釤（Sm）

1879年，波依斯包德萊從鈮釔礦得到的“鐠釹”中發現了新的稀土元素，幷根據這種礦石的名稱命名爲釤。

釤呈淺黃色，是做釤鈷系永磁體的原料，釤鈷磁體是最早得到工業應用的稀土磁體。這種永磁體有SmCo₅系和Sm₂Co₁₇系兩類。70年代前期發明了SmCo₅系，後期發明了Sm₂Co17 系。現在是以後者的需求爲主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高，從成本方面考慮，主要使用95%左右的産品。此外，氧化釤還用于陶瓷電容器和催化劑方 面。另外，釤還具有核性質，可用作原子能反應堆的結構材料，屏敝材料和控制材料，使核裂變産生巨大的能量得以安全利用。


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鉕（Pm）

1947年，馬林斯基（J.A.Marinsky）、格倫 丹寧（L.E.Glendenin） 和科裏爾（C.E.Coryell）從原子能反應堆用過的鈾燃料中成功地分離出61號元素，用希臘神話中的神名普羅米修斯（Prometheus）命名爲 鉕（Promethium）。

鉕爲核反應堆生産的人造放射性元素。鉕的主要用途有：

1、可作熱源。爲真空探測和人造衛星提供輔助能量。

2、Pm147放出能量低的β射綫，用于製造鉕電池。作爲導彈制導儀器及鐘錶的電源。此種電池體積小，能連續使用數年之久。此外，鉕還用于便携式X－射綫儀、製備熒光粉、度量厚度以及航標燈中。


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釹（Nd）

伴隨著鐠元素的誕生，釹元素也應運而生，釹元素的到來活躍了稀土領域，在稀土領域中扮演著重要角色，幷且左右著稀土市場。

釹 元素憑藉其在稀土領域中的獨特地位，多年來成爲市場關注的熱點。金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永 磁材料。釹鐵硼永磁體的問世，爲稀土高科技領域注入了新的生機與活力。釹鐵硼磁體磁能積高，被稱作當代“永磁之王”，以其優异的性能廣泛用于電子、機械等 行業。阿爾法磁譜儀的研製成功，標志著我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已跨入世界一流水平。釹還應用于有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加1.5～2.5%釹， 可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。另外，摻釹的釔鋁石榴石産生短波激光束，在工業上廣泛用于厚度在10mm以下薄型材料的 焊接和切削。在醫療上，摻釹釔鋁石榴石激光器代替手術刀用于摘除手術或消毒創傷口。釹也用于玻璃和陶瓷材料的著色以及橡膠製品的添加劑。隨著科學技術的發 展，稀土科技領域的拓展和延伸，釹元素將會有更廣闊的利用空間。


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鐠（Pr）

大約160年前，瑞典人莫桑德從鑭中發現了一種新的元素， 但它不是單一元素，莫桑德發現這種元素的性質與鑭非常相似，便將其定名爲“鐠釹”。“鐠釹”希臘語爲“雙生子”之意。大約又過了40多年，也就是發明汽燈 紗罩的1885年，奧地利人韋爾斯巴 赫成功地從“鐠釹”中分離出了兩個元素，一個取名爲“釹”，另一個則命名爲“鐠”。這種“雙生子”被分隔開了，鐠元素也有了自己施展才華的廣闊天地。

鐠是用量較大的稀土元素，其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。

1、鐠被廣泛應用于建築陶瓷和日用陶瓷中，其與陶瓷釉混合製成色釉，也可單獨作釉下顔料，製成的顔料呈淡黃色，色調純正、淡雅。

2、用于製造永磁體。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬製造永磁材料，其抗氧性能和機械性能明顯提高，可加工成各種形狀的磁體。廣泛應用于各類電子器件和馬達上。

3、用于石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中製備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。我國70年代開始投入工業使用，用量不斷增大。

4、鐠還可用于磨料拋光。另外，鐠在光纖領域的用途也越來越廣。


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鈰（Ce）

“鈰”這個元素是由德國人克勞普羅斯，瑞典人烏斯伯齊力、希生格爾于1803年發現幷命名的，以紀念1801年發現的小行星－穀神星。鈰廣泛應用于：

1、鈰作爲玻璃添加劑，能吸收紫外綫與紅外綫，現已被大量應用于汽車玻璃。不僅能防紫外綫，還可降低車內溫度，從而節約空調用電。從1997年起，日本汽車玻璃全加入氧化鈰，1996年用于汽車玻璃的氧化鈰至少有2000噸，美國約一千多噸。

2、目前正將鈰應用到汽車尾氣淨化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中。美國在這方面的消費量占稀土總消費量的三分之一强。

3、硫化鈰可以取代鉛、鎘等對環境和人類有害的金屬應用到顔料中，可對塑料著色，也可用于塗料、油墨和紙張等行業。目前領先的是法國羅納普朗克公司。

4、 Ce：LiSAF激光系統是美國研製出來的固體激光器，通過監測色氨酸濃度可用于探查生物 武器，還可用于醫學。鈰應用領域非常廣泛，幾乎所有的稀土應用領域中都含有鈰。如拋光粉、儲氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、鈰碳化矽 磨料、燃料電池原料、汽油催化劑、某些永磁材料、各種合金鋼及有色金屬等。


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鑭（La）

“鑭”這個元素是1839年被命名的，當時有個叫“莫桑德”的瑞典人發現鈰土中含有其它元素，他借用希臘語中“隱藏”一詞把這種元素取名爲“鑭”。從此，鑭便登上了歷史舞臺。

鑭的應用非常廣泛，如應用于壓電材料、電熱材料、熱電材料、磁阻材料、發光材料（蘭粉）、貯氫材料、光學玻璃、激光材料、各種合金材料等。她也應用到製備許多有機化工産品的催化劑中，光轉換農用薄膜也用到鑭，在國外，科學家把鑭對作物的作用賦與“超級鈣”的美稱。


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（1）用NaCl從離子吸附型礦石中提取稀土，是目前處理這種類型礦石的主要化學選礦方法之一。從采場運來的礦石，送進 一個長方形水泥池中浸泡，浸出液通 過池底的過濾層從排出口排出，浸渣用人工清除，浸出液在飽和的草酸溶液中沉澱，經過濾、濾液經石灰中和幷補加食鹽返回再用；濾餅即爲稀土草酸鹽，經灼燒、 水洗、再灼燒得混合稀土氧化物。該工藝目前存在的主要問題是浸渣含NaCl高，造成土壤鹽化。   

（2）硫酸銨法  用（NH₄）₂SO₄從離子吸附礦石中提取稀土，是最近幾年研究成功的一種方法。與NaCl法不同之處在于，用1%～2%的（NH₄）₂SO₄溶液浸泡礦石，隨後用草酸沉澱而獲得稀土草酸鹽，再經一次灼燒即可獲得含REO>90%的混合稀土氧化物，濾液經補加硫酸銨返回再用。與NaCl法相比，其浸渣不會造成土壤鹽化問題。

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根據稀土礦物與伴生脉石及其他礦物物理、化學性質的不同，稀土礦的選礦通常采用以下方法：

一、輻射選礦法

主要利用礦石中稀土礦物與脉石礦物中釷含量的不同，采用γ－射綫輻射選礦機，使稀土礦物與脉石礦物分開。輻射選礦法多用于稀土礦石的預選。目前，這種方法在工業上未廣泛采用。

二、重力選礦法

利 用稀土礦物與脉石礦物密度的不同進行分選。常用的重選設備有圓錐選礦機、螺旋選礦機、搖床等。采用重選主要使稀土礦物與密度低的石英、方解石等脉石礦物 分離，以達到預先富集或者獲得稀土精礦的目的。重選廣泛用于海濱砂礦的生産；在稀土脉礦的選礦中有時也用來作爲預先富集的手段。

三、磁選分離法

有 些稀土礦物具有弱磁性。可利用它們與伴生脉石及其他礦物比磁化係數的不同，采用不同磁場强度的磁選機使稀土礦物與其他礦物分離。在海濱砂礦的選礦中，常 采用弱磁選使鈦鐵礦與獨居石分離；也可以采用强磁選使獨居石與鋯英石、石英等礦物分離。在稀土脉礦的選礦中，爲了簡化浮選流程和節省浮選藥劑，有時也采用 强磁選使稀土礦物預先富集。隨著强磁技術的不斷發展，强磁選將越來越廣泛地用于稀土礦的選礦流程之中。

四、浮選法

利 用稀土礦物與伴生礦物表面物理化學性質的差別，采用浮選法使之與伴生脉石及其他礦物分離而獲得精礦，是目前稀土脉礦生産中廣泛采用的主要選礦方法。美國 帕斯山（Mountain Pass）稀土礦就是采用浮選法生産稀土精礦。在海濱砂礦的生産中，在用重選獲得重砂之後，也常常采用浮選法從重砂中獲得稀土精礦。

五、電選法

稀土礦物屬于非良導體，可利用其導電性能與伴生礦物有所不同，采用電選法使之與導電性好的礦物進行分離。電選常用于海濱砂礦重砂的精選作業。

六、化學選礦法

對 于以離子形態吸附在高嶺土或粘土上的稀土礦床。可充分利用稀土離子易溶于氯化鈉或硫酸銨溶液中的特點，采取先浸出而後沉澱的化學選礦方法予以回收。對于 易溶于酸或在高溫下發生相變的氟碳酸鹽稀土礦物，可先采用浮選方法預先富集，隨後采用化學選礦方法（酸浸或高溫焙燒）提純。


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我國風化殼淋積型稀土礦20世紀60年代末期首先在江西省龍南足洞發現離子吸附重稀土礦及尋烏河嶺離子吸附輕稀土礦後， 相繼在福建、湖南、廣東、廣西等南嶺地區均有發現，但以江西比較集中、量大。離子吸附型稀土礦是一種國外未見報導過的我國獨特的新型稀土礦床。經20多年 的研究，查明該類型礦分布地面廣，儲量大，放射性低，開采容易，提取稀土工藝簡單、成本低，産品質量好等特點。已探明工業儲量100萬噸（REO），遠景 儲量1000多萬噸。目前年生産含REO>60%混合稀土精礦1萬噸（REO）。

一、礦石性質

風化淋積型稀土礦系含稀土花崗岩或火山岩經多年風化而形成，礦體覆蓋淺，礦石較鬆散，顆粒很細。在礦石中的稀土元素80%～90%呈離子狀態吸附在高嶺土、埃洛石和水雲母等粘土礦物上；吸附在粘土礦物上的稀土陽離子不溶于水或乙醇，但在强電解質（如NaCl、（NH₄）₂SO₄、NH₄Cl、NH₄Ac等）溶液中能發生離子交換幷進入溶液和具有可逆反應。

二、稀土提取工藝及技術指標

（一）氯化鈉法

20 世紀60年代末期發現該礦床後，1970年即研究出“氯化鈉池浸法”工藝，它是20世紀70年代處理這種類型礦石的主要方法。從采場運來的礦石，送進一個 長方形的水泥池中浸泡，浸出液從池底的過濾層的排出口排出，浸渣人工清除，浸出液在飽和的草酸溶液中沉澱，過濾的濾餅即爲草酸稀土，經灼燒、水洗、再灼燒 得混合稀土氧化物。

（二）硫酸銨池浸法

氯化鈉浸礦法存在浸礦時間長， 氯化鈉濃度大，消耗量大，鈉離子共沉澱多，影響一次灼燒産品，純度只能達到70%，需對一次灼燒産品水洗脫鈉，再灼燒的複雜工藝，幷且浸渣（尾礦）中含有 大量氯化鈉，造成土地鹽化，污染環境。制定了用3%～5%硫酸銨溶液浸泡礦石、濾液草酸沉澱（由于草酸較貴，20世紀80年代末期已開始用碳酸氫銨代草酸 作稀土沉澱劑，現在已應用在部份廠礦中生産晶型碳酸稀土）。草酸稀土一次灼燒即可獲得含REO>90%的混合稀土氧化物，濾液補加硫酸銨返回再用。 與氯化鈉相比，硫酸銨浸礦能力强，用量少，銨離子沉澱少，灼燒時易揮發，浸渣不會造成土壤鹽化。

（三）原地浸出法

池浸法工藝技術及設備條件簡單，易操作，因而迅速發展，遍地開花。但是池浸法的最大缺點是生産1t氧化稀土，需開采的地表面積達200～800m²，采剝礦量大于1000m³，排放的尾砂量達800～1000m³， 造成表土和植被嚴重破壞，水土流失，環境污染和資源浪費，稀土總回收率只30%～40%。爲了克服這些缺點，早在1980～1985年，稀土地礦工作者就 提出了地浸法的設想，以後又經“八•五”科技攻關，形成了較系統的工藝技術，地浸法的主要內容就是不把含有稀土的礦石挖出拿走，而是在含有離子型稀土礦的 礦區或地段打井，通過地表注液井加入浸礦液，經過滲透和離子交換，有選擇地將礦石中的稀土離子浸出幷回收的工藝。溶浸液的回收有負壓抽液和水封堵漏法，前 者適應性較廣。收集流出的溶浸液用草酸或碳酸氫銨沉澱，得到稀土氧化物産品，稀土浸取回收率70%～75%，這樣地貌、地表和植被不遭破壞，稀土浸取與池 浸比較成本低1200～3000元/tREO。經過1990～1995年的科技攻關，地浸法獲得了成功。現成已在江西龍南等部分礦山得到應用。

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爲什麽“愛國者”導彈能比較輕易地擊落“飛毛腿”？爲什麽儘管美制M1和蘇制T-72坦克的主炮直射距離差距幷不大，但前者却總是能更早開火，而且打得更准？爲什麽F-22戰鬥機可以超音速巡航？……

這些“爲什麽”勾勒出當今軍事科技的巨大進步，也同時勾勒出了近20年世界的動蕩與衝突。針對每一個“爲什麽”，都有其具體而明確的答案。不過，從材料科學的角度,“稀土”能够一次性解决上述所有問題。

稀土的開發應用近幾十年來爲軍事科技提供了推力强勁的引擎。

海灣戰爭中那些匪夷所思的軍事奇迹，美軍在冷戰後局部戰爭中所表現出的對戰爭進程的非對稱性控制能力，從一定意義上說，正是稀土成就了這一切。

正 因如此，稀土的開發利用也孕育了巨大的危險。一方面，越來越多的國家、軍事勢力爲了獲得對對 手的非對稱性控制能力，而參與稀土爭奪與研發，孕育了軍備競賽的風險；另一方面，獲得這種能力的國家更傾向于以威脅或戰爭解决爭端。對此，中國作爲稀土儲 量世界第一的大國，有必要從源頭上爲這種軍備競賽降溫，嚴格限制稀土開采，立刻禁止稀土出口。

事實上，中國政 府對稀土開發不可謂不重視。早在上世紀50年代，周恩來總理就把稀土開發列入中 國第一個科技發展規劃。1975年,中國便成立了稀土領導小組，即便國務院機構幾多調整，但專門的稀土行業管理機構却一直得以保留。1991年，稀土被列 入國家保護礦種。從稀土保護的政策面來看，專門的機構，穩定的行業政策，國家一以貫之的總體控制，即便中國石油也沒有這樣的待遇。但是，稀土産業幾十年發 展的成果，基本上還停留在低水平賣資源的水平。

對于稀土生産的現狀，國土資源部從1999年以來進行過無數次 的清理工作，針對的問題包括濫挖 濫采、産能過剩、秩序混亂，采取的措施包括總量控制、炸毀非法礦井、沒收生産設備、司法介入、許可證、與基層政府簽訂責任狀、與礦山簽訂合同 書……2005年，商務部開始用稅收控制稀土出口。這些措施力度之强，持續時間之長，幾乎達到了管理部門的權力極限。

然 而亂象依舊。有人曾總結中國稀土有七大難解之謎：1.以産業政策爲導向的宏觀調控始終難以奏 效；2.調整産業結構和控制生産總量的政策一敗再敗；3.可持續發展開采無法實行；4.以統一規劃爲方針的加强管理措施難以實施；5.通過技術創新促進産 業升級的願望永遠只是願望；6.依靠聯合重組實現行業自律的對策無從下手；7.强化推廣應用從而提高産品附加值的目標至今達不到。

就在這樣的亂象之中，中國稀土可開采儲量從十多年前的占世界80%，降到了如今的52%。若繼續現有的生産經營模式，也許20到50年後，中國就將變成稀土小國。如果有一天，中國認識到稀土的價值，而希望從世界購買，那麽等待中國的就將是天價。

稀土

令武器更冷血

稀土是關係到世界和平與國家安全的戰略性金屬。爲什麽“愛國者”導彈能比較輕易擊毀“飛毛腿”導彈？這得益于前者精確制導系統的出色工作。其制導系統中使用了大約4公斤的釤鈷磁體和釹鐵硼磁體用于電子束聚焦,釤、釹是稀土元素。

爲什麽M1坦克能做到先敵發現？因爲該坦克所裝備摻釹釔鋁石榴石激光測距機，在晴朗的白天可以達到近4000米的觀瞄距離,而T-72的激光測距機能看到2000米就算不錯。而在夜間，加入稀土元素鑭的夜視儀又成爲伊拉克軍隊的夢魘。

至 于F-22超音速巡航的功能，則拜其强大的發動機以及輕而堅固的機身所賜，它們都大量使用稀 土科技造就的特種材料。比如F119發動機葉片以及燃燒室使用了阻燃鈦合金，這種鈦合金的製造據說是使用了錸；而F-22的機身就更加是用稀土强化的鎂鈦 合金武裝。否則，超音速巡航中，F119强大的動力足以摧毀它自己。

上述種種還只是窺豹一斑。事實上，凡稱得 上高技術的兵器幾乎無一沒有稀土的身影；更致命的是， 稀土往往集中在使這些武器化腐朽爲神奇的最關鍵部位。比如 “愛國者”除了制導系統，彈體控制翼面等關鍵部位也是用稀土合金；一些先進坦克的裝甲用稀土材料後，防彈性能更好；還有美國那些掌控戰場形勢的“千里 眼”、“順風耳”中用稀土科技造就的大功率行波管，這使得其工作更可靠，抗干擾性更强……

簡單說，相比傳統兵器，高技術兵器的優點在于其更方便、更靈敏、更準確、更容易操縱。這些提起來容易，但却集中體現了當今材料科學、電子科學以及工程製造的諸多最高成就。而這些成就的獲得,往往是源于稀土的某些特殊功能的發現和應用。

稀 土有工業“維生素”之稱，由于其具有優良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各异、品 種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他産品的質量和性能。比如大幅度提高用于製造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性 能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰後幾次 局部戰爭中壓倒性控制，以及能够對敵人肆無忌憚地公開殺戮，正緣于稀土科技領域的超人一等。


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