中国是全球最大的稀土生产和消费国，其稀土消费量已占据全球稀土消费的半壁江山。但是，稀土资源优势并不等于产业优势和经济优势，我国只是稀土资源大国和生产大国，还不是应用大国，更不是稀土强国。由于我国近20多年对稀土资源的过度开采，以及世界稀土新矿藏的不断发现，使我国的稀土储量占世界总储量的比重不断下降，我国稀土资源大国的优势正在逐渐削弱。在稀土生产方面，尽管我国的稀土分离技术达到世界领先水平，但存在着生产企业多、规模小，产业集中度低，产品结构不尽合理，且资源利用率低、能耗高、污染严重。产品附加值低，出口创汇值不高，我们还没有掌握稀土产品的定价权，特别是由于无序竞争、低价竞销，造成出口量越来越多，而价格却越来越低，让外国人从中渔利。另外与美国、日本等发达国家相比，我国在对稀土资源的利用方面差距很大。我国稀土主要是应用在传统领域中，应用在高新技术领域中还不到50%，特别是在稀土新材料领域，我国几乎没有自主知识产权。这些存在的事实已严重危害到我国稀土资源安全问题。制定和实施科学有效的资源安全管理对策，确保战略性资源的长期有效供给，对维持国民经济平稳健康发展是非常必要的。

我国稀土产业经过近年的快速发展，积极参与国际竞争，已确立了在世界上稀土生产量、出口量和消费量第一的地位。但是，稀土产业的快速发展并不能掩盖存在的严重问题，体现在：稀土资源掠夺性和破坏性开采、稀土资源流失严重、稀土价格缺乏主导权、环境污染、技术研发力量不足，高技术专利受制于人等。

一、稀土资源掠夺性和破坏性开采

尽管我国对稀土行业实行限量开采政策，但上世纪80年代以来，由于稀土价格比较高，大量国有资金涌入稀土行业，新建和扩建了一大批冶炼厂，再加上成千上万家民营企业一哄而上，造成国家对稀土资源开采管理上的失控。多数中小型稀土企业无证开采、越界开采、过量开采，乱采滥挖和“挑肥拣瘦”等现象十分严重。每年稀土实际开采量往往是国家下达的指令性计划的数倍，例如2007年，国土资源部给南方稀土企业下达指令性限额开采量是8000多吨，但统计数据却达到4.5万吨。目前稀土资源的现状已是千疮百孔地破坏性开采。

二、稀土资源流失严重

稀土资源大量无节制出口是造成我国稀土资源流失的重要原因。据统计，2005年我国产稀土产量为11.9万吨，占世界总产量的96%以上。由于我国稀土产品出口价格低廉，造就了一些国家的贪婪，例如，日本、韩国自身资源短缺，对稀土严重依赖于进口，中国稀土出口量的近70%都是这两个国家；稀土储量世界第二的美国，早早便封存了国内最大的稀土矿－芒廷帕斯矿，转而从我国大量进口。在稀土价格低迷的时候，一些国家大量购买，增加储备，例如日本从中国采购稀土矿以后，将其沉入海底作为战略资源库。西方发达国家的贪婪还表现在，它们不但通过政府拨款超额购进，存储于各自仓库中，还通过投资办厂等方式规避中国法律，逃避稀土出口配额限制，公开进行掠夺。仅包头市已有外国稀土企业10多家，其中不少企业收购稀土原料或初级产品后，稍做加工便运往国外，这种投资办厂实质是变相掠夺我国稀土资源。如按目前我国稀土企业的开采水平和出口规模，用不了多少年，我国将成为稀土资源纯进口国。据2005年底美国矿物部公布的数据，全球累计探明稀土工业储量为1.54亿吨，我国拥有的比重从早年的90%以上降为58%左右，资源优势大幅下滑。

三、我国稀土技术研发力量不足，专利技术受制于人，缺乏高附加值产品

我我国是稀土大国，却是稀土技术弱国，稀土产品深加工和后处理工艺、自主研发能力远落后于发达国家。我国稀土产品主要是永磁材料、发光材料、储氢材料和抛光粉等中低端产品，初级产品出口量占出口总量的75%，缺少高附加值产品，生产企业的利润只有1%～5%。国外企业采取附带自主开发的方式，用其稀土技术专利对我国进行覆盖和限制，给我国稀土产业科技创新和自主研发带来很大阻力。美国、日本、欧洲等发达国家掌握了稀土高技术材料的核心和关键技术，垄断了系列专利，利用其专利技术优势对中国稀土产业的发展进行扼制。专利不仅代表着技术，还意味着市场和利益，由于缺乏自主知识产权的专利技术，中国企业没有权利进行生产加工附加值高的产品，意味着国际市场的丧失，而西方发达国家却利用他国资源攫取着稀土产品生产的大部分利润。

四、稀土价格缺乏主导权

按国际定价惯例，一个企业或国家如果拥有某类产品的一半市场份额，就应具有市场价格的决定权和主导权。经济学上认为的，当某一势力对一种产品的供应量占有相对比例优势时，就会形成某种程度的垄断。如石油输出国组织（OPEC）在世界石油市场中的份额还不到50%，却能左右着石油的价格。但是，尽管中国拥有稀土储量、产量、消费量和出口量4个世界第一，却在世界市场没有主导权，甚至缺乏相应的话语权。什么原因造成如此现状？中国稀土出口量过大且秩序混乱，西方进口商同时和国内上百家稀土生产企业发生购销上的接触，人为诱导我国稀土供应商相互压价、恶性竞争，造成我国稀土产业全面亏损。2007年全球稀土供缺于求，这是自 2001年以来第一次出现这种情况。全球稀土供给下降10%，而消费却上涨了16%，供需缺口为5570吨。也正是2007年底到2008年5月，全国稀土价格出现了令人不可思议的“大跳水”：原矿从7.6万元/吨降到了6.4万元/吨，稀土的标志性产品氧化镨钕从每吨22万元一度下降至每吨13.5万元……仅仅半年时间，几乎所有的稀土原矿和产品都出现价格持续下滑现象。追究其价格下滑的原因，主要是一些国际大买家在低价时大量购进我国稀土产品，并作为战略物资储备起来，价格上涨时则停止采购使用库存，待再次降价时再行购进，这就逼着国内企业竞相降价出售。另外还有一定的恶性竞争因素。我国稀土资源主要集中在江西、内蒙古等省区，地理分布相对集中，但对外销售却很分散，出口稀土的企业达100多家，多家竞争的结果是竞相压价出口。目前“稀土”只是卖了个“土”的价钱！就象人参卖了个萝卜价！

五、稀土企业布局混乱

目前全国有稀土开采、冶炼等生产企业100多家，应用企业更是达1000多家，仅内蒙古就拥有稀土生产及应用企业80多家，分属冶金、有色、核工业等系统以及地方和民营企业，产业布局和竞争秩序混乱，给国外进口商规避配额限制以可乘之机。

六、监控管理困难

我国稀土资源产地大多位于边远山区，而矿产资源管理机构又大多在城市，这给监控管理带来了很大的难度：在既得利益的驱动下，乱采滥挖的中小企业抓住这一特点，采用迂回游击战术，巧妙地避开抑制性的稀土资源政策的管制，依然从自身利益出发从事生产活动，治理效果不佳。再则条块分割，多头管理，企业隶属关系复杂，加之一些地方的保护，有的相关部门违规或越权审批稀土项目，使得稀土行业直接取得了扩张性的效果。

七、稀土配额倒卖严重

为防止资源流失，督促产业升级，1998年以来，我国对稀土产品出口开始实施配额管理制。但随着稀土的需求日益扩大和配额总量的减少，出口配额炙手可热，部分获得配额较多的企业为牟暴利，存在违规倒卖配额、代理出口等不法行为，扰乱了出口秩序。除了各级政府机构管理不善，一些企业的行为不端更是问题存在的根源。

八、稀土开采造成严重的环境污染对稀土矿的乱采滥挖

稀土乱采滥挖，以及“三废”问题，造成地下水严重污染，大量耕地荒芜。而且由于稀土矿伴生大量放射性元素“钍”，因此稀土矿开采的环境问题也严重于一般矿床的开采。白云鄂博地区大量稀土矿的尾矿坝分布在黄河附近，一旦出现地震或者大规模降雨将致使尾矿坝决堤，尾矿流入黄河后，大量放射性废物将进入黄河水源地，带来的生态灾难是我们不能想象的。


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稀土中间合金是我国最主要的稀土产品之一，它在钢铁中的应用是我国稀土中间合金最大的应用领域。随着钢铁工业对稀土中间合金需求量的日益增加，开发价廉物美的稀土中间合金，是稀土中间合金工业今后的发展趋势。

（1）选用稀土品位高的稀土精矿作原料我国稀土中间合金工业从采用含REO4%～6%的大高炉渣改为采用含REO10%～15%的富稀土中贫铁矿除铁渣为原料，使合金的技术经济指标有了大幅度的改善，采用精料（REO25%）对冶金工业来说是提高经济效益的必由之路，尽快让我国的主要合金生产厂都用上稀土品位高的精矿，是提高我国稀土中间合金产品在国际市场上竞争能力的有效措施。

（2）选择经济合理的冶金流程碳热法是世界上生产稀土铁合金的主要流程，大量实践证明，对大规模生产来说，它是经济合理的流程，我国在20世纪70年代的碳热法生产实践由于稀土原料品位太低而告失败。在稀土精矿大量问世后，应该通过试验重新评价这一流程，以便给稀土中间合金工业带来的经济效益。

采用熔渣入炉，或熔渣与液态硅铁在摇包中快速反应冶炼合金，是节省能源的好办法。溶渣入炉早在1966年就进行过试验，试验证明高炉熔渣经过11m长的渣槽（其中5m为水冷渣槽）注入电炉仍能保持一定的流动性，入炉后只需短时间送电提温或直接加入硅铁即可进行还原精炼。1987年用炉渣入炉生产含PE30%的合金，比冷渣入炉节电30%，提高生产效率15%～20%。采用熔渣入炉需慎重选择比渣炉或混渣炉。20世纪60年代曾有人建议用全水套鼓风炉熔化块状冷渣。鼓风炉的热效率一般在60%～70%，适宜处理块状料，风口区每昼夜熔炼能力为100～150t/m2。用焦碳代替电能来化渣对我国大多数地区是可取的。60年代后期曾作过鼓风炉化渣的试验，在渣中配入适量石灰石，使炉渣入电炉就可炼合金。

熔渣与液态硅铁在摇包（或其他合适炉子）中快速反应冶炼合金的设想，尚未进行过试验，有待证实。

（3）生产多规格、多剂型的合金产品合金产品的系列化应该包括针对不同的应用领域、不同的使用条件、不同的技术装备提供相应的有特色的稀土中间合金，合金的化学成分要因地制宜，剂型也应多样化。近年来，由于稀土国入法的改进，对粉、包芯线、压块等形式供货提上了日程，国内也不断有商品上市，应该把这些规格逐步纳入标准，使生产稳步发展。

稀土中间合金工业的发展必须依靠技术进步，对科技的投入终将在生产中取得巨大的经济效益。改进工艺、降低消耗、稳定质量、开发适销对路的新产品，是我国稀土中间合金工业的发展方向。


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一、稀土磁性材料：三方面引领潮流

稀土永磁主要是指钕铁硼系永磁材料、钐钴永磁材料和稀土铁氮系永磁材料。钐钴永磁是最先发展起来的一种稀土磁性材料，具有高居里温度、高矫顽力特点，因含有昂贵的战略金属钴使其发展受到很大限制。目前用量维持在600～700吨，主要应用于军工领域；钕铁硼永磁发明于1983年，正值电子计算机、办公自动化、家电产品普及和微型化的关键时刻，迫切需要强力磁体，钕铁硼不仅磁性能高，而且价格低廉，它的问世给磁体带来了革命性变化，同时使全球计算机、通讯等产业得到了飞速发展，目前是稀土磁性材料的主力军，09年产量9.4万吨（全球1.44万吨）；稀土铁氮永磁主要指2:17型钐铁氮化合物及我国杨应昌原始发明的1∶12型钕铁氮化合物，同时具有较高的磁性能和耐蚀性，由于工艺问题，目前应用较少。

我国的钕铁硼应用分高科技用途、传统用途和低挡用途。高科技用途包括MRI，VCM，DVD/CD存储器，CD拾音器，电动自行车（EB）和电动助力车（EAV）等，这部分用量增长最快，占我国钕铁硼磁体消费的50%左右，近年来是拉动钕铁硼磁体消费的主要动力；传统领域的应用包括扬声器、磁分离器和磁化器包括用于油田和石油工业的脱蜡器，每年用量较为稳定，约占我国钕铁硼消费的30%；低牌号用途主要是在浙江慈溪等地生产的服装、箱包用的磁性纽扣或家具上门吸等，在此方面的用途所占比例正逐渐降低，但绝对量仍逐年增加，因为它作为废料回收利用，仍有一定的生命力。

我国磁体生产主要集中在江浙、山西、京津、包头和江西地区，09年我国钕铁硼磁体产量在9.4万吨左右，其中出口约占20%。从钕铁硼在高科技领域的消费结构看，增长最快的是电动自行车（EB）和电动助力车（EAV），以DVD/CD存储器和CD拾音器用磁体主要供给国外用户。另外，电动自行车已成第十大家电下乡品种。由于电动自行车的驱动是钕铁硼电机，由于电动自行车的成本比摩托车低很多，农村用户庞大，未来钕铁硼在这上面的应用仍能保持较快的增长。

钕铁硼“质”和“量”之飞跃将被引爆：钕铁硼的传统应用目前没有衰退，而随着低碳经济的到来，新的应用领域正在形成，下面三个方向以后会引领钕铁硼的消费：

1、风力发电：在目前装备的各类风力发电机组中，永磁风力发电机因其效率高、体积小、可靠性高、结构简单等特点，成为风力发电机的首选。使用稀土永磁材料，能使发电机的效率从普通电机0.50提高到0.85以上，同时采用永磁发电机，还可做到风力机与发电机的直接耦合，省去变速箱，从而提高可靠性，减小系统噪声，降低维护成本。2008年，我国新增风电机组5130多台，装机容量630万千瓦，总装机容量连续第四年翻番增长，全国累计装机容量已达到1221万千瓦。预计到2020年我国风电有望实现1亿千瓦装机容量，按照每台1MW级永磁风力发电机需用钕铁硼0.6～1.5吨计算，约消耗钕铁硼6～15万吨，这为钕铁硼永磁材料今后的应用提供了极其广阔的空间，可以预见，风力发电将成为钕铁硼的应用的一大新的领域。

2、新能源汽车：经济危机下，为顺应节能环保的大势，各国政府不约而同地选择了新能源产业作为刺激经济走出危机的契机，将新能源产业从酝酿期推向了加速期的临界点。中国新能源汽车产业得到国家政策多方面扶持。未来3年（2009～2012）国家将投入数百亿美元，力争到2012年全国新能源汽车市场份额占到汽车市场的10%。由于永磁同步电机的能效利用率极高，所以它们被用于HEV，每辆车需要高性能钕铁硼约7公斤。仅丰田公司“普锐斯”混合动力汽车的今年产量就将达到100万量，由此可见，钕铁硼磁体市场必将因汽车用途而迅速扩大。

3、无刷直流电动机：目前在日本和欧美等国变频空调已经成为空调行业的技术平台，98%左右的空调均为变频空调，但我国目前应用较少。变频空调由于具有舒适、节能等特点，势必成为未来的一种趋势。目前，变频空调压缩机驱动电机为单相异步电动机或直流电机，因为异步电动机存在转差损耗，直流电机电刷的存在使得其故障率高、使用寿命低，所以异步电动机和直流电动机都不是空调压缩机的理想部件。永磁无刷直流电动机(BLDCM)是新一代高性能的驱动电机，很好地克服了这些缺点，一方面永磁无刷直流电机本体具有交流电动机的结构，同时又有直流电动机的速度调节性；另一方面BLDCM为永磁励磁，减小了定子无功电流，提高了功率因数。永磁无刷直流电动机将被广泛运用于空调机、空气压缩机、风机等家用电器领域。由于我国空调市场巨大，变频空调的发展，必将为永磁开拓一个新的应用领域。

因此，随着新的应用领域不大开发，预计未来5年钕铁硼行业全球仍将保持15%的增速，而我国有望将保持20%的增速。

二、稀土发光材料：照明节能引领新机遇

稀土发光材料是利用铕、铽、钬、铒、铥等元素的独特光电性质，制造出的具有发光效率高、节能、环保、寿命长等一系列优良性能的发光材料。应用范围涉及稀土节能灯、显示、光电器件、现代医疗电子设备等多个领域，是现代绿色照明产业的关键基础材料。2009年，我国共生产各类稀土荧光粉约7200吨，居世界第一。

三基色荧光灯（节能灯）约占稀土发光材料的75%，是目前主要发光材料的主要应用领域，由于三基色荧光灯可比白炽灯节电70%－80%，而且具有高显色性、高光效、长寿命、节能环保等优点，因此具有广阔的市场前景。近年来欧盟、美国、澳大利亚、加拿大、中国台湾、日本及韩国等国家和地区相继开始推行禁用白炽灯计划，出台补贴政策推广节能灯以减少能源消耗。2009年7月24日，发展改革委与联合国开发计划署(UNDP)、全球环境基金(GEF)签订“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”项目，计划三年内逐步淘汰白炽灯，推广普及节能灯。

2009年我国稀土三基色荧光灯产量超过30亿只，若80%的白炽灯被替代，每年还需增加约30亿只稀土三基色荧光灯，合计年均需要荧光粉约1万吨，到2015年合计需要稀土三基色荧光粉约6万吨。可见，随着世界各国对环保节能问题日益重视和绿色照明理念的深入人心，我国节能灯产业将迎来新的发展机遇，稀土发光材料亦将迎来新的发展时机。

稀土发光材料生产企业：目前我国各类稀土发光材料生产能力已达到10000吨左右，主要的稀土发光材料生产企业有广东江门科恒实业有限公司、大连路明发光科技股份有限公司、陕西彩虹荧光材料有限公司、杭州大明荧光材料有限公司、常熟市江南荧光材料有限公司、浙江衢州国光照明有限公司、江苏天彩科技材料有限公司、无锡新威荧光材料有限公司、厦门通士达新材料有限公司、上海跃龙新材料股份有限公司、四川新力光源有限公司、广州有色院、有研稀土新材料股份有限公司、内蒙古天彩稀土发光材料有限责任公司等。其中，江门科恒实业有限公司是目前国内规模最大的稀土三基色荧光粉生产企业，年生产能力达到1440吨。大连路明是我国最大的稀土长余辉发光材料生产企业，年生产能力约为1000吨。此外还有欧司朗（中国）照明有限公司三基色荧光粉生产能力将达到2000吨，厦门钨业公司年产1050吨稀土三基色荧光粉将于近期试车。江西稀有稀土金属钨业集团有限公司年产1500吨稀土三基色荧光粉。

稀土储氢材料：应用量或将迅猛上升

镍氢电池在电动工具和电动汽车领域正显示出巨大的发展前景。最近几年的汽车市场上，混合动力汽车的发展前景受到各方面的一致看好，各大合资和本土汽车厂商也纷纷推出混合动力汽车车型和开发计划，国家发改委于2008年初适时地为在服务于奥运的奇瑞A5、一汽奔腾等混合动力汽车颁发了“准生证”，同时加紧制定混合动力汽车的鼓励政策和相关标准，鼓励混合动力汽车的发展。随着技术的进步和厂商针对性的推广，中国混合动力汽车市场的大门将逐渐打开。

专家预计2010年左右中国混合动力汽车市场将迎来井喷式增长，年均增长率将达到12%。2010年全年，预计电动汽车生产量将超过800万辆，其中混合电动汽车占95%。2009年，我国稀土储氢材料产量达到19000吨，比2000年的1200吨增加了16倍，应用稀土量达7900吨，占到全部稀土应用量的11%。未来应用量或将迅猛上升。

稀土储氢材料生产企业：目前我国储氢材料合计产能在2万吨以上，主要有珠海金峰航电源科技有限公司、厦门钨业股份有限公司、内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司、辽宁沈阳鑫普新材料有限公司、包头三德电池材料公司、甘肃稀土集团有限责任公司、赣州华京稀土新材料有限公司、中山市天骄稀土材料公司等。

另外，江西江钨浩运科技有限公司年产5000吨稀土储氢材料的生产线，厦门钨业股份有限公司新增2000吨稀土储氢材料的生产线目前正在建设中。

三、稀土抛光材料：产业发展正积极推进

稀土抛光粉广泛应用于显示器、玻璃、光学器件、电子元件的抛光，特别是近年来随着液晶显示器的产业兴起，高性能液晶抛光粉得到了快速发展，2008年，世界稀土抛光粉用量约为20000吨，其中液晶液晶显示器用抛光粉用量达到了8000吨，；2008年我国共生产稀土抛光粉约7900吨，其中液晶抛光粉产量约3260吨。

据有关专家估计，随着世界稀土抛光粉需求的进一步增长，包头、四川、江西等稀土资源正在积极推进稀土抛光粉产业的发展，预计2010全年，我国稀土抛光粉的年生产能力将达到2万吨。

稀土抛光材料生产企业：目前我国稀土抛光粉合计产能超过15000万吨，主要生产企业有包头天骄清美稀土抛光粉有限公司、甘肃稀土新材料股份有限公司、包头罗地亚稀土有限公司、宜兴兴威利成稀土有限公司、上海华明高纳稀土新材料有限公司、上海福纳稀土新材料有限公司、成都君臣科技有限责任公司等。

稀土催化材料：总消费需求将惊人瞩目

稀土催化材料具有良好的助催化性能，已形成石油化工催化剂、汽车尾气净化催化剂、柴油清洁添加剂、天然气催化燃烧材料、有机废气净化催化剂、固体氧化物燃料电池（SOFC）催化材料以及合成橡胶稀土催化剂等多种产品，成为石化、环境、能源、化工等催化应用领域不可或缺的重要组分。

石油化工裂化催化是稀土目前稀土催化剂最主要的应用领域。2009年，我国原油加工量37460万吨，使用的FFC稀土分子筛催化剂消费稀土约7500吨。据专家预测，2015～2020年，我国原油加工量将保持在5亿吨以上的规模，用于FCC催化剂的稀土用量将超过10000吨。

稀土除用于制造石油裂化催化剂外，在汽车尾气净化催化领域也已得到了广泛应用。采用稀土作为助催化剂，可以有效提高催化剂的性能并减少贵金属的消耗量。自美国于20世纪70年代中期推行汽车净化催化剂的应用以来，目前已有40多个国家实施了排放控制法。2000年欧洲制定欧Ⅱ标准，对一氧化碳、氮氧化物等排放规定的具体标准，到2005年实施欧Ⅳ标准时，上述排放物允许数量又下调了40%～50%。随着环保法规对汽车尾气排放日益严格的控制，稀土汽车尾气催化剂市场将进一步扩大。2009年，我国各类车用尾气净化催化器产量为1300万套，消耗稀土约3300吨。其中，汽车尾气净化器960万吨。据专家预测，2015年我国汽车产量将达到2000万辆，2020年将超过2500万辆，我国汽车尾气净化器市场需求量至少在2000万套以上，对稀土催化材料的消费需求将超过5500吨。

此外，随着燃料电池、天然气催化燃烧、水污染治理、空气净化等领域对稀土催化材料需求的大幅度增加，2015～2020年，我国稀土催化材料总消费需求将超过17000吨。


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稀土在冶金工业方面：稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、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，其处理气量比镍铝催化剂大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，可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显象管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃，其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X－射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以减轻釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被广泛用于陶瓷工业。在新材料方面：稀土钴及钕、铁、硼永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，被广泛用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业；用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃，可作为固体激光材料；稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；近年来，世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料，可在液氮温区获得超导体，使超导材料的研制取得了突破性进展。此外，稀土还广泛用于照明光源，投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉；在农业方面，向田间作物施用微量的硝酸稀土，可使其产量增加5%～10%；在轻纺工业中，稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。


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熔盐电解精炼法提纯金属是将金属在一定的熔盐体系中经电解除去杂质提纯金属的方法。电解精炼法提纯稀土金属周期短，对除去某些杂质有明显效果。

电解精炼过程中，以杂质较高的稀土金属为阳极，研究得最为透彻得是金属Gd[16]，最初含有810μg/gO和920μg/gTa。进入LiF-GdF3电解槽并用He气保护，H、O、N和Al、Fe、Ta等金属杂质经过电解精炼后含量明显下降，但C含量仍维持不变，F含量略有增加，经电子束熔炼脱除。电解精炼除Ta尤为合适。图1为电解精炼金属钇的装置示意图。用粗金属钇作阳极，用镍衬或钨坩埚做电解槽。电解质组成cm2，槽压为0.4～0.6V，电解后针状或片状的金属钇沉积在阴极上，然后将这种金属在880℃下进行真空蒸馏，除去金属上附着的盐类后熔铸成钇锭。



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稀土元素是从比较稀少的矿物中发现的，“土”原指不溶于水的物质，故称稀土。英文Rare Earth Element(简写RE或R）。

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。你若想用中文呼唤这个家族的某个成员，不用管那贴在一旁的“金”，直接喊边上的“名”，包你八九不离十。

稀土是一个神奇的家族。天然的稀土元素常常是结伴同行，人们必须想方设法才能把它们分离。人类在认知稀土的早期，常常在得到某种稀土元素时，却 不知道还有别的“顽皮”的元素隐藏其中，或者无法将不愿分手的伙伴分开。比如“镧”就是在“铈”中发现的，它的名字“La”就是希腊语“隐藏”一词的缩 写。 “镨钕”在希腊语中意为“双生子”，“镨钕”是在“镧”中间发现的，而40年以后，它们才得以被分离成两个元素，所以一个就叫“镨”，另一个则取名 “钕”。还有，“钐”是在“镨钕”中发现的，“钆”又是在“钐”中发现的……。

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。


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（一）稀土加入到有色金属中的主要作用

稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径，加入到有色金属及其合金中，可细化晶粒、防止偏析、除气、除杂和净化以及改善金相组织等作用，从而达到改善机械性能、物理性能和加工性能等综合目的。

由于稀土金属的净化、调质作用，对这些有色金属都能起到细化晶粒，提高再结晶温度，从而对铸造合金能显著地改善工艺性能，对变型合金能显著地提高加工性能；对镍、钴基的耐热合金能提高抗氧化和抗高温腐蚀的能力，对超硬合金可以改善韧性和耐磨性。这些性能的改善，都显著地提高了生产企业及使用单位的经济效益，并能为国家减少这些宝贵资源的消耗。

（二）稀土在有色金属中的应用

1、稀土在铝电线、电缆中的应用

目前我国的稀土铝导线主要有高强度稀土铝合金电缆，成份为Al－Mg－Si－RE，用于高压输电线路，它的抗拉强度达到26kg/mm2，弧垂性能和弯曲性能好，使用寿命长。高导电铝电线，成份为Al－RE，稀土的加入量为0.15～0.3%。在较高温度下（＜150℃）使用的高导电稀土铝导线其成份为Al－Zr－RE，其载流量为纯铝线的1.6～2.0倍，用作大电流导线。每年生产的稀土铝电缆、电线不仅满足国内市场的需求，还大量出口，经济效益显著。稀土铝高导电电线和稀土铝合金电缆线产量预计1999年将达到50万吨左右，稀土消费量在1000吨左右。

2、6063稀土铝合金及应用

这是一种最常用的变形合金，多用于工业和民用建筑，其成份（%）为Mg0.67～0.70，Si0.45～0.48，Fe0.20～0.21，余为铝。在该合金熔炼过程中加入0.20～0.25%的稀土金属，抗拉强度提高24%，挤压速度提高0.5倍，成材率提高3%，并改善了表面质量。增加了耐蚀性和着色性。另外还有添加稀土的Al－Si－M(M=Cu,Mg,Mn)合金用于制造汽缸缸体和活塞。

3、稀土锌铝热镀合金

为防止钢材腐蚀，通常用Zn－Al热镀合金（Galfan）比镀锌具有更好的加工成形性和耐腐蚀性，但锌耗较高，耐蚀性也有待改善。近年Zn－Al－Mg－RE热镀合金开发成功并投入生产。这种稀土热镀合金的流动性、耐蚀性、镀层的形成性能都优于锌和Zn－Al合金。

4、稀土铜耐磨合金

一般轴瓦材料用锡青铜（即巴氏合金），但价格较贵。稀土耐磨铅青铜合金（RPH）的使用寿命是巴氏合金的1.5倍，而吨成本比后者又降低了5000～6000元。目前已在纺织机械中使用。

5、稀土硬质合金

硬质合金用于金属切削、钻头、模具等方面，其硬度大、强度高，但抗弯性差、易打损。稀土添加剂同粘结剂与硬质相WC、TiC一起球磨钛，制备硬质合金原料粉，再经压型烧结工艺过程生产的硬质合金，抗弯强度提高约15%，硬度提高0.5RHA，使用寿命提高一倍以上。

6、稀土镁合金

稀土镁合金比强度高，对减轻飞机重量，提高战术性能具有广泛的应用前景。中国航空工业总公司研制的稀土镁合金包括铸造镁合金及变形镁合金约有10个牌号，很多牌号已用于生产，质量稳定。稀土元素在镁合金中溶解度大，因而有明显的热处理强化作用。在铸造和变型镁合金中加入金属钕、钇显著地提高强度和工艺性能。目前已工业生产的铸造镁合金有ZM2、ZM4、ZM6；变型稀土镁合金有BM6、BM25。另外稀土镁合金在医学工程上的应用也在研究中，目前该材料正在做医学生物实验，有望用稀土镁合金作为人工骨接材料代替现用金属夹具，减少病人第二次取出夹具的手术，这又将开辟稀土镁合金一个新的广阔的应用天地。

（三）稀土在有色金属中的应用发展现状

稀土在有色金属及合金中应用开发潜力大，但开发的深度和广度不够。目前稀土在有色金属及其合金中应用研究表明，对加入稀土元素有明显效果的有铝、铜、镁、钛、钼、镍、钴、钽、铌及铂族金属等，稀土金属在这些有色金属及合金中的添加量通常不少于0.5%，但产生的效果极为显著。

目前除稀土在铝导线和少部分铝合金上的应用开发达到工业化规模外，在其它有色金属及合金中的应用，还未达到工业规模。我国生产的稀土铝电缆年产约30万吨，稀土在有色金属中的用量呈逐年递增的趋势，1991～1997年我国稀土在有色金属中的用量见表4。

表41991～1997年我国稀土在有色金属中的用量（REO，吨）

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铸铁是高碳硅铁合金的通称，其碳含量在1.8～4.5之间，铸铁以碳在合金中的分布状态可分为灰口铸铁、球墨铸铁、珠光体铸铁、可锻铸铁和白口铁。我国从60年代中期开始研究稀土与铁的作用机理和处理工艺，先后解决了稀土球化剂、孕育剂的冶炼制备、稀土加入方法等问题。目前稀土处理的铸铁主要分三大类：球铁件、蠕铁件和高强灰铸铁件以及稀土处理的合金铸铁件。

（一）稀土加入铸铁中的主要作用

变质作用：突出表现为使片状石墨变成球状石墨。石墨球化可以减少应力集中，并细化铸态组织，改善非金属夹杂物的形状和分布，有利于材质性能的提高，因而稀土球铁具有高于灰铸铁的机械性能，其抗震性、耐磨性和切削加工性能比钢还好。

净化作用：铁水中经常含有氧、硫等有害杂质，这些杂质会使铸件产生气孔、裂缝，并形成夹渣，使材质的强度、韧性和塑性降低。而稀土元素与硫、氧的结合能力强，生成难熔化合物，在铁水中能起脱硫除氧作用。同时稀土还能消除铁水中有害元素如Pb、Zn、Bi等的不良影响。

改善铸造性能：稀土加入铁水中能显著的提高铁水的流动性，并减少偏析和热裂等铸造缺陷。

（二）稀土铸铁发展现状

目前，我国年生产稀土铸铁约150万吨，其中球铁管30万吨。稀土在铸铁中的消费量占我国稀土消费总量的25%。1991～1997年稀土在铸铁中的用量见表3。

表31991～1997年稀土在铸铁中用量（REO，吨）

稀土铸铁主要应用于冶金行业的轧辊、钢锭模；汽车及拖拉机行业的曲轴、气缸体、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、气的管线和暖气片。我国稀土铸铁的产量自1993年以来均以9%的年增长速度递增，1998年产量在110万吨左右，其稀土用量为3800吨，占国内稀土总用量的1/4左右，已成为国内稀土应用最大的领域。


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稀土在钢中的应用有近30年的历史，经过对稀土金属在钢中作用规律和机理的研究，搞清楚了稀土 在钢中的作用；通过添加工艺方法的实验研究，掌握了稀土加入的工艺条件、添加稀土金属的品种和加入量。至八十年代末期，稀土在钢中的应用已没有技术方面的 障碍。我国稀土钢产量从1985年的11万吨增长到1997年的近60万吨，品种80多个。仅武钢一家，“八五”期间就生产了160万吨稀土钢，创造经济 效益3.2亿元，社会效益18.3亿元，节约外汇5000万美元。

稀土加入钢中，可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，在某些钢中还能有微合金化的作用，稀土能够提高钢的抗氧化能力，高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。

（一）稀土加入钢中的主要作用

净化作用：钢中加入稀土，可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫，形成稀土化合物。这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中，从而使钢液中的夹杂物减少，钢液得到净化，这就是稀土对钢的净化作用。

细化组织：由于稀土在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高，在钢液凝固前析出，这些细小的质点，可作为非均质形核中心，降低结晶过程的过冷度，因此，不但可以减少偏析还可细化钢的凝固组织。

对夹杂物的形态控制：钢中加入稀土后，硫化锰将被在高温塑性变形能力较小的稀土氧化物或硫化物取代，这些化合物在轧制过程中不随钢一起变形，仍保持为球状，它们对钢的机械性能影响较小，所以钢中加入稀土可以提高钢的韧性，改善钢的抗疲劳性能。

在耐大气腐蚀钢中加入稀土，使钢的内锈层致密，而且与基体的结合力变强，不易脱离，可以阻止大 气中O2和H2O的扩散，从而降低了腐蚀速度，加稀土的钢的耐腐蚀性比不加稀土的钢提高0.3～2.4倍。在MnNb系低合金高强度钢中加入稀土可以显著 改善钢的冷弯性能、冲击性能、低温冲击性和耐磨性，大大改善了钢的加工性能并提高其使用寿命。在铁路钢轨中加入稀土，可显著提高钢轨的耐磨性、抗剥离性， 经多年使用证明钢轨寿命提高1.5倍。

（二）我国主要稀土钢种

我国稀土处理钢有80多个牌号，年生产总量60万吨。但大量应用稀土的钢种只有十几种，主要钢 种包括铜磷系耐大气腐蚀钢、锰铌系列低合金高强度钢、X系管线钢、铌稀土重轨钢，此外还有齿轮钢、轴承钢、弹簧钢、模具钢、工程机械用钢、低碳微合金深冲 钢、不锈钢和耐热钢等。耐蚀低合金钢，经过稀土处理耐蚀率提高近10倍。用它制成的耐候货车使用寿命提高1倍，返厂进行大修的周期由6年延长至10年。 1988年武钢生产了18万吨09CuPTiRE钢，可制造车皮2万辆，直接获利润4383万元，吨钢利润为243元，节省车皮的维修费用1.7亿元，而 二次效益（用户效益）为944元/吨钢。

目前稀土钢新品种的开发，取得了重大成绩。包钢、北京钢铁研究总院、铁道部科研院联合研制的稀 土铌重轨，耐磨寿命比U74、U71Mn重轨提高50%以上，1997年通过了冶金部和铁道部的联合鉴定，成为我国重轨的主要升级换代产品。另外，经二年 的铺轨试验，攀钢和武钢生产的加稀土的管线钢，性能优异受到了石油部门的青睐。目前我国主要稀土钢种用途及生产厂家见表1。

表1  我国主要稀土钢种

（三）钢中加入稀土的主要方法

钢中稀土加入方法以喂丝法为主，其次是稀土金属棒吊挂法，包内加入稀土硅铁合金法及包内喂入稀土硅铁合金包芯线法。各厂因钢种、浇铸工艺和设备不同选择合适的方法。

在稀土喂丝机的研制方面，包钢稀土研究院和武钢二炼钢厂等单位取得了长足的进步。稀土丝、棒和 稀土硅化物合金、稀土硅铁包芯线产品较好地满足了各钢厂生产稀土钢的需要。钢中加稀土的设备不但投资少，而且还能获得明显的经济效益和社会效益。以喂丝法 为例，一台喂丝机仅5万元，稀土加入量吨钢费用不超过40元，而效果却是事半功倍，能使钢材的横向冲击韧性提高一倍，改善热加工性能，从而提高成材率。

（四）稀土钢的发展趋势

最近国家冶金工业局制定了稀土在钢冶炼中的应用近期目标和远景规划，预计到2000年稀土处理 钢产量将达到300万吨，保守估计1999年全国各类稀土钢产量将达到90～150万吨，稀土应用量将达到500～850吨，将超过1998年的 1.3～2.3倍。1991～1997年稀土在钢中消费量见表2。

表2  1991～1997年我国稀土在钢中消费量（REO，吨）

包头市是国家钢铁工业基地之一，是世界著名的稀土之乡，其稀土生产的主要原料来自白云鄂博铁矿。随着世界稀土市场的不断扩大，包头市的稀土产业蓬勃发展， 有着从稀土采矿、选矿到稀土冶炼、分离提纯、应用等工艺技术路线和较完整的稀土工业体系，并在不断完善，为繁荣包头经济和世界稀土事业做出了贡献。但在发 展中也存在环境污染问题，尤其是近几年来随着生产规模的扩大，多数企业产品为稀土中、上游产品，且污染防治设施不完善和污染治理技术落后，在生产过程中产 生了大量的“三废”，污染了周围环境和饮用水安全，制约了稀土产业的持续、健康发展。

一、稀土冶金工业生产的“三废”来源

稀土冶金工业生产的“三废”指除了生产出各种形式的稀土产品以外，伴随产生一定数量的“废弃物”，即废气、废水、废渣。这些废弃物中，往往含有对生物有害 的物质。如果不处理而任意排放，就会造成对周围环境的污染。因此，限制或缩小“三废”中有害物质的扩散。回收其中的有用成分，就可以化有害为无害，变废为 宝。

（一）稀土冶金生产中的废气

稀土生产中的废气：一是含尘气体，通过以下生产过程产生：采矿、破碎、选矿过程，稀土精矿球团化过程，稀土精矿的碱焙烧过程，稀土火法冶金过程，稀土中间 产品或成品的干燥、粉碎、研磨及包装过程。二是放射性气体，主要来自于空气中含铀、钍的粉尘以及氡及其离子体的气溶胶。三是含毒气体，稀土生产中还会产生 含有液体颗粒（雾）和杂质气体的有毒气体。产生这一类废气的主要工艺有：稀土精矿的酸法焙烧、稀土矿物氯化分解、氯化稀土熔盐电解、湿法冶炼中的各种化学 操作过程等。其主要毒物有氟化氢、四氟化硅、二氧化硫、氯气、各种酸，碱溶液雾、有机萃取剂及溶剂的蒸汽等。

（二）稀土冶金生产中的废水

稀土生产过程中的废水主要来源于：选矿废水、设备和地面冲洗水、废气净化洗涤水、湿法冶炼中的各种废液、冷却水、化验室下水及生活污水等。其有害成分主要 是：悬浮物、酸、碱、氟化物、天然放射性元素（铀、钍和镭）、各种无机盐和部分有机溶剂等。例如浓硫酸焙烧分解混合型稀土精矿冶炼系统中产生的酸性含氟废 水、碱分解独居石冶炼系统中产生的碱性低放射废水等。

（三）稀土冶金生产中的废渣

稀土生产过程中的废渣，主要是选矿后的尾矿、火法冶炼中的熔炼渣、酸碱分解后的不溶渣、湿法冶炼中的各种沉淀渣、除尘系统的积尘及废水处理后的沉渣。稀土冶炼厂每处理1t稀土精矿所产生各种残渣约0.5t，有的甚至高达2t－4t。有些渣带有一定量的放射性。

二、稀土冶金工业生产的“三废”治理

稀土生产中排出的“三废”，虽品种多，但并不复杂，一般选用适宜的治理方法，都可达到国家卫生标准。

（一）稀土冶金生产中的废气治理

净化废气一般采用冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化法等。目前我国多用吸收法和吸附法两种，其工艺简单、过程设备少、效果较好。

（二）稀土冶金生产中的废水治理

废水的处理一般可采用混凝法、中和法、中和沉淀法、吸附法、离子交换法和萃取法。目前常用中和法、中和沉淀法及吸附法。这些方法较为简便、效果好、成本低。

（三）稀土冶金生产中的废渣的治理

废渣可分为非放射性废渣和放射性废渣。前者可建立渣场（或渣坝）堆放，后者必须建立渣库存放，要注意二次扩散，防止污染环境。

三、当今治理稀土冶金工业“三废”需要解决的问题

目前，我国稀土生产中产生的“三废”已得到了较有效的净化处理，但总体来看还存在问题，需要从以下几个方面加以解决。

（一）采用新工艺减少“三废”的排放量

在工艺研究和选用工艺技术时，必须考虑稀土“三废”的排放量，将“三废”消灭在生产过程中，尽量不排放或少排放，此外要尽力把“三废”集中在某一工序以 内，以减少“三废”的排放范围。这样，可使安全防护更简化，也使“三废”治理费用及投资大为降低，从而提高“三废”的治理水平。内蒙古工业大学化工学院与 包头市英杰化工有限责任公司通过多年合作研究，开发利用稀土焙烧尾气酸制氟化氢铵及粗白炭黑的生产工艺。该工艺能够有效的利用稀土企业排放的尾气酸。可见 该工艺不仅能实现减少“三废”的排放量，并且能实现节能减排。

（二）做好“三废”的综合利用．变废为宝

稀土生产中产生的“三废”，含有不少有价元素可回收利用。如处理独居石时，产生了比放射性较高的优溶渣，其中含稀土、钍和铀等有价物质。目前已有从其中回收生产氯化稀土、硝酸钍和重铀酸铵等产品的工艺。如含氯废气可用烧碱试剂回收氯，制取次氯酸钠产品。

（三）提高工业用水的回用率

目前我国稀土生产中排出的各种废水近百万吨，虽能将有害的钍、铀、氟、HC1和H2SO4等 除去，但还不能直接回用。只有进一步净化处理后，才可达到工业用水的回用标准。目前稀土工业生产中的循环水回用量约占总用水量的20%，远低于一般国家的 工业生产中废水回用率80％的要求。其原因是排出的废水多样、成分复杂、工艺不成熟等。针对该问题我课题组探讨并研究出了全循环清洁化生产工艺。该工艺主 要是改进包头稀土精矿三代酸法高温焙烧工艺。改变现有焙烧矿处理工艺。焙烧矿以转型技术为核心，对非稀土化学物质（硫酸铵和硫酸氢铵）等进行全回收，同时 对水进行纯化全回收。本项目可以使包头稀土产业改变有史以来的开放式生产为循环式生产。可见该工艺不仅能提高工业用水的回用率，而且能回收工业生产过程中 的非稀土化学物质。

（四）要坚持“三同时”的治理方针

国家要求对“三废”治理必须执行建设项目中“同时设计、同时施工、同时投产”的“三同时”方针，保证工厂建成投产后“三废”排放指标达到国家卫生标准。在今后的工业生产发展中，对“三废”治理将会更加严格化和规范化。


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