中國粉體網(wǎng)訊  作為不可再生的稀缺性戰(zhàn)略資源,，它有“工業(yè)維生素”“新材料之母”之稱，廣泛應(yīng)用于尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域。

在煉鋼過程中，僅需在鋼中加入少量稀土，就能使原本優(yōu)質(zhì)的鋼變得更加“堅(jiān)強(qiáng)”,，提高其使用壽命。

在軍事領(lǐng)域,，稀土能夠大幅度提高武器裝備的合金戰(zhàn)術(shù)性能,，如海灣戰(zhàn)爭中,，加入稀土元素鑭的夜視儀成為了美軍坦克壓倒性優(yōu)勢(shì)的來源。

在核能領(lǐng)域,，稀土元素釓及其同位素都是最有效的中子吸收劑,，可用作控制核電站的連鎖反應(yīng)級(jí)別的抑制劑，成為核反應(yīng)堆的“安全保護(hù)神”……

現(xiàn)實(shí)中,，小到手機(jī)屏幕,、數(shù)碼相機(jī)，大到導(dǎo)彈,、雷達(dá),、潛艇，稀土無處不在,。作為不可再生的稀缺性戰(zhàn)略資源,，它有“工業(yè)維生素”“新材料之母”之稱，廣泛應(yīng)用于尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域,。那么,，稀土是如何被發(fā)現(xiàn)？又是如何開啟新用途發(fā)現(xiàn)之旅,？科技日?qǐng)?bào)記者就這些問題采訪了稀土分離技術(shù)方面的專家,。

四個(gè)“世界第一” 我國可供應(yīng)全部稀土元素

人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土，例如,，將氧化鋁稱為“陶土”,，氧化鈣稱為“堿土”等。事實(shí)上,，稀土是鑭,、鈧、釔等17種金屬元素的總稱,。因?yàn)楫?dāng)時(shí)冶煉提純難度較大,，用于提取這類元素的礦物比較稀少，而且獲得的氧化物難以熔化,，也難以溶于水,，也很難分離，且外觀酷似“土壤”,，而稱之為稀土，這一名稱從18世紀(jì)沿用至今,。

稀土“大家族”有輕稀土和中重稀土之分,。鑭、鈰,、鐠,、釹,、钷、釤,、銪為輕稀土元素,，亦稱鈰組稀土元素；鈧,、釓,、鋱、鏑,、鈥,、鉺、銩,、鐿,、镥和釔為中重稀土元素，亦稱釔組稀土元素,。兩者的元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì),，以及它們?cè)诘V物中共生情況和離子半徑皆不同。

在應(yīng)用上,，輕稀土也被業(yè)內(nèi)人士稱為“假稀土”,，雖然存量大、應(yīng)用廣,，但價(jià)值相對(duì)低廉,；而重稀土資源稀缺，可用于航天,、軍事,、國防及新材料合成等高科技領(lǐng)域，價(jià)格昂貴,，可替代性小,。

據(jù)上述專家介紹，稀土元素在地殼中分布十分廣泛,，但是卻很不均勻,，其中稀土儲(chǔ)量較多的，亞洲有中國,、印度,，北美有美國、加拿大,，還有俄羅斯,、澳大利亞、南非、埃及等幾個(gè)國家,。我國稀土礦藏豐富,，雄踞著四個(gè)世界第一：資源儲(chǔ)量第一，占23%左右,； 產(chǎn)量第一,，占世界稀土商品量的80%至90%；銷售量第一,，60%至70%的稀土產(chǎn)品出口到國外,；應(yīng)用第一，大部分的稀土在供國內(nèi)使用,。

不僅如此,，我國南方的離子型礦中有全球70%以上的重稀土資源，主要分布于我國江西,、廣東,、福建、廣西等省份,，其重稀土高達(dá)30%—80%,，是具有絕對(duì)競爭優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略資源。中國還是目前全球唯一可以供應(yīng)全部稀土元素的國家,。

充滿歷史性誤會(huì) “孿生兄弟”被當(dāng)成“一個(gè)人”

稀土元素是在1794年,，由芬蘭化學(xué)家加多林從未知的礦化物發(fā)現(xiàn)的，即從硅鈹釔礦中發(fā)現(xiàn)了“釔土”(氧化釔),。從1794年發(fā)現(xiàn)釔土開始,，到1947年最后一個(gè)稀土元素钷被提取出來，前后共經(jīng)歷了150多年,，期間充滿了諸多歷史性的誤會(huì),。

上述專家介紹道，事實(shí)上,，稀土元素最初被發(fā)現(xiàn)是這樣被描述的：稀土的發(fā)現(xiàn)始于北歐,，1787年業(yè)余礦物學(xué)家阿累尼烏斯在斯德哥爾摩附近一個(gè)名叫伊特比(Yteerby)的小村尋得了一塊他從未見過的黑色礦石，就借用這個(gè)村名將其命名為Yteerite,。1794年加多林聲稱從這種礦物中發(fā)現(xiàn)了一種新元素“釔土”,，將其命名為Yteelium(釔)。

人們就把這一年看作是發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)稀土元素“釔”的年代,。其實(shí),，這是一種誤會(huì)。因?yàn)�,，加多林�?dāng)初發(fā)現(xiàn)的“釔土”并不是一種稀土元素,，而只能說是“釔組稀土”混合氧化物,。后來的科學(xué)家，又從這種“釔土”中相繼發(fā)現(xiàn)了鐿,、鉺、鋱等重稀土元素,。原來是當(dāng)初的化學(xué)家們把這幾個(gè)“孿生兄弟”都當(dāng)成“一個(gè)人”了,。同樣的誤會(huì)也發(fā)生在輕稀土身上。

在中國,，最早的稀土礦發(fā)現(xiàn)于1934年,，發(fā)現(xiàn)人是何作霖教授。之后,，中國地質(zhì)科學(xué)工作者不斷探索和總結(jié)中國地質(zhì)構(gòu)造演化,、發(fā)展的特點(diǎn)，運(yùn)用和創(chuàng)立新的成礦理論,，在全國范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)并探明了一批重要稀土礦床,，并總結(jié)出中國稀土資源具有成礦條件好、分布面廣,、北輕南重,、有價(jià)元素含量高、綜合利用價(jià)值大等最基本的特點(diǎn),。

稀土元素中有15個(gè)“成員”源自一個(gè)龐大的“家族”——鑭系元素,，它們是元素周期表中第57號(hào)元素鑭到71號(hào)元素镥15種元素的統(tǒng)稱。

在物理性質(zhì)上,，鑭系金屬為銀白色,，較軟，有延展性,�,；顫娦暂^強(qiáng)，僅次于堿金屬和堿土金屬,，需要隔絕空氣保存,。同時(shí)鑭系金屬是強(qiáng)還原劑，其還原能力僅次于金屬鎂（Mg）,，其反應(yīng)性可與鋁相比,。隨著原子序數(shù)的增加，還原能力呈逐漸減弱的趨勢(shì),，其電子逐漸排布在內(nèi)層4f軌道,，外層電子排布基本相同，因此這些“成員”的化學(xué)性質(zhì)比較相似,。

個(gè)個(gè)身手不凡 開啟現(xiàn)代應(yīng)用發(fā)現(xiàn)之旅

由于各種稀土元素的性質(zhì)極其相似,，又多以氧化物混合物的形式存在于各種復(fù)雜的礦物中,，因此稀土元素的分離和提純是一項(xiàng)極其困難的工作。直到1947年,，美國科學(xué)家發(fā)明了用離子交換法分離稀土,，并由著名學(xué)者斯佩丁改進(jìn)了離子交換法工藝，制備出公斤級(jí)的純凈單一稀土,，為研究各種單一稀土的本征特性和開發(fā)稀土的用途創(chuàng)造了基本的條件,。人們逐步對(duì)稀土豐富的光、電,、磁和核性質(zhì)有所認(rèn)識(shí),，為各種稀土功能新材料和新器件的研制和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

信息,、生物,、新材料、新能源,、空間和海洋被當(dāng)代科學(xué)家推為六大新科技群,，人們之所以重視稀土、研究稀土,、開發(fā)稀土,，就是因?yàn)橄⊥撩總�(gè)成員均有特性，個(gè)個(gè)身手不凡,，在高精尖端科技領(lǐng)域各顯神通,。目前，由稀土元素生產(chǎn)的稀土永磁,、發(fā)光,、儲(chǔ)氫、催化等功能材料已是先進(jìn)裝備制造業(yè),、新能源等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的原材料,，還廣泛應(yīng)用于電子、石油化工,、治金,、機(jī)械、新能源,、輕工,、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等,。

如鑭能夠應(yīng)用到制備許多有機(jī)化工產(chǎn)品的催化劑中以及光轉(zhuǎn)換農(nóng)用薄膜,，在國外，科學(xué)家把鑭對(duì)作物的作用賦予“超級(jí)鈣”的美稱,；鈰的合金耐高熱,，可以用來制造噴氣式推進(jìn)器零件,，作為玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線,，還被用作優(yōu)良的環(huán)保材料,，應(yīng)用到汽車尾氣凈化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中,。

釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料,，以其優(yōu)異的性能廣泛用于電子、機(jī)械等行業(yè),，釹鐵硼永磁體的問世，為稀土高科技領(lǐng)域注入了新的生機(jī)與活力,。被稱作當(dāng)代“永磁之王”,，其中阿爾法磁譜儀的研制成功，標(biāo)志著我國釹鐵硼磁體的各項(xiàng)磁性能已跨入世界一流水平,。

在醫(yī)療上,，釓的水溶性順磁絡(luò)合物，可提高人體的核磁共振成像信號(hào),；銩可用作醫(yī)用輕便X光機(jī)射線源,，用以制造便攜式血液輻射儀，這種輻射儀放射出X射線照射血液并使白細(xì)胞下降,，從而減少了器官移植早期的排異反應(yīng),。由于對(duì)腫瘤組織具有較高親合性，銩還可應(yīng)用于腫瘤的臨床診斷和治療,。

同時(shí),，稀土還可以作為優(yōu)良的熒光、激光和電光源材料以及彩色玻璃,、陶瓷的釉料,。稀土離子與羥基、偶氮基或磺酸基等形成絡(luò)合物,，使稀土廣泛用于印染行業(yè),。而某些稀土元素具有中子俘獲截面積大的特性，如釤,、銪,、釓、鏑和鉺,，可用作原子能反應(yīng)堆的控制材料和減速劑,。而鈰、釔的中子俘獲截面積小,，則可作為反應(yīng)堆燃料的稀釋劑,。

幾乎每隔3—5年,，科學(xué)家們就能夠發(fā)現(xiàn)稀土的新用途，每6項(xiàng)發(fā)明中,，就有一項(xiàng)離不開稀土,。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀土科技領(lǐng)域的拓展和延伸,，稀土元素將會(huì)有更廣闊的利用空間,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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