稀土是怎樣形成的

　　稀土rare earth有“工業維生素”的美稱。現如今已成為極其重要的戰略資源。我們大部分人只知道稀土價格昂貴，卻不知道它的實際用途。下面由小編為你詳細解稀土的相關知識。

　　稀土是怎麼形成的：

　　稀土一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現，當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土;把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性，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、鉕;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、鎦、釔。

　　目前生產稀土金屬常用的原料是它們的氯化物和氟化物。

　　稀土的常見型別：

　　原礦

　　獨居石

　　獨居石Monazite又名磷鈰鑭礦。

　　化學成分及性質：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50～68%。類質同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。獨居石溶於H3PO4、HClO4、H2SO4中。

　　晶體結構及形態：單斜晶系，斜方柱晶類。晶體成板狀，晶面常有條紋，有時為柱、錐、粒狀。

　　物理性質：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射線下發綠光。在陰極射線下不發光。

　　生成狀態：產在花崗岩及花崗偉晶岩中;稀有金屬碳酸岩中;雲英巖與石英岩中;雲霞正長巖、長霓巖與鹼性正長偉晶岩中;阿爾卑斯型脈中;混合巖中;及風化殼與砂礦中。

　　用途：主要用來提取稀土元素。

　　產地：具有經濟開採價值的獨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、馬達加斯加、南非、馬來西亞、中國、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨居石的重砂礦床。

　　獨居石的生產近幾年呈下降趨勢，主要原因是由於礦石中釷元素具有放射性，對環境有害。

　　氟碳鈰礦

　　化學成分性質：Ce，La[CO3]F。機械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳鈰礦易溶於稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

　　晶體結構及形態：

　　六方晶系。復三方雙錐晶類。晶體呈六方柱狀或板狀。細粒狀集合體。

　　物理性質：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，在陰極射線下不發光。

　　生成狀態：產於稀有金屬碳酸岩中;花崗岩及花崗偉晶岩中;與花崗正長巖有關的石英脈中;石英─鐵錳碳酸鹽岩脈中;砂礦中。[3]

　　用途：它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。鈰族元素可用於製作合金，提高金屬的彈性、韌性和強度，是製作噴氣式飛機、導彈、發動機及耐熱機械的重要零件。亦可用作防輻射線的防護外殼等。此外，鈰族元素還用於製作各種有色玻璃。

　　磷釔礦

　　化學成分及性質：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，同時伴隨有矽代替磷。一般來說，磷釔礦中鈾的含量大於釷。磷釔礦化學性質穩定。晶體結構及形態：四方晶系、復四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀。

　　物理性質：黃色、紅褐色，有時呈黃綠色，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：主要產於花崗岩、花崗偉晶岩中。亦產於鹼性花崗岩以及有關的礦床中。在砂礦中亦有產出。 用途：大量富集時，用作提煉稀土元素的礦物原料。

　　鑭釩褐簾石

　　日本山口大學、愛媛大學和東京大學的聯合研究小組發表一份公報說，他們在三重縣發現了一種含有稀土的新品種礦物。稀土在改造傳統產業和發展高新技術領域當中具有“點石成金”的作用。而新礦物是2011年4月在三重縣伊勢市的山中發現的，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協會認定為新礦物，並被命名為“鑭釩褐簾石”。

　　成品

　　碳酸氯化稀土

　　這是稀土工業中最主要的兩種初級產品，一般地說，當前有兩個主要工藝生產這兩種產品。

　　一個工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在迴轉窯中焙燒。經過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液，稱之為浸出液。然後往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉澱下來，過濾後即得碳酸稀土。

　　另一種工藝叫燒鹼法工藝，簡稱鹼法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃鹼液攪勻，在高溫下熔融反應，稀土精礦即被分解，稀土變為氫氧化稀土，把鹼餅經水洗除去鈉鹽和多餘的鹼，然後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，調酸度除去雜質，過濾後的氯化稀土溶液經濃縮結晶即製得固體的氯化稀土。

　　磷礦稀土

　　自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外， 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由於稀土的離子半徑0. 848～0. 106 nm與 Ca2+0. 106 nm很接近，稀土以類質同象方式賦存於磷礦巖中。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特殊等特點，國內外已經開展了多種回收工藝研究，可分為溼法和熱法：

　　溼法中，根據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。

　　熱法生產過程中， 稀土主要進入矽酸鹽熔渣中，可採用大量鹽酸或硝酸分解浸出， 過濾除去矽石後，再採用TBP等萃取回收稀土， 稀土回收率可以達到 60%。

　　隨著磷礦資源不斷利用，正轉向低品質磷礦的開發， 硫酸溼法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對硫酸溼法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸溼法磷酸生產過程中，通過控制稀土在磷酸中的富集， 再採用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發的方法更具有優勢。

　　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熔鹽電解制出的金屬。稀土總量大於98%，鈰大於48%的輕稀土。在空氣中易氧化為黑色，室溫下能和水反應，升溫而加快。可做打火石、合金新增劑、貯氫材料等。