稀土是怎樣形成的

稀土是怎樣形成的

　　稀土(rare earth)有“工業(yè)維生素”的美稱。現(xiàn)如今已成為極其重要的戰(zhàn)略資源。我們大部分人只知道稀土價(jià)格昂貴，卻不知道它的實(shí)際用途。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)解稀土的相關(guān)知識。

　　稀土是怎么形成的：

　　稀土一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀(jì)末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土;把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。

　　目前生產(chǎn)稀土金屬常用的原料是它們的氯化物和氟化物。

　　稀土的常見類型：

　　原礦

　　獨(dú)居石

　　獨(dú)居石(Monazite)又名磷鈰鑭礦。

　　化學(xué)成分及性質(zhì)：(Ce，La，Y，Th)[PO4]。成分變化很大。礦物成分中稀土氧化物含量可達(dá)50～68%。類質(zhì)同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。獨(dú)居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

　　晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：單斜晶系，斜方柱晶類。晶體成板狀，晶面常有條紋，有時(shí)為柱、錐、粒狀。

　　物理性質(zhì)：呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色。具有強(qiáng)玻璃光澤。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。電磁性中弱。在X射線下發(fā)綠光。在陰極射線下不發(fā)光。

　　生成狀態(tài)：產(chǎn)在花崗巖及花崗偉晶巖中;稀有金屬碳酸巖中;云英巖與石英巖中;云霞正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中;阿爾卑斯型脈中;混合巖中;及風(fēng)化殼與砂礦中。

　　用途：主要用來提取稀土元素。

　　產(chǎn)地：具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的獨(dú)居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床。最重要的海濱砂礦床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加、南非、馬來西亞、中國、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨(dú)居石的重砂礦床。

　　獨(dú)居石的生產(chǎn)近幾年呈下降趨勢，主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性，對環(huán)境有害。

　　氟碳鈰礦

　　化學(xué)成分性質(zhì)：(Ce，La)[CO3]F。機(jī)械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳鈰礦易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

　　晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：

　　六方晶系。復(fù)三方雙錐晶類。晶體呈六方柱狀或板狀。細(xì)粒狀集合體。

　　物理性質(zhì)：黃色、紅褐色、淺綠或褐色。玻璃光澤、油脂光澤，條痕呈白色、黃色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有時(shí)具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下無色或淡黃色，在陰極射線下不發(fā)光。

　　生成狀態(tài)：產(chǎn)于稀有金屬碳酸巖中;花崗巖及花崗偉晶巖中;與花崗正長巖有關(guān)的石英脈中;石英─鐵錳碳酸鹽巖脈中;砂礦中。[3]

　　用途：它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。鈰族元素可用于制作合金，提高金屬的彈性、韌性和強(qiáng)度，是制作噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈、發(fā)動機(jī)及耐熱機(jī)械的重要零件。亦可用作防輻射線的防護(hù)外殼等。此外，鈰族元素還用于制作各種有色玻璃。

　　磷釔礦

　　化學(xué)成分及性質(zhì)：Y[PO4]。成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。有釔族稀土元素混入，其中以鐿、鉺、鏑、釓為主。尚有鋯、鈾、釷等元素代替釔，同時(shí)伴隨有硅代替磷。一般來說，磷釔礦中鈾的含量大于釷。磷釔礦化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：四方晶系、復(fù)四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀。

　　物理性質(zhì)：黃色、紅褐色，有時(shí)呈黃綠色，亦呈棕色或淡褐色。條痕淡褐色。玻璃光澤，油脂光澤。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。

　　生成狀態(tài)：主要產(chǎn)于花崗巖、花崗偉晶巖中。亦產(chǎn)于堿性花崗巖以及有關(guān)的礦床中。在砂礦中亦有產(chǎn)出。 用途：大量富集時(shí)，用作提煉稀土元素的礦物原料。

　　鑭釩褐簾石

　　日本山口大學(xué)、愛媛大學(xué)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組發(fā)表一份公報(bào)說，他們在三重縣發(fā)現(xiàn)了一種含有稀土的新品種礦物。稀土在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展高新技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中具有“點(diǎn)石成金”的作用。而新礦物是2011年4月在三重縣伊勢市的山中發(fā)現(xiàn)的，它是含有稀土鑭和稀有金屬釩的一種特殊褐簾石。2013年3月1日，這種礦物被國際礦物學(xué)協(xié)會認(rèn)定為新礦物，并被命名為“鑭釩褐簾石”。

　　成品

　　碳酸氯化稀土

　　這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級產(chǎn)品，一般地說，當(dāng)前有兩個主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品。

　　一個工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進(jìn)入水溶液，稱之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來，過濾后即得碳酸稀土。

　　另一種工藝叫燒堿法工藝，簡稱堿法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥粒褖A餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿，然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土。

　　磷礦稀土

　　自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外， 還有相當(dāng)大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由于稀土的離子半徑(0. 848～0. 106 nm)與 Ca2+(0. 106 nm)很接近，稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦巖中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸，稀土平均含量為 0. 5‰，估計(jì)世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。

　　針對礦中稀土含量低及其賦存狀態(tài)特殊等特點(diǎn)，國內(nèi)外已經(jīng)開展了多種回收工藝研究，可分為濕法和熱法：

　　濕法中，根據(jù)分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法。從磷化工過程回收稀土有多種，均和磷礦加工方式密切相關(guān)。

　　熱法生產(chǎn)過程中， 稀土主要進(jìn)入硅酸鹽熔渣中，可采用大量鹽酸或硝酸分解浸出， 過濾除去硅石后，再采用TBP等萃取回收稀土， 稀土回收率可以達(dá)到 60%。

　　隨著磷礦資源不斷利用，正轉(zhuǎn)向低品質(zhì)磷礦的開發(fā)， 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對硫酸濕法磷酸中的稀土進(jìn)行回收已成為研究熱點(diǎn)。在硫酸濕法磷酸生產(chǎn)過程中，通過控制稀土在磷酸中的富集， 再采用有機(jī)溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發(fā)的方法更具有優(yōu)勢。

　　混合稀土

　　由稀土礦中提取出含有鑭、鈰、鐠、釹及少量釤、銪、釓混合的氧化物或氯化物經(jīng)熔鹽電解制出的金屬。稀土總量大于98%，鈰大于48%的輕稀土。在空氣中易氧化為黑色，室溫下能和水反應(yīng)，升溫而加快。可做打火石、合金添加劑、貯氫材料等。