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■是什么成就了稀土这张王牌

在中国,最早的稀土矿发现于1934年,发现人是何作霖教授。之后,中国地质科学工作者不断探索和总结中国地质构造演化、发展的特点,运用和创立新的成矿理论,在全国范围内发现并探明了一批重要稀土矿床,并总结出中国稀土资源具有成矿条件好、分布面广、北轻南重、有价元素含量高、综合利用价值大等最基本的特点。

在军事领域,稀土能够大幅度提高武器装备的合金战术性能,如海湾战争中,加入稀土元素镧(读音lán)的夜视仪成为了美军坦克压倒性优势的来源。在核能领域,永利集团手机在线登录,稀土元素钆及其同位素都是最有效的中子吸收剂,可用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,成为核反应堆的“安全保护神”……

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(科技日报6月6日报道)作为不可再生的稀缺性战略资源,它有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。在炼钢过程中,仅需在钢中加入少量稀土,就能使原本优质的钢变得更加“坚强”,提高其使用寿命。

如镧能够应用到制备许多有机化工产品的催化剂中以及光转换农用薄膜,在国外,科学家把镧对作物的作用赋予“超级钙”的美称;铈的合金耐高热,可以用来制造喷气式推进器零件,作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,还被用作优良的环保材料,应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效防止大量汽车废气排到空气中。

资料图:图为美媒报道的2013年美国使用的稀土分配示意图。(PC端可拖拽查看大图,手机端可保存可查看大图)

钕的最大用户是钕铁硼永磁材料,以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业,钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。被称作当代“永磁之王”,其中阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。

现实中,小到手机屏幕、数码相机,大到导弹、雷达、潜艇,稀土无处不在。作为不可再生的稀缺性战略资源,它有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。那么,稀土是如何被发现?又是如何开启新用途发现之旅?科技日报记者就这些问题采访了稀土分离技术方面的专家。

稀土“大家族”有轻稀土和中重稀土之分。镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钪、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇为中重稀土元素,亦称钇组稀土元素。两者的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离子半径皆不同。

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同时,稀土还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络合物,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。

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现实中,小到手机屏幕、数码相机,大到导弹、雷达、潜艇,稀土无处不在。作为不可再生的稀缺性战略资源,它有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。那么,稀土是如何被发现?又是如何开启新用途发现之旅?科技日报记者就这些问题采访了稀土分离技术方面的专家。

不仅如此,我国南方的离子型矿中有全球70%以上的重稀土资源,主要分布于我国江西、广东、福建、广西等省份,其重稀土高达30%—80%,是具有绝对竞争优势的战略资源。中国还是目前全球唯一可以供应全部稀土元素的国家。

个个身手不凡 开启现代应用发现之旅

人们常把不溶于水的固体氧化物称为土,例如,将氧化铝称为“陶土”,氧化钙称为“碱土”等。事实上,稀土是镧、钪、钇等17种金属元素的总称。因为当时冶炼提纯难度较大,用于提取这类元素的矿物比较稀少,而且获得的氧化物难以熔化,也难以溶于水,也很难分离,且外观酷似“土壤”,而称之为稀土,这一名称从18世纪沿用至今。

人们就把这一年看作是发现了第一个稀土元素“钇”的年代。其实,这是一种误会。因为,加多林当初发现的“钇土”并不是一种稀土元素,而只能说是“钇组稀土”混合氧化物。后来的科学家,又从这种“钇土”中相继发现了镱、铒、铽等重稀土元素。原来是当初的化学家们把这几个“孪生兄弟”都当成“一个人”了。同样的误会也发生在轻稀土身上。

上述专家介绍道,事实上,稀土元素最初被发现是这样被描述的:稀土的发现始于北欧,1787年业余矿物学家阿累尼乌斯在斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比的小村寻得了一块他从未见过的黑色矿石,就借用这个村名将其命名为Yteerite。1794年加多林声称从这种矿物中发现了一种新元素“钇土”,将其命名为Yteelium。

在炼钢过程中,仅需在钢中加入少量稀土,就能使原本优质的钢变得更加“坚强”,提高其使用寿命。

信息、生物、新材料、新能源、空间和海洋被当代科学家推为六大新科技群,人们之所以重视稀土、研究稀土、开发稀土,就是因为稀土每个成员均有特性,个个身手不凡,在高精尖端科技领域各显神通。目前,由稀土元素生产的稀土永磁、发光、储氢、催化等功能材料已是先进装备制造业、新能源等高新技术产业不可缺少的原材料,还广泛应用于电子、石油化工、治金、机械、新能源、轻工、环境保护、农业等。

在化学元素周期表中,稀土指的是镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称。

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