【知识】稀土净化催化领域的应用
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- 发布于 2013年3月06日 星期三 17:17
- 作者：HJF
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稀土元素具有特殊的外层电子结构，其配位数的可变性决定了它们具有某种"后备化学键"或"剩余原子价"的作用，而这种能力正是催化剂所必须具备的。因此，稀土元素不仅本身具有催化活性，还可以作为添加剂或助催化剂提高其他催化剂的催化性能，是稀土大量使用的领域之一。目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：内燃机尾气机外净化；工业废气及人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值烷烃利用等。
一、稀土催化在汽车尾气净化中的研究与应用
稀土催化剂用于汽车尾气净化，效果好，质量稳定可靠，价格便宜，是一个正在发展中的稀土应用市场。自20世纪80年代以来，稀土催化剂逐步进入市场。目前美国的汽车尾气净化催化剂需求量迅速增加，并成为稀土应用的最大市场。1996年美国在这一市场的稀土用量为1.2万吨（REO），占当年稀土总用量的46%。80年代初期，日本和欧洲等国家改进了催化剂技术，将稀土加入催化剂中，降低了成本，提高了性能，大大地促进了稀土催化剂的应用。1996年日本在汽车尾气净化催化剂中的稀土用量为420吨；欧洲在这一市场中的稀土用量约为1000吨。我国的科学工作者早在70年代就开始对汽车尾气净化催化剂进行研究开发工作，经过20多年的努力，应用研究已居世界前沿水平，基本具备了产业化转化的条件。特别是在技术上采取了与国外不同的技术路线，即主要研究开发重点放在纯稀土催化剂或以稀土为基引入少量贵金属的技术方向上，这就在汽车尾气净化稀土催化剂的研究开发中形成了具有我国特色和世界先进水平的科研成果。汽车尾气净化催化剂的生产将是下世纪我国最大的催化剂行业之一，也将是稀土的主要用户之一。研究开发天然气公交车及柴油汽车净化高性能强抗硫稀土氧化物催化剂；开发欧Ⅱ和欧Ⅲ标准新型机动车尾气净化催化剂的制备工艺；开发天然气助催化高温燃烧稀土催化剂，提高燃烧炉效率和无污染排放；开发工业源排放有毒、有害、有机物等污染物气体净化催化剂。2002年环境领域包括汽车用催化剂、传感器工业源净化催化剂，稀土用量大约500吨。目前，国内已有上海、北京、无锡等地生产的稀土催化剂进入市场，并逐步在汽车尾气净化器上应用，其应用技术已达20世纪90年代世界先进水平。已在1000多部车上进行了实际应用，取得明显的净化效果。搞好稀土在这方面的应用，既开发了新的应用领域，又缓解了我国城市的大气污染，对实现经济和社会的可持续发展有着重要的意义。21世纪初，稀土在汽车尾气净化催化剂中的应用将会有一个大的飞跃，并成为一个新的稀土消费热点。稀土-贵金属复合催化剂的开发将大有可为。据估计，2005年我国将需要汽车尾气净化催化转换装置800～1000万套，需消费稀土约1500吨。2010年这组数据将达1200万套和1800吨。
在我国大中型城市，特别是在北京、上海、广州等地，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。在北京市大气污染物排放总量中，平均有83%的一氧化碳、74%的碳氢化合物以及41%的氮氧化物是由汽车尾气排放形成的。解决汽车尾气排放污染，到目前为止，国内外公认最有效的治理办法是电喷加装尾气净化器，而净化器的核心技术是催化剂。国外主要采用贵金属作为催化剂，但即使是贵金属催化剂，在其基底的分散层里，也需加一定量的稀土以稳定氧化铝的高温相。
自Libby提出将含稀土的催化剂应用于汽车尾气净化以来，稀土氧化物特有的催化性能早已引起了催化研究者们的关注。稀土氧化物的顺磁性，晶格氧的可移动性，阳离子的可变价以及表面碱性与许多催化作用有本质的联系。随着研究的深入，稀土氧化物不仅可以用作催化剂载体和助剂，而且发现在催化剂中添加稀土氧化物能够改善高比表面涂层的热稳定性和机械强度，提高贵金属活性组分的分散度、抗中毒和耐久性能，提高催化剂的储氧能力和抗氧化性能等。
我国自20世纪70年代开展了汽车尾气净化用稀土催化剂的研究，在采用稀土部分或全面代替资源短缺的贵金属用于汽车尾气净化的研究水平上居世界前沿，用钙钛矿型稀土复合氧化物（PTO）完全或部分代替贵金属来担当催化剂的活性组份，催化还原CO、HC、NO。所研制的汽车尾气催化剂具有良好的活性，较好的热稳定性，一定的抗硫、铅中毒能力，在寿命试验中已达5万公里以上，基本具备向产业化转化的条件。但是，对稀土氧化物的催化特性的研究和对催化化学规律的认识还比较肤浅，缺乏详细而深入的研究，对稀土氧化物表面性质以及催化特性的认识远远不如对贵金属甚至过渡金属氧化物那样细致、深入。
我国政府已于2000年1月1日起执行新的尾气排放标准GB14761-1999，所有机动车只有采用电喷加装三元催化转化器才能达到新的排放标准。随着我国汽车工业的迅速发展，以及有关政府部门和公众对环境保护的日益重视，适合我国国情的汽车尾气排放净化技术和产品的市场已开始形成。
表1是我国未来几年汽车保有量和净化器市场需求的预测。显然，这部分市场的启动将带动我国稀土研究与应用领域的发展。
表1 是我国未来几年汽车保有量和净化器市场需求的预测
年份200320052010
汽车保有量226026404180
净化器需求量600700800
目前我国汽车尾气净化器生产企业已有100余家，少数企业达到了年产30万套以上的生产能力，其产品性能、质量基本能满足当前我国尾气排放控制的技术要求。但国外净化器企业涌入中国整车配套市场，对我国的净化器行业形成了巨大的潜在威胁。
除汽车以外，自1999年以来，我国一直是世界最大的摩托车制造国，摩托车的产量已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器，国内一些大中型城市已经开始要求治理摩托车的排气污染，这也是稀土催化材料应用的一个重要方面。
在柴油车的尾气污染治理中，目前主要依靠安装一个氧化净化器来对柴油车排放的碳烟以及部分气体污染物进行氧化净化治理。这也是稀土催化材料应用的一个重要领域。
2002年以来，我国固定式小型燃油发动机的产量也快速增长。目前主要用于家用发动机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备等。2003年我国仅出口小型燃油发动机就达1500余万台，一些厂商已经要求安装净化装置。2003年我国生产的汽车尾气净化器产量已达320万套。包括催化剂、载体以及氧传感器所消费的各类稀土，稀土消费量达910吨。预计到2005年，我国汽车尾气净化器的市场需求将超过550万套，稀土消费量将达1560吨。
二、稀土催化在工业废气、人居环境净化中的研究与应用
我国是化学品生产大国，能生产37000多种化学品（其中有毒化学品占8%）。随着我国工业化的迅速发展，工业生产（如石化、制鞋业、皮革业、油漆和涂料等行业）中排放的有毒有害废气和使用这些化学品产生的废气已经成为城市主要污染源之一，特别是挥发性有机废气（VOC）的排放。将稀土催化材料用于工业有机废气污染治理和人居环境净化，是推动稀土催化应用的动力之一。
开发经济实用的工业源净化有毒有害污染物控制技术是近年来研究最为活跃的领域之一。催化燃烧法具有操作温度低、净化效率高、无需辅助燃料、二次污染物生成量少等优点，一直被认为是最有效的和最有应用前景的净化技术。催化氧化法主要适应于中高浓度以上的有机废气的净化。高性能的氧化催化剂是净化技术的关键。稀土催化材料由于其独特的催化氧化性质，已显示出越来越明显的开发应用前景，这方面的应用已有不少成功的范例。1997年美国VOCs净化用催化剂的销售额约达10亿美元，且以年平均20%～25%的速度增长，是近年来环保催化剂领域应用增长最快的。
现代人一天的生活，有80%～90%的时间是在室内度过的。大量吸入含多种污染物的空气，会引发一系列影响人体健康的病症。调查表明，现代人68%的疾病都与室内空气污染有关。因此净化人居环境，提高室内空气质量已成为居民迫切的需要。室内空气污染具有污染物种类繁多、浓度低、自净性差等特点，因此室内空气净化要比工业废气的催化净化困难得多，涉及在室温条件下的光催化氧化和室温催化氧化技术的耦合。
稀土具有复杂的能级结构和光谱特性，对纳米TiO2进行掺杂改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解决可见光利用率的技术之一。稀土型的低温氧化催化剂，可在室温下催化消除CO、O3等有害气体，通过与光催化剂的协同作用，是实行室温下净化人居环境的最佳方案之一。我国对有机废气的催化燃烧的研究已经有许多成功的例子，但对低浓度VOC的净化研究还少见报道。光催化剂的敏化是光催化领域的研究热点之一，用稀土元素改性以提高二氧化钛光催化剂的敏化效率，在近几年虽然已有一些研究报道，但没有取得突破性的研究结果，目前的研究还较少涉及稀土掺杂原子能级与纳米TiO2半导体能级之间的相互作用研究，更缺少对稀土光谱项与光催化性能之间的关系研究。
稀土催化材料由于其良好的催化性能，独特的低温活性，优越的抗中毒能力，在有机废气治理方面已显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点，已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外，通过纳米水平的设计，开发出先进的稀土催化材料，可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。
三、稀土在催化燃烧中的研究与应用
火焰燃烧在人类进化和人类文明的发展中起着极其重要的作用。现代科学研究表明，传统的火焰燃烧法热效低，污染严重，制约了我国经济的发展。从根本上解决火焰燃烧的低效和高排放的途径是催化燃烧。与通常的燃烧相比，催化燃烧具有燃烧效率高、燃烧稳定、污染物（如CO、NOx和未完全燃烧物）超低排放等优点，这是各国在近20多年来致力于催化燃烧研究的原因。稀土型高温燃烧催化剂具有价格便宜、原料易得、工艺稳定、净化效果好、使用寿命长等优点，在高温催化燃烧中有一定的应用前景。发展稀土催化剂，开发研究国际先进的高温催化燃烧技术，改善我国传统的燃烧方式是符合我国国情和发展道路的。
目前研究的催化剂有两类：一类是贵金属催化剂，这类催化剂具有较高的活性和一定的稳定性，但贵金属容易烧结和蒸发流失，且易被硫和铅等中毒，加上资源短缺，价格昂贵，至今仍未产业化；另一类主要集中在稀土、碱土取代的钙钛矿型氧化物、六铝酸盐等催化剂的研究上。催化燃烧对催化剂的基本要求是具有良好的低温活性和高温热稳定性。实验结果表明，稀土燃烧催化剂具有较高的热稳定性，但起燃活性相对较差。
目前国外有大量的研究报道，刚刚进入催化燃烧器研究阶段，离产业化还有一段距离。我国在这方面的研究尚处于起步阶段。目前催化燃烧尚未广泛应用，主要是由于催化材料的性能不能满足要求。稀土催化材料所显示出的优良活性和稳定性，是最有可能促进天然气等石化燃料催化燃烧大规模实际应用的途径之一。
我国天燃气资源丰富，总资源量为38万亿立方米，探明储量为1.53万亿立方米。随着西气东输、东海天然气开发和"西东南北中"五个天然气基地等国家重点项目的建设，解决沿途各大中城市因燃煤而造成的严重环境污染，天然气的有效利用是我国目前要急需解决的问题。目前国内外广泛使用的都是天然气火焰燃烧炉。据统计，2001年市场需求量为1500多万台，在2002～2005年将以30%幅度上升。但是，目前市场上销售的火焰燃烧炉全部为"明火燃烧，废气直接排放"的产品，均存在火焰燃烧热效率低和污染严重的实质问题。所以，天然气等低碳烷烃的催化燃烧炉的市场前景是十分好的。
四、稀土在低碳烷烃利用中的研究与应用
低碳烷烃液化取代部分石油资源的关键之一是廉价合成气的制备，以降低液化产品成本。低碳烷烃催化转化制备合成气的主要工艺过程有：蒸汽重整法、蒸汽重整接二段炉氧化法、催化部分氧化法和二氧化碳重整。在水蒸汽重整制合成气中，为了抑制积炭和活性金属Ni晶粒的高温烧结，水蒸汽使用量大大高于化学计量，水气化需要大量的能耗。实践证明稀土添加剂具有良好的抗Ni晶粒烧结作用和抑制积炭作用。
低碳烷烃除了制备合成气的利用途径外，通过脱氢制烯烃是一条有效的利用途径。该过程已经实现了工业化，直接脱氢催化剂主要有铂系和铬铝系两大类，这些催化剂的致命弱点是易积炭失活、寿命短，催化剂每几分钟或十几分钟就要再生一次，况且烷烃的转化率也不高。近年来用稀土为助剂的铬铝催化剂，取得了较好效果。在催化剂中引入稀土后，在两小时内可保持活性和选择性，经反复再生几十次后，其性能基本如初。且催化剂的性能也有明显的改观，丙烷的转化率大于50%，丙烯选择性大于90%，这是目前报道的最好的催化剂。与低碳烷烃制合成气催化剂的情况类似，稀土对其性能提高的研究仍然是初步的，对于与其他添加剂作用机理的区别和多元混合稀土添加剂协同作用的研究未见报道。
五、稀土在燃料电池中的研究与应用
固体氧化物燃料电池（SOFC）因具有发电效率高、低污染和可持续发电等特点而受到人们越来越多的关注，被誉为21世纪的绿色能源。稀土在SOFC中的研究开发主要集中在以下几个方面：阴极材料的开发，例如锶掺杂亚锰酸镧（LSM）；阳极材料的开发，例如镍-YSZ金属陶瓷；双极连接板材料，例如钙或锶掺杂的铬酸镧钙钛矿材料（LCC）：La1-xCaxCrO3；但更多的是应用在电解质材料上，例如YSZ（氧化钇掺杂的氧化锆），掺杂镓酸镧，氧化钍、氧化铈、稀土钙钛矿复合氧化物等。
目前发现的可能用于SOFC的氧离子导体主要有萤石相结构的ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基材料和钙钛矿型结构的LaGaO3基材料等。寻找新的优良的固体氧化物电解质仍然是新世纪推动SOFC实用化的关键任务之一。自Cook、Ishihara等报道了基于LaGaO3的钙钛矿氧化物具有很高的电导率以后，钙钛矿型固体电解质的研究受到了广泛的重视。ABO3不仅具有稳定的晶体结构，而且对A位和B位离子半径变化有着较强的容忍性，并可通过低价金属离子掺杂，在结构中引入大量的氧空位。钙钛矿型氧化物可以容纳大量的氧离子空位并具有很高的电导率，例如La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3在800℃的电导率为0.17S/cm，是除Bi2O3以外氧离子电导率最高的陶瓷材料。稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性，对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成，可提高电极材料的离子导电率，降低氧还原的活化能。通过研究组成、结构与导电性的关系以及掺杂离子的形态，来设计、合成新型结构的复合稀土氧化物，获得高电催化活性和高导电率的稀土电极材料，是固体氧化物燃料电池目前的研究热点，也是稀土在此领域中的一个重要应用。
六、稀土催化在焦化污水净化中的应用
煤的高温及中温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的污水是一种由污染物组成的极复杂、浓度高、毒性大且难处理的工业污水。不仅含有大量无机物，而且含有大量的有机物，包括大量芳烃及诸如BaP等稠环芳烃（PAH）。目前，焦化污水处理大多采用普通生化法，这种方法虽然能有效地去除酚、氰，使之达到排放标准，对COD（化学需氧量）的去除也有效。但是，随着人们对环境认识的不断深入，国家对环保的要求也日趋严格，已难满足新的要求。催化湿式氧化是处理焦化污水的现代净化技术，该方法是污水在高温、高压下保持在液相状态下，通入空气，采用我国研制的新型高效双组分催化剂（贵金属与稀土元素），对污染物进行彻底的氧化分解，使之转化为无害物质，从而使污水得到深度净化的方法。
七、稀土催化在烟气脱硫中的应用
近年来，由于燃煤的大量开采和直接燃烧，致使大气中SO2的含量不断呈上升趋势，"酸雨"现象时有发生，据统计我国1995年向大气中排放的二氧化硫达到2370万吨，居世界第一位。因此，解决燃煤烟道气的脱硫问题已经成为各国研究的热点。日本用稀土进行了煤的催化气化研究，用硝酸镧、硝酸铈、硝酸钐负载在原煤上的气化率比过去用的硝酸钠明显提高。稀土型脱硫剂易发生脱硫反应的温度区间较宽，为150～200℃，与实际烟道气温度（160℃）比较吻合，而且其脱硫效率可达90%左右；脱硫剂也可以再生重复使用，所以该稀土型脱硫剂适用于烟道气中的SO2的脱除。
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【知识】稀土磁光材料
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- 发布于 2013年3月06日 星期三 17:08
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一、稀土磁光材料
在磁场或磁矩作用下，物质的电磁特性（如磁导率、介电常数、磁化强度、磁畴结构、磁化方向等）会发生变化。因而使通向该物质的光的传输特性也随之发生变化。光通向磁场或磁矩作用下的物质时，其传输特性的变化称为磁光效应。
磁光材料是指在紫外到红外波段，具有磁光效应的光信息功能材料。利用这类材料的磁光特性以及光、电、磁的相互作用和转换，可制成具有各种功能的光学器件，如调制器、隔离器、环行器、开关、偏转器、光信息处理机、显示器、存贮器、激光陀螺偏频磁镜、磁强计、磁光传感器、印刷机等。
稀土元素由于4f电子层未填满，因而产生：未抵消的磁矩，这是强磁性的来源，由于4f电子的跃迁，这是光激发的起因，从而导致强的磁光效应。单纯的稀土金属并不显现磁光效应，这是由于稀土金属至今尚未制备成光学材料。只有当稀土元素掺入光学玻璃、化合物晶体、合金薄膜等光学材料之中，才会显现稀土元素的强磁光效应。
二、稀土磁光材料的应用
磁光器件是指用具有磁光效应的材料制作的各类光信息功能器件。虽然1845年法拉弟就发现了磁光效应，但在其后一百多年中，并未获得应用。直到本世纪60年代初，由于激光和光电子技术的开发，才使得磁光效应的研究向应用领域发展，出现了新型的光信号功能器件—磁光器件。在激光应用中，除探索各种新型的激光器和接收器外，激光束的参数，例如强度、方向、偏转、频率、偏振状态等的快速控制也是很重要的问题，磁光器件，就是利用磁光效应构成的各种控制激光束的器件，类似微波铁氧体器件的发展和分类那样，因光通讯的需要，1966年发展了磁光调制器、磁光开关、磁光隔离器、磁光环行器、磁光旋转器、磁光相移器等磁光器件。由于光纤技术和集成光学的发展，1972年起又诞生了波导型的集成磁光器件。在60年代后期，因计算机存贮技术的发展，开发了磁光存贮技术。后来由于全息磁泡和光盘技术的日趋完善和商品化，从而出现了磁光印刷和磁光光盘系统。利用磁光效应研究圆柱状磁畴（磁泡）而发展了磁泡技术。因信息技术的需要，在70年代中后期，在磁泡技术的基础上，又发展了磁光信息处理机及磁泡显示器。激光陀螺的发展中遇到了“闭锁”问题，一度受挫，后来利用磁光效应，巧妙地克服了“闭锁”，从而发展了一个全固态（无机械部件）的磁光偏频激光陀螺。因此，每一种新型的磁光器件，都是在研究磁光效应的基础上开发成功的。
1．磁光调制器
磁光调制器是利用偏振光通过磁光介质发生偏振面旋转来调制光束。磁光调制器有广泛的应用，可作为红外检测器的斩波器，可制成红外辐射高温计、高灵敏度偏振计，还可用于显示电视信号的传输、测距装置以及各种光学检测和传输系统中。
2．磁光传感器
用磁光效应来检测磁场或电流的器件称为磁光传感器。它集激光、光纤和光技术于一体，以光学方式来检测磁场和电流的强弱及状态的变化，可用于高压网络的检测和监控，还可用于精密测量和遥控、遥测及自动控制系统。
3．磁光隔离器
在光纤通信、光信息处理和各种测量系统中，都需要有一个稳定的光源，由于系统中不同器件的联接处往往会反射一部分光，一旦这些反射光进入激光源的腔体，会使激光输出不稳定，从而影响了整个系统的正常工作。磁光隔离器就是专为解决这一问题而发展起来的一种磁光非互易器件。它能使正向传输的光无阻挡地通过，而全部排除从光纤功能器件接点处反射回来的光，从而有效地消除了激光源的噪声。
4．磁光记录
磁光记录是近十几年迅速发展起来的高新技术。磁光记录是目前最先进的信息存储技术，它兼有磁盘和光盘两者的优点。磁光盘广泛应用于国家管理、军事、公安、航空航天、天文、气象、水文、地质、石油矿产、邮电通讯、交通、统计规划等需要大规模数据实时收集、记录、存储及分析等领域，特别是对于集音、像、通讯、数据计算、分析、处理和存储于一体的多媒体计算机来说，磁光存储系统的作用是其它存储方式无法代替的。
磁光存贮是通过激光加热和施加反向磁场在稀土非晶合金薄膜上，产生磁化强度垂直于膜面的磁畴，利用该磁畴进行信息的写入，利用克尔磁光效应读出。
磁光盘是80年代开始应用的产品，光盘共有三大类。一种是只读式的，盘上记录的信号既不能擦除，也不能重写，只能读出，就象“唱片”一样，目前市售的VCD光盘即是。第二类是一次写入型，原光盘无记录，有如空白“磁带”，可录入信息和读出，但一旦录入信息就再也不能擦除。第三类是可擦重写的，如磁盘一样，可擦除、重写和读出。由于其写、读皆通过材料的磁光效应，与盘无机械接触，故寿命长，反复擦、写可达上百万次（寿命大于10年以上，而一般光盘约为2年）。而且，磁光盘记录密度是硬磁盘的50倍，是普通微机软磁盘的800～1000倍以上，因此发展十分迅速。
磁光盘是以稀土元素（RE）铽、镝、钆等与过渡族金属（TM）铁、钴的非晶合金薄膜为记录介质。这种磁光记录薄膜是用Tb-FeCo等RE-TM合金靶材通过真空溅射沉积而成的，RE-TM合金靶材是制造磁光盘的关键材料。
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【知识】稀土在炼钢中的应用
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- 发布于 2013年3月06日 星期三 16:15
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稀土在钢中的应用有近50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。
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。
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。
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【知识】中国稀土火法冶金技术发展评述
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- 发布于 2013年3月06日 星期三 16:49
- 作者：HJF
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一、稀土火法冶金技术发展概要
1.稀土火法冶金发展历程
稀土金属冶炼工艺研究是由瑞典化学家G.Mosander于1862年首次用于金属钠、钾还原无水氯化铈制备金属铈开始的，以后在1875年W.Hitekrand和T.Norton又首次用氯化物熔盐电解法制得了金属铈、镧和少量镨钕混合金属，到20世纪30年代末逐步发展了稀土氯化物和氟化物金属热还原和熔盐电解两大工艺技术开始工业生产混合稀土金属，当时主要是生产打火石（发火合金）。
稀土金属和合金冶炼工艺技术的进步、生产规模的扩大无不同市场新的需求和时代的科技进步相联系。第二次世界大战后至20世纪60年代末美国等先进发达国家大力发展核技术，其中包括核技术需要的材料科学和技术，极大地促进了单一稀土元素分离工艺的发展，使离子交换法和溶剂萃取法分离单一稀土元素得到了发展，成为工业生产的方法，同时获得原子俘获截面小的金属钇和俘获截面大的金属钐、铕，发展了稀土氟化物钙热还原法和氧化钐、氧化铕直接用镧还原-蒸馏法分别制备金属钇和金属钐、铕的工艺技术，这些成果基本上奠定了这两种工艺方法产业化的基础。20世纪70年代，混合稀土金属在钢中应用，尤其在低合金钢管线钢上应用有了突破，使稀土在钢铁中应用的消耗量占到总消耗量的50%以上，从而推动了稀土氯化物熔盐电解法生产混合稀土金属产业化技术的发展，相继有德国Goldschmidt公司开发了5万安培的大型电解槽和我国上海跃龙化工厂10000安培电解工艺设备投入生产，世界和我国混合稀土金属的产量在20世纪70年代末分别达到8400吨和1200吨。在稀土钢中应用突破进展的同时，稀土硅-镁球化剂得到了工业规模的应用。我国利用包钢高炉渣为原材料以硅铁合金为还原剂在电炉中冶炼稀土硅铁合金的工艺技术得到很大发展，建立了专业生产厂，在20世纪70年代末产量达到了4000多吨。
20世纪70年代初钐钴永磁材料开发成功并很快达到了工业规模的应用，这一重要的市场动力，迅猛地促进了金属钐的工艺技术成果转为工业生产，从而使稀土氧化物还原-蒸馏工艺、设备达到产业化规模，单炉量由100克级到公斤级，到2000年已达到100公斤级，钐的回收率也由试验室的90%，提高到95%，金属钐的纯度由99%提高到99.95%。
20世纪80年代初日本住友金属公司开发成功NdFeB高性能永磁材料，由于其性能价格比的极大优势，市场需求异常强劲，年产量在最初的数年间成倍增长，市场动力推动了我国稀土氟化物体系氧化钕电解工艺、设备产业化的进程，电解槽规模由试验室100余安培提到了3000安培，到2000年末达到6000安培，2002年万安级电解槽已投入工业生产，且稀土技术经济指标和金属质量都大幅度提高，同时NdFeB永磁材料需要金属镝的市场扩大，使金属热还原法制备金属镝的工艺技术和设备也达到了产业化的规模，单炉产量达到百公斤级，直收率达到96%，金属镝纯度达99.5%。
20世纪90年代初镍氢二次电池成果开始产业化，由于其比容量高于镍镉二次电池且不会造成环境污染，很快打开市场且增长迅速，Ni/MH电池的市场需求极大地推动了电池阴极合金生产技术和设备的发展完善，主要表现在利用稀土氯化物熔盐体系电解，成功地生产出低镁、低铁的富镧或富铈混合稀土金属。一般铁镁含量较前约低了一倍，满足了电池阴极合金的要求。2002年电池级混合稀土金属产量已达4000多吨。在此时期大磁致伸缩材料（TbDyFe合金）的应用也已打开了市场，年生产量由数公斤增加到数百公斤，这一应用市场推动了高纯稀土金属镝、铽的工艺技术的产业化，不仅生产规模单炉产量由百克级提高到数十公斤级，而且纯度达到99.5%～99.99%，2002年全国高纯金属镝和铽的产量分别达到500公斤和250公斤。
随着高新技术的发展，对稀土金属及合金的需求还将进一步扩大，从而定会促进稀土金属及合金制备工艺技术和设备的进一步发展。
2.稀土火法冶金技术分类和发展目标
稀土火法冶金技术分为三大类：熔盐电解、金属热还原和火法提纯技术。这三类工艺技术的发展目标是短流程、低消耗、高效益和利于环保。
二、稀土金属熔盐电解工艺技术发展概况和评述
采用稀土氯化物熔盐体系（RCl3-KCl）电解工艺技术，以1000A级规模生产混合稀土金属是由奥地利Treibacher厂从20世纪50年代初开始的，电解槽型为上插石墨阳极，以铁棒为阴极，槽体是由耐火砖砌筑，在以后50年的发展中，电解规模扩大到10000A、50000A，槽型改进为以耐腐蚀的钨或钼为上插阴极，上插石墨多阳极，耐火砖砌筑槽体；阳极气体（含氯气和氯化物挥发物）经水淋洗和碱中和后排放；稀土氯化物原料由轻稀土全混氯化物原料改进为钕钐分组后（即不含变价元素Sm、Eu）的轻稀土氯化物原料，电流效率约提高5个百分点以上，在此基础上，由于元素Nd价高，又进一步采用Pr-Nd分离后，少Nd的混合稀土氯化物为原料进行电解，使电流效率进一步提高到55%～60%。
氟化物熔盐体系（RF3-LiF）电解稀土氧化物工艺技术，早期在20世纪60年代进行了试验研究，对于氟化物熔盐体系、电解温度、电极过程及稀土氧化物在该体系中的溶解度进行了大量的工作，证明稀土在氟化物熔盐体系中溶解损失和二次反应较少，与氯化物熔盐体系电解过程相比较，电流效率高一倍，电耗低50%以上，同时阳极气体（CO2、CO及微量的氟化合物）污染较轻，因此有很好的工业前景。20世纪80年代至90年代，由于NdFeB永磁材料市场需求金属钕旺盛，促进了采用氟化物熔盐体系电解氧化钕生产金属钕的产业化进程。在近20年中我国采用3000安培电解槽生产金属钕，2001年的产量达到6000多吨。如此大的市场推动了万安级大型化电解槽的开发，以提高单槽产量、电解过程的机械化和自动化程度以及便于采取综合治理污染和电解渣的回收利用。2000年开始研发万安级大型电解槽的工艺、槽型、电解过程自动化控制及回收处理阳极气体的措施，现已投入使用。稀土金属熔盐电解工艺技术进展概况见表1。自20世纪80年代以来，氯化物熔盐体系电解技术发展缓慢，奥地利Treibacher厂及德国Goldschmidt厂都停止了用该技术生产混合稀土金属，主要原因是环境污染，成本高，我国上海跃龙化工厂也停止了10000安培电解槽运行，除生产过程产生的氯气及氯盐挥发物污染环境外，电流效率低、电耗高（约为18～20度/公斤金属）和稀土回收率较低（80%～85%）也是该技术发展的障碍。氟化物熔盐体系电解稀土氧化物生产稀土金属的技术在解决了耐氟盐腐蚀的槽体材料后发展迅速，电解过程实现了自动化控温、加料和真空虹吸出金属，综合处理回收阳极气体，防止了大气污染。技术经济指标如电流效率达到85%左右，稀土回收率90%以上，金属钕的质量满足了高性能NdFeB永磁材料的要求，且具有较好的均匀性和一致性。
表1 稀土熔盐电解工艺技术进展概况
|
时间 |
电解槽型 |
电流（A） |
稀土原料 |
电流效率（%） |
优、缺点 |
备注 |
|
20世纪50年代 |
上插单石墨阳极,铁阴极 |
2300 |
RCl3脱水料 |
～40 |
电效低,阴极不合理,氯气污染环境 |
奥地利Treibacher厂 |
|
20世纪60年代 |
石墨坩埚为槽体也是阳极,上插钨棒阴极 |
1000 |
RCl3脱水料 |
～38 |
电效低 |
上海跃龙化工厂 |
|
同上 |
1000 |
RCl3无水料 |
42 |
电效有提高 |
北京有研院、上海跃龙化工厂 |
|
|
上插多石墨阳极，耐火砖砌筑，长方形槽体，钼棒阴极 |
3000 |
RCl3脱水料 |
～35 |
电效低，有氯气及挥发盐的回收系统 |
上海跃龙化工厂 |
|
|
上插多石墨阳极，耐火砖砌筑，长方形槽体，液态稀土金属为阴极，底部出料 |
5000 |
RCl3无水料 |
50～55 |
电极配置合理、电解渣综合回收稀土、KCl |
德国Goldschmidt |
|
|
20世纪70年代 |
上插多石墨阳极，耐火砖砌筑，长方形槽体，上插多棒阴极 |
10000 |
RCl3脱水料 |
～35 |
电效较低、电极配置较合理、综合回收稀土、KCL |
上海跃龙化工厂 |
|
20世纪80～90年代 |
|
20000 |
混合REO |
～75 |
电效高，电耗低，稀土收率高 |
哈萨克斯坦 |
|
氟化物体系氧化物电解，上插石墨桶状阳极和钼棒阴极，槽体为石墨坩埚 |
3000 |
Nd2O3 |
～80 |
电效高，电耗低，稀土收率高 |
包头稀土研究院、江西赣州有色研究所等单位 |
|
|
2000年- |
|
>10000 |
Nd2O3 |
>80 |
|
包头稀土研究院、江西赣州有色研究所、西安西骏稀土实业公司等单位 |
根据稀土金属的熔点、沸点不同，金属热还原制备稀土金属的技术大致分为三种：一是针对轻稀土金属如Pr、Nd熔点较低，但沸点很高（即在标准状态下，饱和蒸气压很低）的性质，适合用它们的氯化物如NdCl3用金属钙在1150℃还原（2NdCl3（液）+3Ca（液） = 2Nd（液）+3CaCl2（液））获得金属钕。该项技术在20世纪70年代进行过实验室研究工作，到20世纪80年代由于氧化物电解技术成功地用于工业生产，而没有进一步完善；稀土氯化物热还原的另一实例是氯化钇在1000℃锂热气相还原（YCl3（气）+3Li（气）=Y（固）+3LiCl（气））得固态粉末状金属钇，该项技术也只进行了实验室工作，并没有得到工业应用；二是针对沸点很低（即标准状态下，饱和蒸气压很高）的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm，可用其氧化物为原料用金属镧或混合轻稀土金属作还原剂，进行还原-蒸馏（如在1450℃，Sm2O3（固）+2La（液）=2Sm（气）+La2O3（固）），在炉子的冷凝区得到固状金属。这种技术由于金属钐的市场需求，已工业化；三是针对沸点低、熔点很高的稀土金属如Dy、Er、Y、Lu的性质，适合用它们的氟化物以金属钙为还原剂进行钙热直接还原（如在1500℃，2YF3（液）+3Ca（液）=2Y（液）+3CaF2（液）），或者用中间合金法即钙热还原过程中加入熔点较低的合金组元如镁使其与高熔点的稀土金属形成熔点较低的合金，同时加入氯化钙助熔剂，以降低渣的熔点，这样还原温度可在约980℃～1000℃下进行，还原后得到的稀土金属镁合金再进行真空蒸馏除去镁而得到海绵态的稀土金属。整个反应为：
YF3（固）+Ca（液）+Mg（液）+CaCl2（液）=YMg（液）+CaF3oCaCl2（液）
Ymg→Y（海绵体）+Mg（气.固）
中间合金法生产高熔点的重稀土金属已工业化，2002年北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心用此法生产用于NdFeB永磁材料的金属镝还原得到的镝镁中间合金单炉产量达100公斤，合金单炉装料量达1000公斤，金属镝的回收率达96%以上，金属镝的纯度Dy/TREM>99.5%，非稀土杂质分析见表2。
表2 中间合金法生产的金属镝中非稀土杂质分析（%，质量分数）
|
Fe |
Si |
Ca |
Mg |
Al |
Ni |
Cu |
Zn |
Cr |
|
< 0.012 |
<0.002 |
<0.005 |
<0.001 |
<0.001 |
<0.002 |
<0.01 |
<0.001 |
<0.001 |
|
Mn |
Pb |
W |
Ta |
Mo |
Cl |
O |
C |
N |
|
<0.003 |
<0.0005 |
<0.0005 |
<0.0005 |
<0.003 |
<0.01 |
<0.2 |
<0.01 |
<0.01 |
四、稀土氧化物的直接还原-蒸馏技术进展和评述
金属钐、铕、镱、铥在真空度小于10-3乇时，其蒸气压为1mmHg时的温度都比金属镧、铈的熔点低2～3倍，因此可用还原-蒸馏反应：RE2O3（固）+2La（液）→2R（气）+La2O3（固）获得相应的稀土金属。该反应平衡时的产率是由它的平衡常数决定的，即lgP=A-B/T，因此对于不同蒸气压值的还原-蒸馏炉料，采用不同的还原-蒸馏温度，以期提高产率。近年来由于钐钴永磁合金工业的发展，该工艺技术发展很快。为了降低成本，还原剂采用镧铈混合稀土金属，普遍使用大功率中频感应炉，单炉产量由最初100克级、公斤级到100公斤，且金属回收率提高到95%以上，该工艺技术进展见表3。
表3 稀土氧化物的直接还原-蒸馏技术进展
|
年 代 |
设备规模 |
原 料 |
收率(%) |
备 注 |
|
20世纪60年代 |
高频感应炉(10～20kW) |
Sm2O3、Eu2O3 |
～90 |
Iowa State University and Ames Lab |
|
20世纪70～80年代 |
中频感应炉，单炉产量0.5～10公斤 |
Sm2O3及其富集物、La、Ce及铈组混合物稀土金属 |
90～95 |
北京有色金属研究研究总院、包头稀土研究院、上海跃龙化工厂 |
|
20世纪90年代～2001年 |
中频感应炉，单炉产量100公斤 |
Sm2O3、La-Ce混合稀土金属 |
>95 |
北京有色金属研究研究总院稀土材料国家工程研究中心 |
表3说明该工艺技术对于蒸气压较高的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm是成功的，但对于制备金属镝、钬和铒，由于它的蒸气压值远低于上述金属蒸气压值，还原-蒸馏的反应平衡常数小，需要更高的温度（1650～1750℃）、更长的蒸馏时间，稀土金属的直收率低，产率也低，因此该技术对于制备金属Dy、Ho、Er没有获得工业上的应用。
五、稀土金属合金冶炼工艺技术的进展和评述
稀土合金基本上可分为两类：一是中间合金，其特点是稀土含量较高、质脆，不是最终应用的产品，而是一种冶金和机械工业用的添加剂如RE-Si-Fe合金，它是用作钢铁的调质剂，另如RE-Mg、RE-Al中间合金，它是用作镁基和铝基合金的添加剂，它们一般是采用电解法或对掺法制得的；二是稀土与其它金属元素冶炼成的精密合金，如钕铁硼永磁合金、铽镝铁磁致伸缩合金，它们都具有一定的功能性，属功能材料。本文重点是描述RE-Si-Fe合金的冶炼工艺技术的发展。
我国是世界上最早用硅热法生产RE-Si-Fe合金的国家，20世纪50年代末中科院上海冶金研究所采用硅热法，在有铁参加反应的情况下，还原包钢的高炉渣，制备RE-Si-Fe合金获得成功，在此基础上于20世纪60年代初进行了工业试验，进而于20世纪70年代初建立了包钢有色一厂。由此开始合金冶炼产业技术发展，主要是为了提高冶炼回收率、合金中稀土品位、防止合金粉化以及降低能耗，提高合金冶炼效率。解决这些问题的关键是提高稀土原料的品位，减少磷含量，控制RE-Si-Fe合金中的硅含量以及合理调整冶炼工艺参数如渣铁比、自由碱度，保持炉内的还原气氛和适宜的出炉温度，为此在近30多年中，发展了三相电炉硅铁还原冶炼包头中贫铁矿高炉脱磷、铁的稀土富渣（RE2O3>10%、Fe<2%、不含磷）工艺技术，解决了合金粉化问题，但这种富渣中稀土含量低，致使稀土收率低（约60%）、单耗高、产率低。在20世纪80年代进一步发展了三相电炉冶炼中品位稀土精矿（含RE2O3>30%）经脱铁、磷的高品位稀土富渣（含RE2O3>30%，P<0.1%）显著提高了技术经济指标，稀土回收率达到70%以上，设备利用率提高近一倍，但综合能耗仍较高。改革开放以来，稀土硅铁合金国内外两个市场需求旺盛，促进了合金冶炼工艺技术迅速发展，相继开发了用山东微山和四川的氟碳铈矿精矿（RE2O3约40%）电炉直接硅铁还原冶炼稀土精矿生产稀土硅铁合金，采用两段还原，使冶炼稀土回收率达到90%，冶炼电耗降至2000kWh以下，并且钛含量（以TiO2计）小于0.3%，达到了出口要求；20世纪90年代还发展了高品位稀土精矿（RE2O3≥60%）直接矿热炉碳热还原冶炼稀土硅铁合金工艺技术，进一步提高了冶炼的技术经济指标。综上所述合金冶炼的技术发展都与不断提高稀土原料的品位密切相关，表4列出了生产稀土硅铁合金稀土原料的成分和工艺技术进展。20世纪70年代初在江西龙南县发现了钇组稀土离子吸附型稀土矿并生产出RE2O3>92%的混合稀土，其中Y2O3含量大于60%。北京有色金属研究总院用硅铁和碳化钙做为还原剂在电弧炉中还原制得钇组重稀土合金，稀土回收率大于80%，该合金用于厚大断面球铁件生产。
表4 生产稀土硅铁合金的原料及工艺技术进展
|
20世纪年代 |
稀土原料成分 （%）/工艺设备 |
REO |
CaO |
SiO2 |
TiO2 |
P2O5 |
TFe |
稀土收率（%） |
|
60～70年代
|
5t电炉硅铁还原中贫铁矿稀土富渣 |
12～15 |
38～42 |
20～23 |
0.8～1.2 |
痕量 |
约为1 |
约为60 |
|
0.5t电炉硅铁、CaC2还原钇组稀土氧化物 |
>92 |
<3 |
<4 |
微量 |
|
|
>80 |
|
|
80年代
|
5t电炉硅铁还原硅铁稀土富渣和中品位稀土精矿混合炉料 |
>30 |
<20 |
<1～3 |
0.1～0.3 |
>4 |
6-12 |
<65 |
|
5t电炉硅铁还原包头、四川、微山稀土精矿混合炉料 |
>30 |
|
|
|
|
|
>75 |
|
|
90年代
|
5t电炉硅铁还原中品位冕宁稀土精矿 |
35～45 |
3～8 |
5～10 |
<0.2 |
<0.2 |
<4 |
>70和90(2段还原) |
|
矿热炉碳热还高品位冕宁稀土精矿 |
>60 |
>2 |
～0.7 |
<0.2 |
～0.8 |
<1 |
>75 |
六、稀土金属提纯工艺技术进展和存在问题
高新技术的发展要求使用较纯的稀土金属，以便提高材料性能，为此研究和使用了6种稀土金属提纯的工艺方法。这些工艺技术都不是对去除所有杂质有效，因此要根据欲除去的杂质的性质如蒸气压、溶解度、离子迁移率、电极电位等性质选择某种工艺方法，为去除更多杂质往往需要几种方法配合使用。
稀土金属中的杂质（指非稀土杂质）是在制备金属过程中通过原料、坩埚材料、操作工具和环境进到稀土金属中的，因此不同工艺和原料获得的稀土金属纯度也不尽相同。熔盐电解和金属热还原法制备的工业纯稀土金属一般为95%～98%。为去除气体（如O、N、H、Cl、F等）、非金属（如C、Si等）和金属杂质采用的提纯工艺方法及进展见表5。
20世纪90年代以来，由于铽镝铁大磁致伸缩材料用途的开发，高纯铽的需求旺盛，促进了铽提纯工艺技术进一步发展。金属热还原法制得的金属铽，在保护气氛中通过对熔融金属铽的熔盐萃取去除金属中的气体杂质，再进行高真空蒸馏，在冷凝区合理设置的情况下，有效地去除了蒸气压高的和低的金属杂质。该提纯技术已产业化，目前单炉产量已达10公斤，铽的回收率达到95%。在分析22个非稀土杂质后，铽的相对纯度大于99.99%，难去除的Si、Al、C、N、O、Cl-的含量（%）分别达到小于0.001、0.001、0.007、0.003、0.02和小于0.01,完全满足了大磁致伸缩材料的使用要求，目前全国年产量已达250公斤。高纯铽的工艺技术完全适用高纯镝、钐、镱和铥的生产。
在本世纪20年内，随着高新技术和功能材料的发展及其产业化，表5列出的各种稀土金属提纯技术必将不断完善和达到工业生产水平，而且也会不断开发出可一次去除不同性质杂质的高效新技术。
表5 稀土金属提纯工艺方法和进展
|
开始使用年代 |
方法 |
工艺方法、条件 |
有效去除的杂质 |
特 点 |
方法的有效性 |
|
20世纪60年代 |
真空熔融 |
真空熔融（感应、电弧、电子束加热）；真空度大于10-3托①，温度高于稀土金属熔点以上500～1000℃ |
|
简便，不能去除气体、非金属及过度族金属以及Ta、Ti、Mo、V等金属 |
对Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb及Lu适用 |
|
真空蒸馏或升华 |
|
蒸气压低的金属存留于坩埚中,如Ta、W |
简便，不能去除氧、氮、非金属元素 |
对于Sm、Eu、Yb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm适用 |
|
|
|
电传输法 |
当真空度为10-7～10-9乇，温度在熔点以下100～200oC向稀土金属棒通直流电保持1～3周时间，不同杂质向试棒两端迁移达到提纯的目的 |
C、O、N、Mg、Al、Si、Sc、Fe、Co、Ni（杂质可降低10%～90%） |
周期长、要求超高真空和高纯惰性气氛，能去除气体和金属杂质 |
适用于蒸气压低的稀土金属提纯 |
|
区域熔融 |
在惰性气氛，多次移动熔区，杂质按其在固-液两相中的不同分配系数移动 |
O、N、C和金属杂质 |
产率低 |
对Ce、Y、Tb有数据 |
|
|
多孔W坩埚过滤 |
在高纯气氛中使熔融的稀土金属通过多微孔钨坩埚过滤，使在W中溶解度大的金属杂质滞留在钨中 |
Ta、Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn |
简便、效率高 |
对Y提纯有数据 |
|
|
电解精炼 |
粗金属如钇作阳极，钨棒作阴极，选用适当的极电压，电解质，在密闭纯惰性气氛中进行电解 |
Al、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Mo、Cr |
|
对Y精炼有数据 |
①1托＝133.3224帕。
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【知识】稀土抗旱保水材料
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- 分类：稀土知识新闻价格
- 发布于 2013年3月06日 星期三 16:03
- 作者：HJF
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我国是世界农业大国，但也是水资源不足的贫水国。干旱已成为影响我国农林牧业发展的重要因素。特别是中西部地区近年来由于旱情日加严重，加速土地荒漠化，成为产生沙尘暴天气的主要原因。研究和推广使用抗旱保水新技术，已成为西部开发战略中的重要课题。我国科技工作者立足于我国得天独厚的稀土资源，研制开发出“稀土旱地宝”、“稀土林草—栽活”、“稀土抗旱根瘤菌种衣剂”等一系列全新的稀土防抗旱保水营养型新材料。
稀土是一组宝贵的金属元素，它们不但广泛用做工业高科技新材料，还因为有奇特的生物效应，被用做植物生长调节剂和饲料添加剂，大量应用于农牧业和养殖业生产。尤其是施用稀土还可以显著提高植物的抗逆性（抗旱、抗倒伏和抗虫害等方面的能力），更具实用价值。
稀土抗旱保水新材料，是由稀土高分子保水剂，农用稀土化合物，其他农用常微量元素以及高效农药复合在一起制成的一种新型高科技农用产品，可用于对各种作物进行种子包衣或者苗木沾根，以增强植物种子和根苗的抗旱保水能力，也可用于果树扦插和插花保鲜。
种子是作物生长的基础，但再好的种子也必须有足够的水分才能发芽生长。在播种期间，如遇土地干旱，就会造成出苗不齐，缺苗断垄，生长缓慢，甚至完全毁种的严重后果。
稀土抗旱保水材料含有稀土超强高分子保水剂，它具有500倍以上的高吸水率和加压也不脱水的高保水性能，并且能在10～15分钟内快速吸足水分，然后再缓慢释放，这就如同给种子提供了一个抗旱保墒的“小水库”。对于我国北方干旱地区的春播，这种作用尤其明显，它可以使小麦等作物提前出苗1～2天，出苗率提高10%～20%，为作物生长打下良好的基础。
由于稀土抗旱保水材料中含有一定量的稀土和其他营养元素，还为种子提供了一个“小肥库”。稀土作为植物生长调节剂，能增强种子发芽的生根活力，促进养分吸收，并明显增强作物的抗逆性。由于种子包衣薄膜具有吸附屏蔽作用，减少了营养元素的流失，延长了肥效，提高了稀土等常微量元素的利用率，从而促进了幼苗根系发达，苗齐苗壮，分蘖增加，产量提高。
稀土抗旱保水材料还复合有高效生物杀虫剂和杀菌剂，在种子发芽出苗后，也能传导到植物全株发挥作用，药效期可达40～60天，对地下虫害的防治效果几乎达到100%。每个包衣都如同是个小“农药库”，对作物早期防治病虫害，提高抗灾病能力，发挥着重要作用。
总之，稀土抗旱保水材料具有抗旱保水，保肥增效，防治病虫害等多重功能，尤其适用于我国西北广大干旱缺水地区，在上千亩大田上推广使用，已取得了显著效果。它可以使旱地水分利用率提高50%～80%，每亩水浇地节水30～60立方米，使粮油作物平均增产15%～30%。稀土抗旱保水材料已研究开发出系列产品，如用于植树造林的稀土旱地宝“一栽活”，用在治沙造林和营造经济林方面，均取得明显效果。
稀土农用研究在我国已开展了20多年，目前推广面积约7000万亩。稀土抗旱保水材料的诞生给稀土农用又增添了一个新品种。
稀土供应商：中钨在线科技有限公司
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