稀土是土吗?

发表时间:2020-04-02 11:39

  今年,稀土频繁地登上热搜榜。稀土元素中,部分材料的价格甚至超过了黄金。同时,在二级市场上,稀土概念股也表现强劲。被密切关注的稀土究竟是一种怎样的物质呢?稀土,为什么如此重要?为什么它成为了我国的一种战略资源?我国的稀土资源分布又呈现什么特征?稀土产业又处在怎样的发展水平呢?

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Q:今年稀土引起了全国乃至全球的高度关注,这个稀土是土吗?它很稀有吗?

A:稀土,它不是土,它是17个金属元素的总称。是化学元素周期表里镧系元素里的镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钷,和镧系元素同一族的,化学性质、物理性质基本相似的21号元素钪和39号元素钇的总称。

      这么多元素,有的稀少,有的不稀少。像钇、镧、铈这些元素,它们在地壳里的分布是不稀少的。比我们日常见到的钨、钼、铬等这些合金元素要丰富,它的丰度相当于我们平时所接触的铜,这个是一个数量级的。但是像这个钬、铒、铥、镱、镥,这样的元素确实比较稀少。

Q:稀土它重要在哪里?

A:稀土具有独特的4F电子层结构,还有磁、光、电等物理化学性能。比如丰富的电子跃迁能级,可以提供许多的光学特性,它大的原子磁矩,可以提供强的磁性能。

      另外,稀土做成配合物,还可以形成多种化合物的晶体结构。据统计,每五项发明专利中就有一项与稀土有关,以稀土为主的新材料有50多类,在电子、能源、交通、环保、航空航天、农业、医疗等13个主要经济领域中的40多个行业中得到了广泛的应用。

Q:17种元素分别发挥着什么样的作用?

A:17种元素组成了一个大家族。这些元素在性能上是相似的,但是它们又各有各的不同特性。比如稀土镧,它的氢化特性可以用来制造稀土储氢材料,稀土铈有除氧特性,可以用来做催化材料,稀土镨,它的色彩特性比较明显,可以用来做陶瓷颜料。稀土钕,它的电子自旋特性可以用来制造磁性材料,还有像镨、镱、铽,这些具有独特发光特性的元素,可以制造稀土荧光材料、激光材料、稀土掺杂的光纤材料。

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Q:我国稀土的储量如何?

A:按照稀土状况白皮书所公布的数据, 我国的稀土储量,在全世界来讲还是比较多的。分布主要有白云鄂博稀土矿、山东的微山湖和四川的川西。南方的江西、福建、广东等六个省区,也有离子型的稀土。白云鄂博的储量是当年勘探铁矿的时候勘探出的数据,这几年始终没有变。

Q:发掘稀土资源是不是也是一个比较困难的事情?

A:白云鄂博是一个特大型的多金属共生矿床,研究起来不是一件简单的事情,其中涉及到矿床学、地质学、矿物学等好多学科领域,是一个系统工程。

Q:我国发现稀土和使用稀土的时间算早吗?

A:属于晚的,晚很多,因为从稀土使用来看,上世纪80年代之前我们用量很少,但是国外已经开始用上了,到了上世纪90年代之后,特别是本世纪,我们才成了稀土的生产大国,应用大国,出口大国。

Q:稀土的开发利用一般分为哪几步?

A:分三步,一个是原料阶段,第二个是材料阶段,第三个就是应用器件阶段。原料阶段,主要是研究如何从矿床里提取出有用的稀土化合物,或者是金属。第二阶段就是把这些金属或者化合物做成一些功能材料,或者是添加有稀土的新材料。第三阶段就是把这些材料做成一些应用产品,比如做成电机,做成电池等等。

Q:如何获得单一的稀土元素?这个过程很难吗?

A:过去确实难,因为这17个稀土元素的物理性质和化学性质非常相近,在矿物里头都是共生的连生体,所以我们通过串级萃取的办法,把这些元素分离、萃取开来。


Q:纵观稀土整个产业链,最有经济价值的是哪一环节?

A:增值空间是越往下游越大,因为原料端就是一个矿物加重工行业,但做成高端的材料,或者做成一些应用的最终产品,这个附加值非常高。

       我国在稀土领域,应该是一个比较完整的全产业链。产业链前端,原材料产业技术方面属于先进水平,因为我国有资源优势。但是在后端的应用和深加工方面国外比较领先,但是我们也及时地跟进并开展这些研究工作,其中有些技术我们也达到了国际先进水平,比如说永磁材料,还有储氢材料。

Q:稀土的利用上,最大的难点是什么?

A:一些传统的技术需要升级,最主要的就是一些原创性的技术。在世界稀土开发应用的格局中,技术是代表你这个国家真正领域的发展水平的。对稀土17个元素深度的化学性质、物理性质的认识,包括与其它元素怎么结合协同起作用,这方面的基础研究我们还要下大功夫。性质上清楚了,充分发挥它的作用,拓宽它的使用领域,这是最关键的。一定要科学地去使用稀土.稀土,大家都叫它“工业维生素”,就是这个“维生素”的用量是比较少的,但是它又是不能缺少的。

  稀土里的17种元素,就像一根藤上的葫芦娃。共生在一起,又各有神通。中国在稀土领域已经形成了相对完整的产业链,但在基础研究领域和原创技术方面,还需要不断探索和升级。


嘉宾

杨占峰 教授

包钢(集团)公司副总工程师

北方稀土总工程师

包头稀土研究院董事长


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嘉   宾

闫慧忠 教授

包钢(集团)公司技术专家

包头稀土研究院专家


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