【知識】稀土金屬礦床類型
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- 發佈於：2013-02-21, 週四 17:22
- 作者 HJF
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我國稀土金屬礦產資源十分豐富，儲量居世界首位，具有分佈廣、類型多、礦種全、綜合利用價值高的特點，在國民經濟中佔有重要地位。
我國稀土金屬礦床類型十分複雜，目前尚未進行統一分類，也尚未頒發稀土金屬礦床地質勘探規範，現根據我國稀土金屬礦床具體情況，將劃分的主要工業類型列於下表。
我國稀土礦床主要工業類型表
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礦床類型 |
礦床地質特徵 |
礦體形態 規模 |
礦石結構、構造及 主要礦物 |
伴生組份 |
礦床價值 |
實例 |
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沉積變質－熱液交代型鈮－稀土－鐵礦床 |
稀土礦物分佈在鐵礦體及其上盤圍岩中，圍岩為元古代白雲鄂博群白雲岩，以輕稀土元素為主 |
礦體規模巨大，呈50°～60°透鏡狀和掃帚狀產出 |
礦石類型分三大類：即鈮－稀土鐵礦石、鈮－稀土礦石、鈮礦石。主要稀土礦物有：獨居石、氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦等。稀土含量高 |
La、Ce、Pr、Nd、Sm、Th、Nb、Ti、Ta、Sr、Ba、Li等多種元素伴生 |
礦床規模巨大，有用組分豐富，是最重要的工業類型 |
白雲鄂博鐵礦 |
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風化殼離子吸附型稀土礦床 |
風化殼為花崗岩、混合岩、火山岩風化產物。以重稀土或輕、重稀土為主 |
礦體形態呈似層狀產出，一般與地形變化一致 |
礦石品位中等，稀土以離子狀態吸附於高嶺石、多水高嶺石和水雲母等粘土礦物表面。主要礦物為含稀土螢石、氟碳鈣釔礦 |
∑Y、∑Ce |
礦床規模大，易采、冶，有較大的工業意義 |
龍南稀土礦 |
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砂 礦 床 |
沖積砂礦床 |
受河流控制，礦體賦存於砂礫層和砂中 |
礦體呈層狀或似層狀，較穩定 |
主要工業礦物為褐釔鈮礦，品位變化穩定 |
獨居石、釷石、錫石、鈦鐵礦 |
易采選、規模小，宜地方開採 |
河路口褐釔鈮礦沖積砂礦床 |
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海濱砂礦床 |
呈長條狀，環海岩線分佈，礦體嚴格受地形控制 |
礦體多呈層狀，產狀一般微向海面傾斜，底板平坦 |
砂礦賦存於第四季不含土或含土很少的中細粒石英砂或粘土質石英砂岩中，主要礦物為獨居石、磷釔礦 |
錫石、鈦鐵礦 |
礦床規模大，品位高易采選，是重要的工業類型 |
陽江海濱砂礦 |
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熱液脈狀礦床 |
為含稀土、石英、重晶石碳酸鹽脈和含稀土細脈浸染型的黑雲母、鉀長片麻岩、正長岩等岩脈，以含鈰族元素為主 |
礦體呈脈狀，產狀較穩定，主脈品位高 |
礦物組合可分為：含稀土重晶石、石英、碳酸鹽脈；含稀土放射狀霓輝花斑岩脈；鈰磷灰石脈等，礦物共生組合簡單，有氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦 |
La、Ce、Pr、Nd |
礦床規模小至中等，有一定工業價值 |
微山氟碳鈰礦脈狀礦床 |
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其他 |
礦體賦存於海西期正長岩碳酸鹽雜岩體，鹼性正長斑岩體內，以含輕稀土為主 |
礦體呈似層狀、板狀、透鏡狀、平行雁形排列 |
主要礦物：獨居石、氟碳鈣鈰礦，礦物粒度細，分選困難 |
鋯石、磷灰石、鈦鐵礦 |
礦床規模較大，有用組分多，可綜合利用，有較大的工業意義 |
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【知識】稀土工業礦物及其物理、化學性質
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- 發佈於：2013-02-21, 週四 17:17
- 作者 HJF
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一、稀土元素的賦存狀態及礦物的分類
稀土元素在地殼中的賦存狀態有以下三種：（1）參加礦物晶格，構成礦物不可缺少的成份， 形成獨立的礦物（如獨居石、氟碳鈰礦），這是稀土元素在地殼中賦存的主要形態；（2）以類質同象置換（鈣、鍶、鋇、錳等）的形態分散於造岩礦物和其他稀有 礦物之中，這是次要的賦存形態；（3）呈離子形態吸附在其他礦物表面或顆粒之間，這是比較少見的一種賦存形態。
根據稀土礦物的化學成分，可將已發現的稀土礦物分為九類，各類典型的稀土礦物列於表1。
表1 稀土礦物分類表
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類別 |
主要礦物 |
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氟化物 |
釔螢石、氟鈣鈉釔石、氟鈰礦等 |
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碳酸鹽，氟碳酸鹽 |
氟碳鈰礦、黃河礦、碳酸鍶鈰礦等 |
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磷酸鹽 |
獨居石、磷釔礦 |
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矽酸鹽 |
矽鈹釔礦、鈧釔石 |
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氧化物 |
褐釔鈮礦、易解石、黑稀金礦 |
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砷酸鹽 |
砷釔礦 |
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硼酸鹽 |
水鈰鈣硼石 |
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硫酸鹽 |
水氟鈣釔礬 |
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礬酸鹽 |
鋇釔礦 |
二、主要工業礦物及其物理、化學性質
目前，世界上已發現的含有稀土的礦物大約有250種以上，有研宄和利用價值的稀土礦物大約有50～60種，具有工業開採和實用價值的稀土礦物不過10幾種，其重要的稀土礦物的物理、化學性質列於表2。
表2 稀土礦物的物理、化學性質
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礦物名稱 |
化學性質 |
||
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分子式 |
REO% |
可溶性 |
|
|
氟碳鈰礦 |
CeCO3F |
74.77 |
溶於HCl |
|
獨居石 |
CePO4 |
67.76 |
H2SO4、HCl、H3PO4微溶於NaOH |
|
磷釔礦 |
YPO4 |
63.23 |
溶於H2SO4、H3PO4微溶於NaOH |
|
氟碳鈣鈰礦 |
Ce2Ca（CO3）3F2 |
60.30 |
溶於HCl、H2SO4、HNO3 |
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矽鈹釔礦 |
Y2FeBe（SiO4）2O2 |
51.51 |
溶于HCl、微溶於NaOH |
|
易解石 |
（CeThY）（TiNb）2O6 |
29.36 |
溶於H2SO4、H3PO4易溶於HF、 H2SO4＋（NH4）2SO4 |
|
鈰鈮鈣鈦礦 |
（NaCeCa）（TiNb）O3 |
28.71 |
不溶於HCl、H2SO4、HNO3溶於HF |
|
複稀金礦 |
Y（TiNB）2（O·OH）4 |
29.28～33.43 |
溶於H2SO4、H3PO4、HF |
|
黑稀金礦 |
Y（TiNbTi）2（O·OH）6 |
20.82～29.93 |
溶於HF、H2SO4、H3PO4 |
|
褐釔鈮礦 |
YNbO4 |
39.94 |
溶於H2SO4，HNO3 |
（續表2）
|
礦物名稱 |
物理性質 |
||||
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密度g∕cm2 |
硬度 |
比磁化係數×10－6cm3∕g |
介電常數 |
晶形 |
|
|
2氟碳鈰礦 |
4.72～5.12 |
4～5.2 |
12.59～10.19 |
5.65～6.96 |
三方晶系 |
|
獨居石 |
4.83～5.42 |
5～5.5 |
12.75～10.58 |
4.45～6.69 |
單斜晶系 |
|
磷釔礦 |
4.4～4.8 |
4～5 |
31.28～26.07 |
8.1 |
正方晶系 |
|
氟碳鈣鈰礦 |
4.2～4.5 |
4.2～4.6 |
14.37～11.56 |
|
三方晶系 |
|
矽鈹釔礦 |
4.0～4.65 |
6.5～7 |
62.5～49.38 |
|
單斜晶系 |
|
易解石 |
5～6.4 |
4.5～6.5 |
18.04～12.92 |
4.4～4.8 |
斜方晶系 |
|
鈰鈮鈣鈦礦 |
4.58～4.89 |
5.8～6.3 |
6.54～5.23 |
5.56～7.8 |
等軸晶系 |
|
複稀金礦 |
4.28～5.05 |
4.5～5.5 |
21.05～18.00 |
|
斜方晶系 |
|
黑稀金礦 |
4.2～5.87 |
5.5～6.5 |
27.38～18.41 |
3.7～5.29 |
斜方晶系 |
|
褐釔鈮礦 |
4.89～5.82 |
5.5～6.5 |
29.2～21.16 |
4.5～16 |
四方晶系 |
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【知識】稀土在催化劑中的應用
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- 發佈於：2013-02-21, 週四 17:05
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催化劑是一種能夠改變反應速度但自身不發生化學變化的物質。它不參與反應，但少量存在就能加快反應，即改變化學反應速度。稀土催化劑及助催化劑種類繁多，但目前形成產業化的只有石油裂化催化劑、汽車尾氣淨化催化劑及合成橡膠催化劑。
一、石油裂化催化劑
汽 油、柴油是工業和交通運輸中的重要動力燃料。這些產品是通過原油的加工煉製而得。原油是複雜的烴類混合物。用蒸餾的方法可把它分離為不同沸點的餾分，沸點 低於200℃的餾分為汽油，200～300℃為煤油餾分，300～350℃為柴油鎦分，350～500℃的為減壓餾分油。以上各種餾分油還需進一步加工精 制，方能得到成品油。通常用蒸餾的方法只能得到約30%的汽油和柴油。剩下的重質餾分油還可進一步加工，大分子的烴類通過熱裂化、催化裂化或加氫裂化，可 進一步獲得輕質油品。熱裂化得到的產品品質低，而加氫裂化費用高，只有催化裂化符合發展要求而得到廣泛的採用。催化裂化加工過程採用稀土沸石裂化催化劑 後，由於它的特異的催化性能，使催化裂化工藝發生了一場革命性的變化。
稀土在裂化催化劑中有很多作用。首先，稀土能增強催化劑活性和沸石的熱穩定性。其次，催化劑必須進行高溫蒸汽下的再生，以燒掉佔據沸石有效孔隙的越積越多的碳，稀土對此有重要作用。通過提高催化劑中稀土含量，還可產生其他重要影響。
在 石油工業中採用稀土分子篩催化劑進行石油裂化催化，可以大幅度提高原油裂化轉化率，增加汽油和柴油的產率。在實際使用中，原油轉化率由35%～40%提高 到70～80%，汽油產率提高7～13%。運用稀土分子篩催化劑進行石油裂化催化，具有原油處理量大、輕質油收率高、產品品質高、活性高、生焦率低、催化 劑損耗低、選擇性好等優點。
二、稀土汽車尾氣淨化催化劑
隨著汽車的普及和人們對汽車尾氣污染危害認識的加深。要求控制汽車尾 氣污染的呼聲越來越高。從上世紀60年代起美國、歐洲和日本就制定了嚴格的汽車排氣限制標準。我國於1983年也制定了汽車污染物排放標準和測量方法。國 家環保總局的檢測資料顯示，我國機動車每年排放的一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物和鉛化物等有害氣體2000多噸，汽車尾氣已經成為9個大中城市空氣污染 的主要來源。
在美國稀土應用最大的領域是用於作為汽車尾氣淨化催化劑，1995年汽車尾氣淨化催化劑的稀土用量為1.1萬噸，占當年稀土總用量的44%左右。
汽 車尾氣淨化催化劑是控制汽車尾氣排放，減少汽車污染的最有效的手段。用於汽車尾氣淨化的催化劑有多種，早期汽車尾氣淨化器使用普通金屬（Cu、Cr、 Ni），其原料豐富、成本低，但催化活性差、起燃溫度高、易中毒，現在已不使用了。後來，人們使用貴金屬（Pt、Pd、Ph等）作催化劑。具有活性高、壽 命長、淨化效果好等優點，目前歐美等國家普遍使用這種貴金屬催化劑，可由於這些貴金屬價格昂貴，有時淨化催化裝置占整車造價的十分之一，因此很難廣泛推 廣，而且為防止貴金屬催化劑鉛中毒，汽車需使用無鉛汽油。
含稀土的汽車尾氣淨化催化劑其特點是價格低、熱穩定性好、活性較高、使用壽命長。特別是具有抗鉛中毒的特徵，因而，受到人們的重視，在汽車尾氣淨化領域備受青睞。
汽 車尾氣中的有害成份主要有一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）。稀土汽車尾氣淨化催化劑所用的稀土主要是以氧化鈰、氧化鐠和氧化鑭 的混合物為主，稀土汽車尾氣淨化催化劑由稀土與鈷、錳、鉛的複合氧化物組成，是一類三元催化劑，具有鈣鈦礦、尖晶石型結構，氧化還原活性較高，其中氧化鈰 是關鍵成份。由於氧化鈰的氧化還原特性，能有效地控制排放尾氣的組分。淨化汽車尾氣的催化劑在汽車排氣管內，借助於排氣溫度和空氣中氧的濃度，對尾氣中的 CO、HC和NOx同時起氧化還原作用，使其轉化成無害物質CO2、H2O、N2。用於汽車尾氣淨化催化劑的載體通常有陶瓷、金屬蜂窩體、氧化鋁小球和金 屬網狀骨架等。稀土可作為陶瓷載體的穩定劑，也可作為活性組分。
三、合成橡膠用的催化劑
在化學工業中，稀土催化劑可以把石油提煉工業中的副產品乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴等迅速聚合成各種性能的橡膠，並達到同天然橡膠相同的性能。在合成氨工業中採用稀土催化劑可以將反應過程中的一氧化碳和副產物二氧化碳迅速轉化為甲烷。
上 世紀發展起來的高分子材料工業給人類社會帶來了巨大的物質文明，橡膠作為高分子材料的重要組成部分，具有其他材料不可替代的特殊性能，成為國民經濟和日常 生活中不可缺少的重要物質，橡膠就其來源而言，有合成橡膠和天然橡膠之分。目前，合成橡膠的產量及應用範圍都大大超過了天然橡膠，成為重要的合成材料品種 並獲得了迅速的發展。
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【知識】稀土的用途
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在冶金工業方面：稀土金屬或氟化物、矽化物加入鋼中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，並可以改善鋼的加工性能；稀土矽鐵合金、稀土矽 鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵，由於這種球墨鑄鐵特別適用於生產有特殊要求的複雜球鐵件，被廣泛用於汽車、拖拉機、柴油機等機械製造業；稀土金屬添加 至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理化學性能，並提高合金室溫及高溫機械性能。
在石油化工方面：用稀土製成的分 子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，因而取代了矽酸鋁催化劑用於石油催化裂化過程；在合成氨生產過程中，用少量的硝酸稀土為助 催化劑，其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中，採用環烷酸稀土－三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產品性能優良，具有設備掛膠 少，運轉穩定，後處理工序短等優點；複合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣淨化催化劑，環烷酸鈰還可用作油漆催乾劑等。
在玻璃陶瓷方 面：稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用於光學玻璃、眼鏡片、顯像管、示波管、平板玻璃、塑膠及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過程中， 可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用，降低玻璃中的鐵含量，以達到脫除玻璃中綠色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光學玻璃和特種玻璃，其中包括 能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X－射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性，並能使製品呈現不同的顏色和光 澤，被廣泛用於陶瓷工業。
在新材料方面：稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用於電子及航太工業；純稀土 氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用于微波與電子工業；用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體鐳射材料；稀土六硼化 物可用於製作電子發射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫熱電材料；近年來，世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物制 作的超導材料，可在液氮溫區獲得超導體，使超導材料的研製取得了突破性進展。
此外，稀土還廣泛用於照明光源，投影電視螢光粉、增感屏螢光粉、三基色螢光粉、複印燈粉；在農業方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產量增加5%～10%；在輕紡工業中，稀土氯化物還廣泛用於鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
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【知識】高釔和富銪混合稀土氧化物質量標準
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