什么是稀土？

【概念】

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth），简称稀土（RE或R）。

【稀土的分类】

根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。

轻稀土（又称铈组）包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

重稀土（又称钇组）包括：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

称铈组或钇组，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇占优势而得名。

【称号由来】

稀土一词是前史遗留下来的称号。稀土元素是从18世纪末叶开端连续发现，其时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状况别离出来的，又很稀疏，因此得名为稀土。一般把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的依据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外（有的将钪划归稀散元素），划分红三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林（J.Gadolin）别离出钇到1947年美国人马林斯基（J.A.Marinsky）等制得钷，历时150多年。其间大部分稀土元素是欧洲的一些矿藏学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁（L.E.Glendenin）和科列尔（C.D.Coryell）用离子交换别离，在铀裂变产品的稀土元素中取得的。曩昔以为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

【稀土元素的物理化学性质与应用】

稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪，钇、镧递增，由镧到镥递减，即镧元素最活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。

稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效果。由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大，很容易填补在其晶粒及缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化而提高钢的性能。

稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产生多种多样的电子能级。因此，稀土可以作为优良的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。

稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、钆、镝和铒，可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小，则可作为反应堆燃料的稀释剂。

稀土具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用。

稀土金属已广泛使用于电子、石油化工、冶金、机械、动力、轻工、环境保护、农业等范畴。使用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精细陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致弹性材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

我国具有丰厚的稀土矿产资源，成矿条件优胜，可谓得天独厚，探明的储量居国际之首，为开展我国稀土工业供给了坚实的根底。

【稀土矿藏的主要特色】

稀土元素在地壳中均匀含量为165.35×10-6（黎彤，1976）。在自然界中稀土元素主要以单矿藏方式存在，现在国际上已发现的稀土矿藏和含稀土元素的矿藏有250多种，其间稀土含量ΣREE＞5.8%的有50～65种，可视为稀土独立的矿藏。重要的稀土矿藏主要为氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿藏总的特色：一是短少硫化物和硫酸盐（只要极单个的），这说明稀土元素具有亲氧性；二是稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状结构；三是部分稀土矿藏（特别是杂乱的氧化物及硅酸盐）出现非晶质状况；四是稀土矿藏的散布，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿藏大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中；五是稀土元素因为其原子结构、化学和晶体化学性质附近而常常共生在同一个矿藏中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿藏中，但这类元素并非等量共存，有些矿藏以含铈族稀土为主，有些矿藏则以钇族为主。

在现在已发现的250多种稀土矿藏和含稀土元素的矿藏，合适如今选冶条件的工业矿藏仅有10余种：

（1）含铈族稀土（镧、铈、钕）的矿藏：氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳铈矿和独居石。

（2）富钐及钆的矿藏：硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿。

（3）含钇族稀土（钇、镝、铒、铥等）的矿藏：磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿。

稀散元素在自然界里主要以涣散状况赋存在有关的金属矿藏中，如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等，单个还含有、硒与碲；黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿常常富含、硒及碲，单个的还富含铟与锗；方铅矿也常富含铟、、硒及碲；辉钼矿和斑铜矿富含铼，单个的还富含硒；黄铁矿常富含、镓、硒、碲等。

现在，尽管已发现有近200种稀散元素矿藏，但因为稀疏而未富集成具有工业挖掘的独立矿床，迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规划都不大。