深扒丨这种土你吃不起，稀土
本帖最后由 木棉 于 2016-1-17 15:16 编辑每当我们没钱的时候，都会嚷嚷着：下个月又要吃土啦。但是作为材料人，我们应该要知道，有一种土我们吃不起，那就是稀土 。 稀土并不是真的土，而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，统称为稀土元素（Rare Earth），简称稀土（RE或R）。 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。大家不要在别人问到你的时候说“我没见过这种土”闹了笑话。 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两组。 轻稀土（铈组）包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 重稀土（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。稀土元素由于原子结构特殊，电子能级异常丰富，具有许多优异的光、电、磁、核等特性，加之化学性质十分活泼，能与其它元素组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，被称作为“现代工业的维生素”和神奇的“新材料宝库”。由于稀土作用大，用量少，已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素，被广泛应用到冶金、石油化工、玻璃陶瓷、农业和新材料等领域。 稀土在冶金领域应用已有30多年的历史，目前已形成了较为成熟的技术与工艺，稀土在钢铁、有色金属中的应用，是一个量大面广的领域，有广阔的前景。作为改性添加元素在钢铁和有色金属中加入千分之几甚至万分之几的稀土就能明显改善金属材料性能。稀土可以提高钢材的强度、耐磨性和抗腐蚀性能。稀土球墨铸铁管比普通铸铁管强度高5~6倍。由于我国铝锭含硅量高，用其生产的铝导线导电率长期以来不符合国际标准，加入稀土生产的稀土铝导线，不但导电率达到了国际标准，导电性能还提高2~4%，强度提高20%，抗腐蚀性能提高近一倍，已成功用于50万伏超高压输电线。怪不得稀土素有“工业黄金”之称，从这一点看，真的有点石成金的本事呢。 稀土在石油化工领域可以用来制成分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强等优点，可使汽油产出率提高5%，提高装置裂化能力30%，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，用少量的硝酸稀土作助催化剂，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。 我国玻璃与陶瓷工业中的稀土应用量自1988年以来平均以25%的速度递增，1998年已达约1600吨，稀土玻璃陶瓷既是工业和生活的传统基础材料，又是高科技领域的主要成员。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、显像管、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。 研究结果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长过。稀土植物助长剂用于农业，可使粮食作物平均增7%，油料作物平均增产10%，瓜果蔬菜增产10%～20%，还能使含糖作物的含糖量明显提高，并能增强农作物的抗逆性（抗灾病能力）。 稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，如稀土永磁材料、荧光发光材料、贮氢蓄能材料、催化剂材料、激光材料、超导材料、光导材料、功能陶瓷材料、生物工程材料和半导体材料等等，它们都是发展电子信息产业，开发新能源，环保和国防尖端技术等方面不可缺少的新材料。稀土永磁材料钕铁硼是当今磁性能最强的永磁材料，被称作“一代磁王”，已广泛用于各种电动机、发电机、音响设备、仪器仪表、核磁共振成像仪和航天航空通讯等方面。稀土永磁材料用于电机，可使设备小型化和轻型化，同等功率的电机体积和重量可减少30%以上。用稀土永磁同步电机代替工业上耗能最多的异步电机，节电率达12～15%。稀土是制造高效节能电光源不可缺少的材料。用稀土三基色荧光灯代替普通白炽灯，节电北高达80%。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节能效果明显，而且大大提高了照明质量，生产过程减少了污染，被看作“绿色照明”。彩色电视也正是由于采用了稀土荧光灯才使其画面色彩纯正，能逼真地再现出五光十色的大千世界。稀土镍氢可充电，电池作为无污染绿色电池，已广泛用于移动电话、电脑笔记本、电动工具等方面。 看了这么多，大家没有想到吧，小小的稀土元素竟然能够应用到这么多的领域，而本文所列的仅仅只是冰山一角，还有稀土在医疗领域的应用，在军事领域的应用，甚至在其他我们没有开发的领域的应用，都需要一代又一代的材料人不断的探索与钻研，才不辜负中国作为稀土第一大国这一得天独厚的优势。
本文由材料人科普团队木棉搜集整理，材料人科普团队进行相关信息收集、整理、原创和发布，打造全网材料学术信息窗口，关注我们、关注整个材料界。素材来源：中国稀土网www.cre.net
有用我学习受教了
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