO），占當年稀土總用量的46%。80年代初期，日本和歐洲等國家改進了催化劑技術，將稀土加入催化劑中，降低了成本，提高了性能，大大地促進了稀土催化劑的應用。1996年日本在汽車尾氣淨化催化劑中的稀土用量為420噸；歐洲在這一市場中的稀土用量約為1000噸。我國的科學工作者早在70年代就開始對汽車尾氣淨化催化劑進行研究開發工作，經過20多年的努力，應用研究已居世界前沿水準，基本具備了產業化轉化的條件。特別是在技術上採取了與國外不同的技術路線，即主要研究開發重點放在純稀土催化劑或以稀土為基引入少量貴金屬的技術方向上，這就在汽車尾氣淨化稀土催化劑的研究開發中形成了具有我國特色和世界先進水準的科研成果。汽車尾氣淨化催化劑的生產將是下世紀我國最大的催化劑行業之一，也將是稀土的主要用戶之一。研究開發天然氣公車及柴油汽車淨化高性能強抗硫稀土氧化物催化劑；開發歐Ⅱ和歐Ⅲ標準新型機動車尾氣淨化催化劑的製備工藝；開發天然氣助催化高溫燃燒稀土催化劑，提高燃燒爐效率和無污染排放；開發工業源排放有毒、有害、有機物等污染物氣體淨化催化劑。2002年環境領域包括汽車用催化劑、感測器工業源淨化催化劑，稀土用量大約500噸。目前，國內已有上海、北京、無錫等地生產的稀土催化劑進入市場，並逐步在汽車尾氣淨化器上應用，其應用技術已達20世紀90年代世界先進水準。已在1000多部車上進行了實際應用，取得明顯的淨化效果。搞好稀土在這方面的應用，既開發了新的應用領域，又緩解了我國城市的大氣污染，對實現經濟和社會的可持續發展有著重要的意義。21世紀初，稀土在汽車尾氣淨化催化劑中的應用將會有一個大的飛躍，並成為一個新的稀土消費熱點。稀土-貴金屬複合催化劑的開發將大有可為。據估計，2005年我國將需要汽車尾氣淨化催化轉換裝置800～1000萬套，需消費稀土約1500噸。2010年這組數據將達1200萬套和1800噸。

在我國大中型城市，特別是在北京、上海、廣州等地，汽車尾氣排放已成為主要的大氣污染源。在北京市大氣污染物排放總量中，平均有83%的一氧化碳、74%的碳氫化合物以及41%的氮氧化物是由汽車尾氣排放形成的。解決汽車尾氣排放污染，到目前為止，國內外公認最有效的治理辦法是電噴加裝尾氣淨化器，而淨化器的核心技術是催化劑。國外主要採用貴金屬作為催化劑，但即使是貴金屬催化劑，在其基底的分散層裏，也需加一定量的稀土以穩定氧化鋁的高溫相。

自Libby提出將含稀土的催化劑應用於汽車尾氣淨化以來，稀土氧化物特有的催化性能早已引起了催化研究者們的關注。稀土氧化物的順磁性，晶格氧的可移動性，陽離子的可變價以及表面鹼性與許多催化作用有本質的聯繫。隨著研究的深入，稀土氧化物不僅可以用作催化劑載體和助劑，而且發現在催化劑中添加稀土氧化物能夠改善高比表面塗層的熱穩定性和機械強度，提高貴金屬活性組分的分散度、抗中毒和耐久性能，提高催化劑的儲氧能力和抗氧化性能等。

我國自20世紀70年代開展了汽車尾氣淨化用稀土催化劑的研究，在採用稀土部分或全面代替資源短缺的貴金屬用於汽車尾氣淨化的研究水準上居世界前沿，用鈣鈦礦型稀土複合氧化物（PTO）完全或部分代替貴金屬來擔當催化劑的活性組份，催化還原CO、HC、NO。所研製的汽車尾氣催化劑具有良好的活性，較好的熱穩定性，一定的抗硫、鉛中毒能力，在壽命試驗中已達5萬公里以上，基本具備向產業化轉化的條件。但是，對稀土氧化物的催化特性的研究和對催化化學規律的認識還比較膚淺，缺乏詳細而深入的研究，對稀土氧化物表面性質以及催化特性的認識遠遠不如對貴金屬甚至過渡金屬氧化物那樣細緻、深入。

我國政府已於2000年1月1日起執行新的尾氣排放標準GB14761-1999，所有機動車只有採用電噴加裝三元催化轉化器才能達到新的排放標準。隨著我國汽車工業的迅速發展，以及有關政府部門和公眾對環境保護的日益重視，適合我國國情的汽車尾氣排放淨化技術和產品的市場已開始形成。

表1是我國未來幾年汽車保有量和淨化器市場需求的預測。顯然，這部分市場的啟動將帶動我國稀土研究與應用領域的發展。

表1　是我國未來幾年汽車保有量和淨化器市場需求的預測

年份200320052010

汽車保有量226026404180

淨化器需求量600700800

目前我國汽車尾氣淨化器生產企業已有100餘家，少數企業達到了年產30萬套以上的生產能力，其產品性能、品質基本能滿足當前我國尾氣排放控制的技術要求。但國外淨化器企業湧入中國整車配套市場，對我國的淨化器行業形成了巨大的潛在威脅。

除汽車以外，自1999年以來，我國一直是世界最大的摩托車製造國，摩托車的產量已超過1000萬輛。目前對發達國家出口的摩托車要求必須安裝尾氣淨化器，國內一些大中型城市已經開始要求治理摩托車的排氣污染，這也是稀土催化材料應用的一個重要方面。

在柴油車的尾氣污染治理中，目前主要依靠安裝一個氧化淨化器來對柴油車排放的碳煙以及部分氣體污染物進行氧化淨化治理。這也是稀土催化材料應用的一個重要領域。

2002年以來，我國固定式小型燃油發動機的產量也快速增長。目前主要用於家用發動機、庭院剪草機、小型灌溉設備、水上動力設備等。2003年我國僅出口小型燃油發動機就達1500余萬台，一些廠商已經要求安裝淨化裝置。2003年我國生產的汽車尾氣淨化器產量已達320萬套。包括催化劑、載體以及氧感測器所消費的各類稀土，稀土消費量達910噸。預計到2005年，我國汽車尾氣淨化器的市場需求將超過550萬套，稀土消費量將達1560噸。

二、稀土催化在工業廢氣、人居環境淨化中的研究與應用

我國是化學品生產大國，能生產37000多種化學品（其中有毒化學品占8%）。隨著我國工業化的迅速發展，工業生產（如石化、制鞋業、皮革業、油漆和塗料等行業）中排放的有毒有害廢氣和使用這些化學品產生的廢氣已經成為城市主要污染源之一，特別是揮發性有機廢氣（VOC）的排放。將稀土催化材料用於工業有機廢氣污染治理和人居環境淨化，是推動稀土催化應用的動力之一。

開發經濟實用的工業源淨化有毒有害污染物控制技術是近年來研究最為活躍的領域之一。催化燃燒法具有操作溫度低、淨化效率高、無需輔助燃料、二次污染物生成量少等優點，一直被認為是最有效的和最有應用前景的淨化技術。催化氧化法主要適應于中高濃度以上的有機廢氣的淨化。高性能的氧化催化劑是淨化技術的關鍵。稀土催化材料由於其獨特的催化氧化性質，已顯示出越來越明顯的開發應用前景，這方面的應用已有不少成功的範例。1997年美國VOCs淨化用催化劑的銷售額約達10億美元，且以年平均20%～25%的速度增長，是近年來環保催化劑領域應用增長最快的。

現代人一天的生活，有80%～90%的時間是在室內度過的。大量吸入含多種污染物的空氣，會引發一系列影響人體健康的病症。調查表明，現代人68%的疾病都與室內空氣污染有關。因此淨化人居環境，提高室內空氣品質已成為居民迫切的需要。室內空氣污染具有污染物種類繁多、濃度低、自淨性差等特點，因此室內空氣淨化要比工業廢氣的催化淨化困難得多，涉及在室溫條件下的光催化氧化和室溫催化氧化技術的耦合。

稀土具有複雜的能級結構和光譜特性，對納米TiO2進行摻雜改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解決可見光利用率的技術之一。稀土型的低溫氧化催化劑，可在室溫下催化消除CO、O3等有害氣體，通過與光催化劑的協同作用，是實行室溫下淨化人居環境的最佳方案之一。我國對有機廢氣的催化燃燒的研究已經有許多成功的例子，但對低濃度VOC的淨化研究還少見報導。光催化劑的敏化是光催化領域的研究熱點之一，用稀土元素改性以提高二氧化鈦光催化劑的敏化效率，在近幾年雖然已有一些研究報導，但沒有取得突破性的研究結果，目前的研究還較少涉及稀土摻雜原子能級與納米TiO2半導體能級之間的相互作用研究，更缺少對稀土光譜項與光催化性能之間的關係研究。

稀土催化材料由於其良好的催化性能，獨特的低溫活性，優越的抗中毒能力，在有機廢氣治理方面已顯示出越來越優越的開發應用前景。其中稀土複合中孔催化材料具有大表面積、合適孔徑分佈、結構穩定等特點，已經成為工業有機廢氣淨化中最有前景的催化材料之一。此外，通過納米水準的設計，開發出先進的稀土催化材料，可以在降低90%貴金屬用量的情況下仍能保證催化淨化效率提高1倍。

三、稀土在催化燃燒中的研究與應用

火焰燃燒在人類進化和人類文明的發展中起著極其重要的作用。現代科學研究表明，傳統的火焰燃燒法熱效低，污染嚴重，制約了我國經濟的發展。從根本上解決火焰燃燒的低效和高排放的途徑是催化燃燒。與通常的燃燒相比，催化燃燒具有燃燒效率高、燃燒穩定、污染物（如CO、NOx和未完全燃燒物）超低排放等優點，這是各國在近20多年來致力於催化燃燒研究的原因。稀土型高溫燃燒催化劑具有價格便宜、原料易得、工藝穩定、淨化效果好、使用壽命長等優點，在高溫催化燃燒中有一定的應用前景。發展稀土催化劑，開發研究國際先進的高溫催化燃燒技術，改善我國傳統的燃燒方式是符合我國國情和發展道路的。

目前研究的催化劑有兩類：一類是貴金屬催化劑，這類催化劑具有較高的活性和一定的穩定性，但貴金屬容易燒結和蒸發流失，且易被硫和鉛等中毒，加上資源短缺，價格昂貴，至今仍未產業化；另一類主要集中在稀土、堿土取代的鈣鈦礦型氧化物、六鋁酸鹽等催化劑的研究上。催化燃燒對催化劑的基本要求是具有良好的低溫活性和高溫熱穩定性。實驗結果表明，稀土燃燒催化劑具有較高的熱穩定性，但起燃活性相對較差。
目前國外有大量的研究報導，剛剛進入催化燃燒器研究階段，離產業化還有一段距離。我國在這方面的研究尚處於起步階段。目前催化燃燒尚未廣泛應用，主要是由於催化材料的性能不能滿足要求。稀土催化材料所顯示出的優良活性和穩定性，是最有可能促進天然氣等石化燃料催化燃燒大規模實際應用的途徑之一。

我國天燃氣資源豐富，總資源量為38萬億立方米，探明儲量為1.53萬億立方米。隨著西氣東輸、東海天然氣開發和"西東南北中"五個天然氣基地等國家重點專案的建設，解決沿途各大中城市因燃煤而造成的嚴重環境污染，天然氣的有效利用是我國目前要急需解決的問題。目前國內外廣泛使用的都是天然氣火焰燃燒爐。據統計，2001年市場需求量為1500多萬台，在2002～2005年將以30%幅度上升。但是，目前市場上銷售的火焰燃燒爐全部為"明火燃燒，廢氣直接排放"的產品，均存在火焰燃燒熱效率低和污染嚴重的實質問題。所以，天然氣等低碳烷烴的催化燃燒爐的市場前景是十分好的。

四、稀土在低碳烷烴利用中的研究與應用

低碳烷烴液化取代部分石油資源的關鍵之一是廉價合成氣的製備，以降低液化產品成本。低碳烷烴催化轉化製備合成氣的主要工藝過程有：蒸汽重整法、蒸汽重整接二段爐氧化法、催化部分氧化法和二氧化碳重整。在水蒸汽重整制合成氣中，為了抑制積炭和活性金屬Ni晶粒的高溫燒結，水蒸汽使用量大大高於化學計量，水氣化需要大量的能耗。實踐證明稀土添加劑具有良好的抗Ni晶粒燒結作用和抑制積炭作用。

低碳烷烴除了製備合成氣的利用途徑外，通過脫氫制烯烴是一條有效的利用途徑。該過程已經實現了工業化，直接脫氫催化劑主要有鉑系和鉻鋁系兩大類，這些催化劑的致命弱點是易積炭失活、壽命短，催化劑每幾分鐘或十幾分鐘就要再生一次，況且烷烴的轉化率也不高。近年來用稀土為助劑的鉻鋁催化劑，取得了較好效果。在催化劑中引入稀土後，在兩小時內可保持活性和選擇性，經反復再生幾十次後，其性能基本如初。且催化劑的性能也有明顯的改觀，丙烷的轉化率大於50%，丙烯選擇性大於90%，這是目前報導的最好的催化劑。與低碳烷烴制合成氣催化劑的情況類似，稀土對其性能提高的研究仍然是初步的，對於與其他添加劑作用機理的區別和多元混合稀土添加劑協同作用的研究未見報道。

五、稀土在燃料電池中的研究與應用

固體氧化物燃料電池（SOFC）因具有發電效率高、低污染和可持續發電等特點而受到人們越來越多的關注，被譽為21世紀的綠色能源。稀土在SOFC中的研究開發主要集中在以下幾個方面：陰極材料的開發，例如鍶摻雜亞錳酸鑭（LSM）；陽極材料的開發，例如鎳-YSZ金屬陶瓷；雙極連接板材料，例如鈣或鍶摻雜的鉻酸鑭鈣鈦礦材料（LCC）：La1-xCaxCrO3；但更多的是應用在電解質材料上，例如YSZ（氧化釔摻雜的氧化鋯），摻雜鎵酸鑭，氧化釷、氧化鈰、稀土鈣鈦礦複合氧化物等。

目前發現的可能用於SOFC的氧離子導體主要有螢石相結構的ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基材料和鈣鈦礦型結構的LaGaO3基材料等。尋找新的優良的固體氧化物電解質仍然是新世紀推動SOFC實用化的關鍵任務之一。自Cook、Ishihara等報導了基於LaGaO3的鈣鈦礦氧化物具有很高的電導率以後，鈣鈦礦型固體電解質的研究受到了廣泛的重視。ABO3不僅具有穩定的晶體結構，而且對A位元和B位離子半徑變化有著較強的容忍性，並可通過低價金屬離子摻雜，在結構中引入大量的氧空位。鈣鈦礦型氧化物可以容納大量的氧離子空位並具有很高的電導率，例如La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3在800℃的電導率為0.17S/cm，是除Bi2O3以外氧離子電導率最高的陶瓷材料。稀土氧化物具有良好的離子和電子導電性，對改善固體氧化物燃料電池的性能有著無法取代的作用。通過選擇合適的氧化物組成，可提高電極材料的離子導電率，降低氧還原的活化能。通過研究組成、結構與導電性的關係以及摻雜離子的形態，來設計、合成新型結構的複合稀土氧化物，獲得高電催化活性和高導電率的稀土電極材料，是固體氧化物燃料電池目前的研究熱點，也是稀土在此領域中的一個重要應用。

六、稀土催化在焦化污水淨化中的應用

煤的高溫及中溫乾餾、煤氣淨化以及化工產品精製過程中所產生的污水是一種由污染物組成的極複雜、濃度高、毒性大且難處理的工業污水。不僅含有大量無機物，而且含有大量的有機物，包括大量芳烴及諸如BaP等稠環芳烴（PAH）。目前，焦化汙水處理大多採用普通生化法，這種方法雖然能有效地去除酚、氰，使之達到排放標準，對COD（化學需氧量）的去除也有效。但是，隨著人們對環境認識的不斷深入，國家對環保的要求也日趨嚴格，已難滿足新的要求。催化濕式氧化是處理焦化污水的現代淨化技術，該方法是污水在高溫、高壓下保持在液相狀態下，通入空氣，採用我國研製的新型高效雙組分催化劑（貴金屬與稀土元素），對污染物進行徹底的氧化分解，使之轉化為無害物質，從而使污水得到深度淨化的方法。

七、稀土催化在煙氣脫硫中的應用

近年來，由於燃煤的大量開採和直接燃燒，致使大氣中SO2的含量不斷呈上升趨勢，"酸雨"現象時有發生，據統計我國1995年向大氣中排放的二氧化硫達到2370萬噸，居世界第一位。因此，解決燃煤煙道氣的脫硫問題已經成為各國研究的熱點。日本用稀土進行了煤的催化氣化研究，用硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸釤負載在原煤上的氣化率比過去用的硝酸鈉明顯提高。稀土型脫硫劑易發生脫硫反應的溫度區間較寬，為150～200℃，與實際煙道氣溫度（160℃）比較吻合，而且其脫硫效率可達90%左右；脫硫劑也可以再生重複使用，所以該稀土型脫硫劑適用於煙道氣中的SO2的脫除。


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一、稀土磁光材料

在磁場或磁矩作用下，物質的電磁特性（如磁導率、介電常數、磁化強度、磁疇結構、磁化方向等）會發生變化。因而使通向該物質的光的傳輸特性也隨之發生變化。光通向磁場或磁矩作用下的物質時，其傳輸特性的變化稱為磁光效應。

磁光材料是指在紫外到紅外波段，具有磁光效應的光資訊功能材料。利用這類材料的磁光特性以及光、電、磁的相互作用和轉換，可製成具有各種功能的光學器件，如調製器、隔離器、環行器、開關、偏轉器、光資訊處理機、顯示器、存貯器、鐳射陀螺偏頻磁鏡、磁強計、磁光感測器、印刷機等。

稀土元素由於4f電子層未填滿，因而產生：未抵消的磁矩，這是強磁性的來源，由於4f電子的躍遷，這是光激發的起因，從而導致強的磁光效應。單純的稀土金屬並不顯現磁光效應，這是由於稀土金屬至今尚未製備成光學材料。只有當稀土元素摻入光學玻璃、化合物晶體、合金薄膜等光學材料之中，才會顯現稀土元素的強磁光效應。

二、稀土磁光材料的應用

磁光器件是指用具有磁光效應的材料製作的各類光資訊功能器件。雖然1845年法拉弟就發現了磁光效應，但在其後一百多年中，並未獲得應用。直到本世紀60年代初，由於鐳射和光電子技術的開發，才使得磁光效應的研究向應用領域發展，出現了新型的光信號功能器件—磁光器件。在鐳射應用中，除探索各種新型的雷射器和接收器外，雷射光束的參數，例如強度、方向、偏轉、頻率、偏振狀態等的快速控制也是很重要的問題，磁光器件，就是利用磁光效應構成的各種控制雷射光束的器件，類似微波鐵氧體器件的發展和分類那樣，因光通訊的需要，1966年發展了磁光調製器、磁光開關、磁光隔離器、磁光環行器、磁光旋轉器、磁光相移器等磁光器件。由於光纖技術和集成光學的發展，1972年起又誕生了波導型的集成磁光器件。在60年代後期，因電腦存貯技術的發展，開發了磁光存貯技術。後來由於全息磁泡和光碟技術的日趨完善和商品化，從而出現了磁光印刷和磁光光碟系統。利用磁光效應研究圓柱狀磁疇（磁泡）而發展了磁泡技術。因資訊技術的需要，在70年代中後期，在磁泡技術的基礎上，又發展了磁光信息處理機及磁泡顯示器。鐳射陀螺的發展中遇到了“閉鎖”問題，一度受挫，後來利用磁光效應，巧妙地克服了“閉鎖”，從而發展了一個全固態（無機械部件）的磁光偏頻鐳射陀螺。因此，每一種新型的磁光器件，都是在研究磁光效應的基礎上開發成功的。

1．磁光調製器

磁光調製器是利用偏振光通過磁光介質發生偏振面旋轉來調製光束。磁光調製器有廣泛的應用，可作為紅外檢測器的斬波器，可製成紅外輻射高溫計、高靈敏度偏振計，還可用於顯示電視信號的傳輸、測距裝置以及各種光學檢測和傳輸系統中。

2．磁光感測器

用磁光效應來檢測磁場或電流的器件稱為磁光感測器。它集鐳射、光纖和光技術於一體，以光學方式來檢測磁場和電流的強弱及狀態的變化，可用於高壓網路的檢測和監控，還可用於精密測量和遙控、遙測及自動控制系統。

3．磁光隔離器

在光纖通信、光資訊處理和各種測量系統中，都需要有一個穩定的光源，由於系統中不同器件的聯接處往往會反射一部分光，一旦這些反射光進入鐳射源的腔體，會使鐳射輸出不穩定，從而影響了整個系統的正常工作。磁光隔離器就是專為解決這一問題而發展起來的一種磁光非互易器件。它能使正向傳輸的光無阻擋地通過，而全部排除從光纖功能器件接點處反射回來的光，從而有效地消除了鐳射源的雜訊。

4．磁光記錄

磁光記錄是近十幾年迅速發展起來的高新技術。磁光記錄是目前最先進的資訊存儲技術，它兼有磁片和光碟兩者的優點。磁光碟廣泛應用於國家管理、軍事、公安、航空航太、天文、氣象、水文、地質、石油礦產、郵電通訊、交通、統計規劃等需要大規模資料即時收集、記錄、存儲及分析等領域，特別是對於集音、像、通訊、資料計算、分析、處理和存儲於一體的多媒體電腦來說，磁光存儲系統的作用是其他存儲方式無法代替的。

磁光存貯是通過鐳射加熱和施加反向磁場在稀土非晶合金薄膜上，產生磁化強度垂直於膜面的磁疇，利用該磁疇進行資訊的寫入，利用克爾磁光效應讀出。

磁光碟是80年代開始應用的產品，光碟共有三大類。一種是唯讀式的，盤上記錄的信號既不能擦除，也不能重寫，只能讀出，就象“唱片”一樣，目前市售的VCD光碟即是。第二類是一次寫入型，原光碟無記錄，有如空白“磁帶”，可錄入資訊和讀出，但一旦錄入資訊就再也不能擦除。第三類是可擦重寫的，如磁片一樣，可擦除、重寫和讀出。由於其寫、讀皆通過材料的磁光效應，與盤無機械接觸，故壽命長，反復擦、寫可達上百萬次（壽命大於10年以上，而一般光碟約為2年）。而且，磁光碟記錄密度是硬磁片的50倍，是普通微機軟碟的800～1000倍以上，因此發展十分迅速。

磁光碟是以稀土元素（RE）鋱、鏑、釓等與過渡族金屬（TM）鐵、鈷的非晶合金薄膜為記錄介質。這種磁光記錄薄膜是用Tb-FeCo等RE-TM合金靶材通過真空濺射沉積而成的，RE-TM合金靶材是製造磁光碟的關鍵材料。


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一、稀土火法冶金技術發展概要

1.稀土火法冶金發展歷程

稀土金屬冶煉工藝研究是由瑞典化學家G.Mosander於1862年首次用於金屬鈉、鉀還原無水氯化鈰製備金屬鈰開始的，以後在1875年W.Hitekrand和T.Norton又首次用氯化物熔鹽電解法制得了金屬鈰、鑭和少量鐠釹混合金屬，到20世紀30年代末逐步發展了稀土氯化物和氟化物金屬熱還原和熔鹽電解兩大工藝技術開始工業生產混合稀土金屬，當時主要是生產打火石（發火合金）。

稀土金屬和合金冶煉工藝技術的進步、生產規模的擴大無不同市場新的需求和時代的科技進步相聯繫。第二次世界大戰後至20世紀60年代末美國等先進發達國家大力發展核技術，其中包括核技術需要的材料科學和技術，極大地促進了單一稀土元素分離工藝的發展，使離子交換法和溶劑萃取法分離單一稀土元素得到了發展，成為工業生產的方法，同時獲得原子俘獲截面小的金屬釔和俘獲截面大的金屬釤、銪，發展了稀土氟化物鈣熱還原法和氧化釤、氧化銪直接用鑭還原-蒸餾法分別製備金屬釔和金屬釤、銪的工藝技術，這些成果基本上奠定了這兩種工藝方法產業化的基礎。20世紀70年代，混合稀土金屬在鋼中應用，尤其在低合金鋼管線鋼上應用有了突破，使稀土在鋼鐵中應用的消耗量占到總消耗量的50%以上，從而推動了稀土氯化物熔鹽電解法生產混合稀土金屬產業化技術的發展，相繼有德國Goldschmidt公司開發了5萬安培的大型電解槽和我國上海躍龍化工廠10000安培電解工藝設備投入生產，世界和我國混合稀土金屬的產量在20世紀70年代末分別達到8400噸和1200噸。在稀土鋼中應用突破進展的同時，稀土矽-鎂球化劑得到了工業規模的應用。我國利用包鋼高爐渣為原材料以矽鐵合金為還原劑在電爐中冶煉稀土矽鐵合金的工藝技術得到很大發展，建立了專業生產廠，在20世紀70年代末產量達到了4000多噸。

20世紀70年代初釤鈷永磁材料開發成功並很快達到了工業規模的應用，這一重要的市場動力，迅猛地促進了金屬釤的工藝技術成果轉為工業生產，從而使稀土氧化物還原-蒸餾工藝、設備達到產業化規模，單爐量由100克級到公斤級，到2000年已達到100公斤級，釤的回收率也由試驗室的90%，提高到95%，金屬釤的純度由99%提高到99.95%。

20世紀80年代初日本住友金屬公司開發成功NdFeB高性能永磁材料，由於其性能價格比的極大優勢，市場需求異常強勁，年產量在最初的數年間成倍增長，市場動力推動了我國稀土氟化物體系氧化釹電解工藝、設備產業化的進程，電解槽規模由試驗室100余安培提到了3000安培，到2000年末達到6000安培，2002年萬安級電解槽已投入工業生產，且稀土技術經濟指標和金屬品質都大幅度提高，同時NdFeB永磁材料需要金屬鏑的市場擴大，使金屬熱還原法製備金屬鏑的工藝技術和設備也達到了產業化的規模，單爐產量達到百公斤級，直收率達到96%，金屬鏑純度達99.5%。

20世紀90年代初鎳氫二次電池成果開始產業化，由於其比容量高於鎳鎘二次電池且不會造成環境污染，很快打開市場且增長迅速，Ni/MH電池的市場需求極大地推動了電池陰極合金生產技術和設備的發展完善，主要表現在利用稀土氯化物熔鹽體系電解，成功地生產出低鎂、低鐵的富鑭或富鈰混合稀土金屬。一般鐵鎂含量較前約低了一倍，滿足了電池陰極合金的要求。2002年電池級混合稀土金屬產量已達4000多噸。在此時期大磁致伸縮材料（TbDyFe合金）的應用也已打開了市場，年生產量由數公斤增加到數百公斤，這一應用市場推動了高純稀土金屬鏑、鋱的工藝技術的產業化，不僅生產規模單爐產量由百克級提高到數十公斤級，而且純度達到99.5%～99.99%，2002年全國高純金屬鏑和鋱的產量分別達到500公斤和250公斤。

隨著高新技術的發展，對稀土金屬及合金的需求還將進一步擴大，從而定會促進稀土金屬及合金製備工藝技術和設備的進一步發展。

2.稀土火法冶金技術分類和發展目標

稀土火法冶金技術分為三大類：熔鹽電解、金屬熱還原和火法提純技術。這三類工藝技術的發展目標是短流程、低消耗、高效益和利於環保。

二、稀土金屬熔鹽電解工藝技術發展概況和評述

採用稀土氯化物熔鹽體系（RCl3-KCl）電解工藝技術，以1000A級規模生產混合稀土金屬是由奧地利Treibacher廠從20世紀50年代初開始的，電解槽型為上插石墨陽極，以鐵棒為陰極，槽體是由耐火磚砌築，在以後50年的發展中，電解規模擴大到10000A、50000A，槽型改進為以耐腐蝕的鎢或鉬為上插陰極，上插石墨多陽極，耐火磚砌築槽體；陽極氣體（含氯氣和氯化物揮發物）經水淋洗和堿中和後排放；稀土氯化物原料由輕稀土全混氯化物原料改進為釹釤分組後（即不含變價元素Sm、Eu）的輕稀土氯化物原料，電流效率約提高5個百分點以上，在此基礎上，由於元素Nd價高，又進一步採用Pr-Nd分離後，少Nd的混合稀土氯化物為原料進行電解，使電流效率進一步提高到55%～60%。

氟化物熔鹽體系（RF3-LiF）電解稀土氧化物工藝技術，早期在20世紀60年代進行了試驗研究，對於氟化物熔鹽體系、電解溫度、電極過程及稀土氧化物在該體系中的溶解度進行了大量的工作，證明稀土在氟化物熔鹽體系中溶解損失和二次反應較少，與氯化物熔鹽體系電解過程相比較，電流效率高一倍，電耗低50%以上，同時陽極氣體（CO2、CO及微量的氟化合物）污染較輕，因此有很好的工業前景。20世紀80年代至90年代，由於NdFeB永磁材料市場需求金屬釹旺盛，促進了採用氟化物熔鹽體系電解氧化釹生產金屬釹的產業化進程。在近20年中我國採用3000安培電解槽生產金屬釹，2001年的產量達到6000多噸。如此大的市場推動了萬安級大型化電解槽的開發，以提高單槽產量、電解過程的機械化和自動化程度以及便於採取綜合治理污染和電解渣的回收利用。2000年開始研發萬安級大型電解槽的工藝、槽型、電解過程自動化控制及回收處理陽極氣體的措施，現已投入使用。稀土金屬熔鹽電解工藝技術進展概況見表1。自20世紀80年代以來，氯化物熔鹽體系電解技術發展緩慢，奧地利Treibacher廠及德國Goldschmidt廠都停止了用該技術生產混合稀土金屬，主要原因是環境污染，成本高，我國上海躍龍化工廠也停止了10000安培電解槽運行，除生產過程產生的氯氣及氯鹽揮發物污染環境外，電流效率低、電耗高（約為18～20度/公斤金屬）和稀土回收率較低（80%～85%）也是該技術發展的障礙。氟化物熔鹽體系電解稀土氧化物生產稀土金屬的技術在解決了耐氟鹽腐蝕的槽體材料後發展迅速，電解過程實現了自動化控溫、加料和真空虹吸出金屬，綜合處理回收陽極氣體，防止了大氣污染。技術經濟指標如電流效率達到85%左右，稀土回收率90%以上，金屬釹的品質滿足了高性能NdFeB永磁材料的要求，且具有較好的均勻性和一致性。

表1 稀土熔鹽電解工藝技術進展概況

根據稀土金屬的熔點、沸點不同，金屬熱還原製備稀土金屬的技術大致分為三種：一是針對輕稀土金屬如Pr、Nd熔點較低，但沸點很高（即在標準狀態下，飽和蒸氣壓很低）的性質，適合用它們的氯化物如NdCl3用金屬鈣在1150℃還原（2NdCl3（液）+3Ca（液） = 2Nd（液）+3CaCl2（液））獲得金屬釹。該項技術在20世紀70年代進行過實驗室研究工作，到20世紀80年代由於氧化物電解技術成功地用於工業生產，而沒有進一步完善；稀土氯化物熱還原的另一實例是氯化釔在1000℃鋰熱氣相還原（YCl3（氣）+3Li（氣）=Y（固）+3LiCl（氣））得固態粉末狀金屬釔，該項技術也只進行了實驗室工作，並沒有得到工業應用；二是針對沸點很低（即標準狀態下，飽和蒸氣壓很高）的稀土金屬如Sm、Eu、Yb、Tm，可用其氧化物為原料用金屬鑭或混合輕稀土金屬作還原劑，進行還原-蒸餾（如在1450℃，Sm2O3（固）+2La（液）=2Sm（氣）+La2O3（固）），在爐子的冷凝區得到固狀金屬。這種技術由於金屬釤的市場需求，已工業化；三是針對沸點低、熔點很高的稀土金屬如Dy、Er、Y、Lu的性質，適合用它們的氟化物以金屬鈣為還原劑進行鈣熱直接還原（如在1500℃，2YF3（液）+3Ca（液）=2Y（液）+3CaF2（液）），或者用中間合金法即鈣熱還原過程中加入熔點較低的合金組元如鎂使其與高熔點的稀土金屬形成熔點較低的合金，同時加入氯化鈣助熔劑，以降低渣的熔點，這樣還原溫度可在約980℃～1000℃下進行，還原後得到的稀土金屬鎂合金再進行真空蒸餾除去鎂而得到海綿態的稀土金屬。整個反應為：

YF3（固）+Ca（液）+Mg（液）+CaCl2（液）=YMg（液）+CaF3oCaCl2（液）

Ymg→Y（海綿體）+Mg（氣.固）

中間合金法生產高熔點的重稀土金屬已工業化，2002年北京有色金屬研究總院稀土材料國家工程研究中心用此法生產用於NdFeB永磁材料的金屬鏑還原得到的鏑鎂中間合金單爐產量達100公斤，合金單爐裝料量達1000公斤，金屬鏑的回收率達96%以上，金屬鏑的純度Dy/TREM>99.5%，非稀土雜質分析見表2。

表2 中間合金法生產的金屬鏑中非稀土雜質分析（%，品質分數）

四、稀土氧化物的直接還原-蒸餾技術進展和評述

金屬釤、銪、鐿、銩在真空度小於10-3乇時，其蒸氣壓為1mmHg時的溫度都比金屬鑭、鈰的熔點低2～3倍，因此可用還原-蒸餾反應：RE2O3（固）+2La（液）→2R（氣）+La2O3（固）獲得相應的稀土金屬。該反應平衡時的產率是由它的平衡常數決定的，即lgP=A-B/T，因此對於不同蒸氣壓值的還原-蒸餾爐料，採用不同的還原-蒸餾溫度，以期提高產率。近年來由於釤鈷永磁合金工業的發展，該工藝技術發展很快。為了降低成本，還原劑採用鑭鈰混合稀土金屬，普遍使用大功率中頻感應爐，單爐產量由最初100克級、公斤級到100公斤，且金屬回收率提高到95%以上，該工藝技術進展見表3。

表3 稀土氧化物的直接還原-蒸餾技術進展

表3說明該工藝技術對於蒸氣壓較高的稀土金屬如Sm、Eu、Yb、Tm是成功的，但對於製備金屬鏑、鈥和鉺，由於它的蒸氣壓值遠低於上述金屬蒸氣壓值，還原-蒸餾的反應平衡常數小，需要更高的溫度（1650～1750℃）、更長的蒸餾時間，稀土金屬的直收率低，產率也低，因此該技術對於製備金屬Dy、Ho、Er沒有獲得工業上的應用。

五、稀土金屬合金冶煉工藝技術的進展和評述

稀土合金基本上可分為兩類：一是中間合金，其特點是稀土含量較高、質脆，不是最終應用的產品，而是一種冶金和機械工業用的添加劑如RE-Si-Fe合金，它是用作鋼鐵的調質劑，另如RE-Mg、RE-Al中間合金，它是用作鎂基和鋁基合金的添加劑，它們一般是採用電解法或對摻法制得的；二是稀土與其他金屬元素冶煉成的精密合金，如釹鐵硼永磁合金、鋱鏑鐵磁致伸縮合金，它們都具有一定的功能性，屬功能材料。本文重點是描述RE-Si-Fe合金的冶煉工藝技術的發展。

我國是世界上最早用矽熱法生產RE-Si-Fe合金的國家，20世紀50年代末中科院上海冶金研究所採用矽熱法，在有鐵參加反應的情況下，還原包鋼的高爐渣，製備RE-Si-Fe合金獲得成功，在此基礎上於20世紀60年代初進行了工業試驗，進而於20世紀70年代初建立了包鋼有色一廠。由此開始合金冶煉產業技術發展，主要是為了提高冶煉回收率、合金中稀土品位、防止合金粉化以及降低能耗，提高合金冶煉效率。解決這些問題的關鍵是提高稀土原料的品位，減少磷含量，控制RE-Si-Fe合金中的矽含量以及合理調整冶煉工藝參數如渣鐵比、自由鹼度，保持爐內的還原氣氛和適宜的出爐溫度，為此在近30多年中，發展了三相電爐矽鐵還原冶煉包頭中貧鐵礦高爐脫磷、鐵的稀土富渣（RE2O3>10%、Fe<2%、不含磷）工藝技術，解決了合金粉化問題，但這種富渣中稀土含量低，致使稀土收率低（約60%）、單耗高、產率低。在20世紀80年代進一步發展了三相電爐冶煉中品位稀土精礦（含RE2O3>30%）經脫鐵、磷的高品位稀土富渣（含RE2O3>30%，P<0.1%）顯著提高了技術經濟指標，稀土回收率達到70%以上，設備利用率提高近一倍，但綜合能耗仍較高。改革開放以來，稀土矽鐵合金國內外兩個市場需求旺盛，促進了合金冶煉工藝技術迅速發展，相繼開發了用山東微山和四川的氟碳鈰礦精礦（RE2O3約40%）電爐直接矽鐵還原冶煉稀土精礦生產稀土矽鐵合金，採用兩段還原，使冶煉稀土回收率達到90%，冶煉電耗降至2000kWh以下，並且鈦含量（以TiO2計）小於0.3%，達到了出口要求；20世紀90年代還發展了高品位稀土精礦（RE2O3≥60%）直接礦熱爐碳熱還原冶煉稀土矽鐵合金工藝技術，進一步提高了冶煉的技術經濟指標。綜上所述合金冶煉的技術發展都與不斷提高稀土原料的品位密切相關，表4列出了生產稀土矽鐵合金稀土原料的成分和工藝技術進展。20世紀70年代初在江西龍南縣發現了釔組稀土離子吸附型稀土礦並生產出RE2O3>92%的混合稀土，其中Y2O3含量大於60%。北京有色金屬研究總院用矽鐵和碳化鈣做為還原劑在電弧爐中還原制得釔組重稀土合金，稀土回收率大於80%，該合金用於厚大斷面球鐵件生產。

表4 生產稀土矽鐵合金的原料及工藝技術進展

六、稀土金屬提純工藝技術進展和存在問題

高新技術的發展要求使用較純的稀土金屬，以便提高材料性能，為此研究和使用了6種稀土金屬提純的工藝方法。這些工藝技術都不是對去除所有雜質有效，因此要根據欲除去的雜質的性質如蒸氣壓、溶解度、離子遷移率、電極電位等性質選擇某種工藝方法，為去除更多雜質往往需要幾種方法配合使用。

稀土金屬中的雜質（指非稀土雜質）是在製備金屬過程中通過原料、坩堝材料、操作工具和環境進到稀土金屬中的，因此不同工藝和原料獲得的稀土金屬純度也不盡相同。熔鹽電解和金屬熱還原法製備的工業純稀土金屬一般為95%～98%。為去除氣體（如O、N、H、Cl、F等）、非金屬（如C、Si等）和金屬雜質採用的提純工藝方法及進展見表5。

20世紀90年代以來，由於鋱鏑鐵大磁致伸縮材料用途的開發，高純鋱的需求旺盛，促進了鋱提純工藝技術進一步發展。金屬熱還原法制得的金屬鋱，在保護氣氛中通過對熔融金屬鋱的熔鹽萃取去除金屬中的氣體雜質，再進行高真空蒸餾，在冷凝區合理設置的情況下，有效地去除了蒸氣壓高的和低的金屬雜質。該提純技術已產業化，目前單爐產量已達10公斤，鋱的回收率達到95%。在分析22個非稀土雜質後，鋱的相對純度大於99.99%，難去除的Si、Al、C、N、O、Cl-的含量（%）分別達到小於0.001、0.001、0.007、0.003、0.02和小於0.01,完全滿足了大磁致伸縮材料的使用要求，目前全國年產量已達250公斤。高純鋱的工藝技術完全適用高純鏑、釤、鐿和銩的生產。

在本世紀20年內，隨著高新技術和功能材料的發展及其產業化，表5列出的各種稀土金屬提純技術必將不斷完善和達到工業生產水準，而且也會不斷開發出可一次去除不同性質雜質的高效新技術。

表5 稀土金屬提純工藝方法和進展

①1托＝133.3224帕。


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稀土在鋼中的應用有近50年的歷史，經過對稀土金屬在鋼中作用規律和機理的研究，搞清楚了稀土在鋼中的作用；通過添加工藝方法的實驗研究，掌握了稀土加入的工藝條件、添加稀土金屬的品種和加入量。至八十年代末期，稀土在鋼中的應用已沒有技術方面的障礙。

稀土加入鋼中，可起到去氧、脫硫、改變夾雜物形態等淨化和變質作用，在某些鋼中還能有微合金化的作用，稀土能夠提高鋼的抗氧化能力，高溫強度和塑性、疲勞壽命、耐腐蝕性及抗裂性等。

稀土加入鋼中的主要作用：

淨化作用：鋼中加入稀土，可以置換鋼中可能生成的硫化錳、氧化鋁和矽鋁酸鹽夾雜物中的氧與硫，形成稀土化合物。這些化合物中有部分從鋼液中上浮進入渣中，從而使鋼液中的夾雜物減少，鋼液得到淨化，這就是稀土對鋼的淨化作用。

細化組織：由於稀土在鋼中同夾雜物反應生成的稀土化合物熔點較高，在鋼液凝固前析出，這些細小的質點，可作為非均質形核中心，降低結晶過程的過冷度，因此，不但可以減少偏析還可細化鋼的凝固組織。

對夾雜物的形態控制：鋼中加入稀土後，硫化錳將被在高溫塑性變形能力較小的稀土氧化物或硫化物取代，這些化合物在軋製過程中不隨鋼一起變形，仍保持為球狀，它們對鋼的機械性能影響較小，所以鋼中加入稀土可以提高鋼的韌性，改善鋼的抗疲勞性能。

在耐大氣腐蝕鋼中加入稀土，使鋼的內鏽層緻密，而且與基體的結合力變強，不易脫離，可以阻止大氣中O2和H2O的擴散，從而降低了腐蝕速度，加稀土的鋼的耐腐蝕性比不加稀土的鋼提高0.3～2.4倍。在MnNb系低合金高強度鋼中加入稀土可以顯著改善鋼的冷彎性能、衝擊性能、低溫衝擊性和耐磨性，大大改善了鋼的加工性能並提高其使用壽命。在鐵路鋼軌中加入稀土，可顯著提高鋼軌的耐磨性、抗剝離性，經多年使用證明鋼軌壽命提高1.5倍。


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