一、促进种子萌发和生根发芽

稀土拌种、浸种，可增加种子活力，促进作物种子萌发，提高种子的出苗率，是“益植素”稀土使作物增效的一种重要作用。一定浓度的“益植素”稀土化合物浸种拌种可以增加种子的活力，稀土的这种作用已应用在小麦、水稻、玉米、大豆、白菜、油菜、麻类等大田作物上，其中小麦发芽提高幅度达8~19%，胡麻提高7%~12%，稀土的这种作用也用于牧草种植，其发芽率提高9.8~19%。在林业上苗圃基地也利用稀土的这个特性，种子浸种可明显提高其活力，用适量的稀土化合物溶液处理油松、柠条及华北落叶松种籽，可分别提高种籽活力指数8%~13%、25.9~57.2%和9%，发芽率分别提高4%~11%，2%~6%和3%~9%，田间出苗高峰要早2~4天。桑籽浸种可提高发芽率达18%~78%。

稀土对植物根系和扦插生根具有显著的促进作用。植物根系是植物从其生活环境中获取水分和养分的重要器官，根系的生理活动直接影响着植物一生的生长发育。研究表明，适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育，提高根系活力，促进根分化和代谢活动，提高根对营养元素的吸收能力。研究表明适量稀土处理的水稻根系体积比对照增大1.18倍，根系活力增加20%。花生试验也表明，稀土处理花生的根系活力比对照也增加30.8%。大田作物如小麦、水稻、玉米和甘蔗等根系生长均有明显的促进作用。根长增加4%~10%，根重增加15%以上，根系体积增加2.5%。稀土元素对木本植物插条生根具有促进作用，特别是生长刺激素与生长素配合效果更好。用杨树、月季、圆柏、落叶松做扦插，其生根率达到60%~85%，龙眼、高山含笑、板栗等难生根树种插条根系生长也可达到35%~60%, 比单用激素生根率提高30%。

稀土对种子活性的增强和发芽率的提高以及对木本植物扦插生根的促进作用能够保证作物出苗率和扦插成活率，不但打下丰收基础，而且还节约了时间和成本。谚语常说“有钱买籽，无钱买苗”。“益植素”稀土在种子萌发、移栽、扦插方面必将发挥重要作用。

二、叶绿素增加、提高产量和改善品质

叶绿素是植物进行光合作用的物质基础。叶绿素含量越高，光合作用的强度就越大。多年试验结果表明，许多作物应用稀土后，叶绿素含量都有所提高。水稻在幼苗期喷施万分之三的稀土，经过一段时间后，可以目测到叶色逐渐加深，经过测定剑叶中叶绿素含量比对照增加11.8%。黄花菜叶片叶绿素含量增加0.2mg/g。叶片喷施适量的稀土可明显提高黑穗醋栗叶片的光合速率、叶绿素含量、光量子通量密度等生理指标，表明稀土可促进黑穗醋栗生长。叶绿素的增加会提高植物的干物质累计量，提高经济产量。黑龙江春小麦试验结果表明，39次试验中有34次增产，增产幅度为7.53%~18.88%。长期定位试验结果也表明，稀土促进小麦生长，提高产量5%~10%。水稻上施用的增产幅度为30kg/亩、玉米的增产幅度为41~50kg/亩、油菜增产7.6~11.4%、茶叶平均增产12%~15%、蔬菜如黄瓜为25%和草莓增产30%，同时“益植素”稀土其他蔬菜和经济作物上也都有很好的增产效果。

稀土具有促进林木种子生长发育，提高林产品产量，改善产品质量等应用。目前应用树种已达40个以上，以浸种、拌种、沾根、插条和叶面喷施等方式用于苗木培养，促进树木生长，防病抗逆，增加产量。“益植素”稀土元素对多种果树都有一定的增产效应，一般增产幅度在10%~25%。而不同地理位置不同类型的水果，因气候条件的变化，其增产效果有差异。如南方的柑桔、荔枝和龙眼喷施稀土比未喷稀土的分别增产19.2%、17.0%和24.5%；北方的葡萄、苹果和梨等分别增产22.8%、14.7%和11.3%。此外，果树施用稀土不仅可以增加产量，而且可改善苗木和果品质量，使果实含糖量、维生素含量及硬度指标等均有不同程度的提高，同时可以促进着色，提早成熟；苗木一级品率提高15%~25%。

适量“益植素”稀土拌种可提高桑树新种子发芽率7个百分点，旧种子达44个百分点，可显著促进幼苗的生长。试验结果还表明，桑树以适当浓度喷施稀土后，发条数增加6.4~9.0%、新梢长度增加6.89~22.46%和叶片数增加5.12~14.1%，平均每片叶重增加12.57~31.49%，单位面积产量提高11.67~16.67%。


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中低品位稀土精矿球团电弧炉脱铁除磷，所用的还原剂主要是碳。在电弧炉冶炼温度条件下，碳可以还原铁、锰、磷、铌和钛等氧化物，但不能还原稀土氧化物，稀土氧化物仍保持原形态留在渣中。

由于焦炭密度远比熔渣小，冶炼对焦炭易于漂浮在熔渣的表面，即使加强搅拌，熔渣与焦炭之间的接触也不理想。因而还原的动力学条件不充分。另外用碳完全去除较难还原的氧化物如TiO2等也有困难。为改善还原条件，在实际生产中配入一定量硅铁作辅助还原剂，硅铁的还原效果优于焦炭，但由于价格昂贵，用量过多导致稀土精矿渣的造价增大和部分稀土的被还原，在确保稀土精矿渣质量的前提下，应尽可能少用硅铁。

铁氧化物的还原  铁氧化物的还原是逐级进行的，用碳或硅均可使铁氧化物按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe顺序还原成铁。在实际生产中，铁的还原速度非常快，用压缩空气搅拌10min，熔渣中含铁量可由10%降至0.5%以下。由于反应过程有CO气体逸出，起到了辅助搅拌的作用，有利于加速的还原过程。

磷氧化物的还原 稀土精矿中的磷主要是以磷酸盐的状态存在，如独居石（CePO4），磷酸钙（3CaO·P2O5）、蓝铁矿（3FeO·P2O5·H2O）等。在电弧炉冶炼条件下，有SiO2和CaO参加时，独居石将发生分解[反应式（1）]，生成的P2O5被碳[反应式（2）]或硅还原[反应式（3）]。

2CePO4＋3CaO＋2SiO2 ==== 3CaO·Ce2O3·2SiO2＋P2O5       (1)

P2O5＋5C ==== 2P＋5CO↑                 (2)

2P2O5＋5Si ==== 4P＋5SiO2                     (3)

在1200～1500℃时，磷酸钙可以被碳还原：

3CaO·P2O5＋5C ==== 3CaO＋2P＋5CO↑                 (4)

在有SiO2存在时，磷酸钙将发生分解：

2（3CaO·P2O5）＋3SiO2 ==== 3(2CaO·SiO2)＋2P2O5 (5）

硅还原铁氧化物及其他氧化物产生的SiO2能促进磷酸盐的分解，从而加速了反应过程。

当稀土精矿球团含铁量较低时，加入少量生铁，使还原产生的磷溶解于铁中，形成稳定的Fe2P相。

锰氧化物的还原  锰氧化物与铁氧化物的还原一样都是逐级进行的。但锰对氧的亲和力大于铁对氧的亲和力，且在稀土精矿中锰的含量远比铁的含量低，还原的热力学条件较差，因此锰氧化物比铁氧化物较难还原。用碳还原锰的高价氧化物为低价氧化物在较低的温度下就能进行，碳和硅还原MnO的反应参见反应式如1式和反应式2。

（MnO＋C）=== [Mn]＋CO↑    （1）

2MnO＋Si====2Mn＋SiO2       （2）

渣中SiO2能与MnO反应生成难还原的MnSiO3，因此加入适量的CaO可以促进MnSiO3的分解，从而增大熔渣中MnO的活度。

MnSiO3＋CaO ==== CaSiO3＋MnO   (6)

△G0 =－75470－5.31T

稀土精矿球团脱铁除磷过程中锰的还原率可以达到80%以上。

钛氧化物的还原  白云鄂博稀土矿由于其钛量相对较高，冶炼用于球铁的稀土硅铁合金时，要求精矿渣含钛量越低越好，因此稀土精矿在脱铁除磷过程中降低其渣的含钛量也是一项重要的内容。

TiO2是很稳定的氧化物，用碳还原TiO2[反应式（7）]，开始温度为1684℃，这在电弧炉冶炼温度条件下是相当困难的。但如果在炉料中加入硅铁，用硅还原[反应式（如3）]，该反应可以顺利进行。

[RESi]＋[Si]====[RESi2]   （3） 

△G0 =341290－174.05T


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一、金属钕生产工艺

以氟化钕为原料的钙热还原法生产周期短、产品质量稳定。无论还原或蒸钙铸锭都要在中频炉中进行，设备投资高。如果氟化钕的湿法生产过程中极难度过滤的问题得到解决氟化钕的成本低于氧化钕的成本，这个方法必然显示出它的生命力。

为适应以氯化钕为原料而进行电解，最好加入镁来降低阴极产品的熔点，使其在钕的熔点以下进行，减少氯化物电解质的挥发损失。这对于具备氯化钕生产能力的稀土厂是有益的。据称采用这种方法生产的钕也能满足钕铁硼生产要求。因为含氧高，在建立钕的国标时，只好认为是需另订一种标准的产品，行家们还认为氯化物易于吸潮，电解持久性差，且放出有害的氯气，为其不足之处。因而缺乏竞争力，个别厂家用氯化钕为原料，电解钕铁合金，自用于钕铁硼的生产，所生产的钕铁合金成分的一致性差。

用氧化钕作为原料，以氟化物为电解质，采用熔盐电解法生产金属钕，因氟化物沸点高，可在钕的熔点以上惊醒电解。该法设备投资少，工艺简单，国内很多地方引进研究单位的技术，一哄而上，出现了产大于销，竞相出口，亏本销售，以次充好的局面，导致有些单位无法生存下去。

二、氧化物电解钕生产

（一）设备

氧化物电解钕用调压器、整流器配套，提供电解的直流电。整流器为硅整流，最大输出电压为36伏，电流为3000安培。也有采用72伏输出，两台电解槽串联电解。这样不仅主电路复杂化，而且因炉子运行情况不一，给操作带来困难，但其好处是升温快。我们在生产实践中也遇到升温的困难，主要是由于电解质的导电性不好所致，调整电解质的组成很容易得到解决。否则，就是把温度升上去了，电解效果也不会好。电解槽的正常电解电流有一千多安培和二千多安培两种规模。前者日产金属钕30公斤左右，后者日产量可达50公斤。

（二）原料和电解质

氧化钕为草酸盐煅烧所得，可满足国标规定要求，实践证明国标中未作规定的含碳和氯根必须加以严格控制，若因贮存使灼碱超标并不影响点解效果。用碳铵沉淀，灼烧所得到的氧化钕，点解效果不好。

电解质采用NdF3－LiF体系，组分不尽相同。这种电解质的美中不足是NdO3溶解度小，约4％，给操作带来困难。寻求对Nd2O3具有较大溶解度的多元系电解质，是一项很有意义的基础工作。用作电解质的氟化钕和氟化锂容易导致金属钕中含Si超标，应加强质量管理。NdF3的制备有湿法和火法之分，若能从反萃液直接或稍加预处理用湿法制备氟化钕，极度过滤的问题有所突破，比目前将反萃取液用草酸沉淀、煅烧制成氧化钕后，再用湿法制成氟化钕，生产成本将会低得多。用火法制备氟化钕虽然有高一些，质量比较好，大中型企业正在准备采用这种方法。

（三）电解槽和电极材料

电解槽和阳极用石墨加工，目前还找不到比石墨更好的材料，阴极用钼棒制作，金属钕难免含有微量钼。个别厂家因用户对含钼提出了要求，便改用钨棒，产品中势必含有微量钨。钕铁硼的研究表明，含微量的钼或钨对磁性有影响，用铌作阴极材料就成了最佳的选择。因钕硼含少量铌，对它的性能有好的影响。

（四）电极过程

溶于电解质中的氧化钕产生电离:Nd2O3＝2Nd3＋＋3O2－

阴极过程：Nd3＋＋3e＝Nd

阳极过程：2O2－－4e＝O2

高温下氧立即与石墨反应：O2＋2C＝2CO↑

副反应也会发生，从量上看微乎其微。阴极上析出的金属收集在下部的坩埚中，定期取出铸锭。石墨阳极要定期更换，采用怎样的结构尺寸，使加工量小、成本低、更换方便、导电性好，这都是实际窍门。

（五）操作

操作分筑炉、开炉、电解、出金属、包装等环节。据阴阳极的区配关系和热平衡的需要，把炉子筑好之后，启动前要充分烤烧，可加入预先熔化好的电解质或用直流电弧开炉。前者要增加化料设备，后者虽不要化料设备，但对电解质有影响，电极也会受到损伤。在正常电解阶段，保持在规定的温度和电流范围内进行电解，并均匀地加入所需要的原料。当电解到坩埚中盛有足够的金属量时，人工用钛或不锈钢勺子取出金属铸锭。出一炉金属，要几把勺子交替使用，尽量减少勺子对金属的污染。按国标规定，金属铸锭要小于一公斤才能使金属方便地从金属模具脱离出来，不仅要注意模具的形式，而且在铸锭后要使金属在收缩状态时，模具处于膨胀状态，出金属后，被带出的电解质返回电解槽。将炉内电解质补加到规定的液位，进行下一阶段的电解。产品经分析合格后，包装入库。将金属块用塑料袋包好再用纸包裹，装桶注蜡。有的厂家用复合塑料袋真空包装比较方便，但搬运时袋子可能破损。

三、几点看法

a.金属钕的质量，已经颁布了国标，钕的相对纯度分别为99%和95%的两个档次，每个档次主要是按碳的含量分为三个级别，A级含碳量不大于0.05%，B级含碳量不大于0.10%，C级含碳量不大于0.15%。目前国内生产厂家B级品约70%－80%，其余主要为C级品，A级品极少，只有个别厂家声称产品含碳量较低。钕铁硼厂家一般不分析金属钕的含碳量，但都希望含碳量越低越好。至今尚未见到金属钕含碳影响钕铁硼性能的报道。某研究单位在这方面做了一些工作，但没公开发表。他们在钕铁硼生产过程中，工艺本身有增碳，其结论是金属钕含碳在0.08%左右为宜，而且还认为钕铁硼一点碳也不含，反而对磁性有不利的影响。用户对金属钕的优劣，主要是以能否生产出性能良好的永磁材料为最终裁判。对金属钕的质量深入而科学的认识，如何进一步降低含碳量还有待人们去探索。

b.市场问题金属钕主要用作钕铁硼（含铵30%左右）的原料，据有关资料报道，国内钕铁硼生产能力达800吨/年的规模。因外销形势不好，国内推广应用不够，年实际产量不足100吨，使金属钕的生产能力远远超过了需求。积极开展推广应用，对于生产金属钕的行业极为重要。有的乡镇企业，凭着销售方面的优势，在有限的市场里，低价出售金属钕，以求生存。特别是供电条件差、原料来源不稳定，质量保证体系差的企业，在免税期满后更是难以维持下去。有竞争，就有优胜劣汰。市场疲软，竞争就更加激烈。

c.生产改进的方向 提高质量、降低成本、改善生产条件，是金属钕生产的改进方向。为此必须从一下几个方面去努力。①对原料氧化钕不仅要达到国标的要求，还必须对含碳和氯量提出适当的规定；②对电解质的含硅量必须进行控制；③选择最佳的阴极材料；④改进石墨阳极的结构；⑤降低产品的含碳量；⑥实现连续定量加料；⑦实现规模经济。


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钇是稀土元素。稀土元素是指钪、钇和全部镧系元素。由于它们在地壳中的含量稀少，它们的氧化物与氧化钙等土族元素性质相似，因而得名。由于稀土元素分布分散，往往杂乱成矿，再加上它们性质彼此很相似，所以发现、分离以及分析它们都比较困难。

钇和另一稀土元素铈是稀土元素中在地壳中含量较大的两种元素，因而它们在稀土元素中首先被发现。欧洲北部斯堪的纳维亚半岛上的挪威和瑞典是稀土元素矿物比较丰富的产地，因而这两种元素在这个地区最先被发现。

钇的拉丁名称yttrium和元素符号是Y正是从瑞典首都斯德哥尔摩附近的一个小镇乙特比（Ytterby）的名称而来。因为钇是从这个小镇上的一种黑色矿石中发现的。1794年芬兰矿物学家、化学家加多林分析了这块矿石，发现其中含有一种当时不知道的新金属氧化物，它的性质部分与氧化钙相似，部分与氧化铝相似，就把这种新金属的氧化物称为钇土。

钇和铈的氧化物以及其他稀土元素氧化物和土族元素的氧化物一样很难还原。直到1875年希尔布郎德利用电解熔融的铈的氧化物，获得金属铈。这是今天取得稀土元素金属的一种普遍的方法。它们的发现不仅仅是发现了它们的本身，而且带来了其他稀土元素的发现。其他稀土元素的发现是从这两个元素的发现开始的。

钇和铈的发现仅仅是打开了发现稀土元素的第一道大门，是发现稀土元素的第一阶段。


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