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  • 稀土发现简史及行业发展
  • 稀土的发现始于18世纪末,当时人们把不溶于水的固体氧化物称之为土。虽然稀土在自然界储量巨大,但由于稀土一般是以氧化物状态分离出来的,其冶炼提纯难度较大,显得较为稀少,因此得名稀土。17种稀土元素并不是在同一时间被发现的,从1794年第一个稀土元素钇被发现,到1947年最后一个稀土元素钷被发现,整整经历了153年。
  • 充满历史性误会的发现历史
  • 在这漫长的153年里,充满了历史性的误会。
  • J.Gadolin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(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比(Yteerby)的小村寻得了一块他从未见到过的黑色矿石,就借用这个村名将其命名为Yteerite。1794年芬兰化学家加多林声称(J.Gadolin)从这种矿物中发现了一种新元素"钇土",将其命名为Yteelium(钇)。
  • J.J.Berzelius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"孪生姐妹"都当成"一个人"了。同样的误会也发生在轻稀土身上。在发现"钇土"9年后的1803年,瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)和他的老师黑新格尔(W.Hisingerr)提出发现了新元素"铈土"的报告,并将其命名为Cerium(铈)。其实,这个"铈"当初也不是比较纯的氧化铈,而只是"铈组稀土"的混合氧化物。其后的化学家们,又从其中分离出镧镨钕等轻单一稀土元素。他们同样是把几个面孔极为相象的轻稀土"孪生兄弟"误认为是"一个人"了。
  • 这种艰难寻找和误会几乎充满了17种稀土元素发现的全过程。
  • 1839年,也就是在伯采利乌斯发现"铈"之后经过36年,瑞典化学家莫桑德尔(Carl Mosander)发现了"镧"(其命名源于希腊语为"隐藏者"之意)。两年后的1841年,莫桑德尔又从"铈土"中发现了"迪迪姆"(Didymium,希腊语为"孪生子"的意思),其实他就是镨钕化合物。直到1885年,奥地利化学家韦尔斯巴克(C.F.Auer Von Welsbach)才发现原来这个"迪迪姆"并非只与镧孪生,而他本身正是一对孪生子镨和钕。从镨钕化合物到真正发现单一的镨和钕元素,竟然经历了整整44年。重稀土的发现也同样经历了漫长的历程,从发现钇,经过发现铒(1843年)、镱(1878年)、钬(1878年)、铥(1879年),到1907年发现最后一个重稀土元素镥,竟然走过了113年。
  • 化学元素周期表的最早发现者门捷列夫在世时,只发现了钇、镧、铈、铒和镨钕化合物(迪迪姆),他已经意识到稀土元素对他的周期表影响极大,但却无法安排好他们的位置。在他去世前曾痛苦地写道:"(稀土)这是周期表中最难的问题之一"。化学历史学家说,在1878年至1913年的35年中,各种科学杂志报道发现至少有100种稀土元素。当然,绝大部分后来都被否定了。甚至还有人在愚人节那天,声称发现了两种新的稀土元素,用稀土跟大家开了个玩笑,也算是给长期郁闷的稀土发现史添加一个滑稽的小插曲。
  • 直到1947年,美国人马林斯克(J.A.Marinsky)和他的同事们在原子反应堆铀废料中分离出最后一个稀土元素钷,才算完成了17个稀土元素的全部发展史。也正是从这一年开始,美国科学家发明了用离子交换法分离稀土,并由著名学者斯佩丁(F.H.Spedding)改进了离子交换法工艺,能制备出公斤级的纯净单一稀土,为研究各种单一稀土的本征特性和开发稀土的用途创造了基本的条件。使人们逐步对稀土丰富的光、电、磁和核性质有所认识,为各种稀土功能材料的研制和应用奠定了基础。由此,稀土才由充满误会的元素发现期,真正步入了产业化发展和作为战略元素的应用黄金期。稀土每个成员均有特性。它们个个身手不凡,在国民经济各领域各显神通。特别是研究稀土元素特有的丰富的电子能级,利用其优异的光、磁、电、声、热性能可以开发出拥的优异功能特性的新材料和新器件。科家们一致预言,在21世纪六大新技术领域——信息、生物、新材料、新能源、空间和海洋,稀土这个元素大家族一定会做出显赫的贡献。
  • 图片来源periodni.com/rare_earth_elements。
  • 稀土发展历程及现状
  • 中国是稀土资源较为丰富的国家之一,随着新中国的成立,我国稀土工业也逐渐建立和发展起来。谈到稀土工业的发展历程,不得不谈到稀土火法冶金技术的进步和应用市场的不断扩大,稀土火法冶金技术的发展可具体划分为四个阶段:(1)试验研究阶段(1956~1966年),这一阶段主要研究制备稀土金属工艺技术;(2)稀土火法冶金技术工业化阶段(1966~1980年),这一阶段主要是用试验研究的工艺技术建立试验厂;(3)稀土火法冶金工业技术完善阶段(1980~1985年),这一阶段主要是完善设备、优化工艺、稳定批量生产;(4)稀土火法冶金工业化技术提升阶段(1985年以后),这一阶段主要研究了新工艺技术和装备,提高产品质量、降低生产成本。
  • 20世纪50年代以来,我国稀土行业取得了很大的进步,特别是在20世纪70年代末实行改革开放以来,中国稀土工业发展迅猛,稀土开采、冶炼和应用技术研发取得较大进步,产业规模不断扩大。目前,我国建成了较为完整的稀土工业体系,市场环境逐步完善,科技水平进一步提高,不仅基本满足了国民经济和社会发展的需要,也已成为世界上最大的稀土资源生产、出口和消费国。稀土工业为我国国民经济和国防建设做出了重要贡献,也为世界高新技术产业的发展发挥了重要的促进和支撑作用。特别是中国生产的稀土永磁材料、发光材料、储氢材料、抛光材料等均占世界产量的70%以上。中国的稀土材料、器件以及节能灯、微特电机、氢电池等终端产品,满足了世界各国特别是发达国家高技术产业的发展需求,也为改造提升传统产业和发展战略性新兴产业提供了支持。
  • 稀土行业快速发展的同时,不少问题也随之而来,中国为此付出了巨大的代价,主要表现在:资源过度开发,导致中国稀土资源保有储量及保障年限不断下降,原有矿区资源加速衰减,原有矿山资源大多枯竭。生态环境破坏严重,稀土的开采、选冶、分离存在落后生产工艺和技术,严重破坏地表植被,造成水土流失和土壤污染、酸化,进而农作物减产甚至绝收。产业结构不合理,产业集中度低,企业众多,缺少具有核心竞争力的大型企业,行业自律性差,形成产业恶性竞争。价格严重背离价值,长时间来,稀土价格没有真实反映其价值,长期走低,资源的稀缺性没有得到合理体现,生态环境损失没有得到合理补偿。出口走私比较严重,受国内外需求等因素的影响,私采乱采盗采的问题一直存在,走私出口现象严重。
  • 我国政府针对稀土行业发展中存在的问题,加大了行业的监管力度。国务院于2011年5月正式颁布了《关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》,把保护资源和环境、实现可持续发展摆在更加重要的位置,依法加强对稀土开采、生产、流通、进出口等环节的管理,研究制定和修改完善加强稀土行业管理的相关法律法规。中国政府设立稀有金属部际协调机制,统筹研究国家稀土发展战略、规划、计划和政策等重大问题;设立稀土办公室,协调提出稀土开采、生产、储备、进出口计划等,国务院有关部门按职能分工,做好相应管理工作。2012年4月,批准成立中国稀土行业协会,发挥协会在行业自律、规范行业秩序、积极开展国际合作交流等方面的重要作用。《意见》实施一年多来,行业发展方式加快转变,行业发展秩序有了明显改善。同时,开采指令指标的推出,稀土行业出口政策的出台,连续几年的稀土行业整顿,以及2014年初获得国务院批复的六大集团稀土整合方案,都对有效合理利用资源,促进稀土利用与环境协调发展,推进技术和产业升级,促进公平的国际贸易合作起到积极的作用,对行业健康有序发展起到重要的积极引领及严厉监管作用。
  • 发展前景
  • 稀土的传统应用领域主要是在冶金领域,主要应用在钢铁、铸铁和有色金属中。稀土的加入可以明显改善钢、铸铁和有色金属的力学性能、工艺性能和使用性能。
  • 自1985年以来,世界钕铁硼磁体产量一直保持较高的增长速度,虽然在进入21世纪之时发达国家经济不景气,日本、美国、欧洲产量有所降低,但由于中国稀土永磁产业的飞速发展,使得世界稀土永磁体产量仍然保持了强劲的增长态势,而且中国稀土永磁产业的快速势头在近些年将继续持续下去。
  • 稀土金属具有无法取代的优异磁、光、电性能,是高性能稀土永磁、储氢、磁光存储和记录、超磁致伸缩、磁致冷等高新材料必不可少的基础原料,这些材料广泛用于计算机、高密度信息存储、通讯、转换、高精度导向、信息高速公路及国家安全防范等高科技领域。随着稀土高新技术材料的飞速发展,稀土金属的应用领域也从冶金等传统领域向新的、技术更加密集新材料领域发展。其中高性能NdFeB永磁和Ni-MH电池产业的蓬勃发展,已成为当前稀土金属用量增长最快的领域。
  • 今后随着稀土永磁材料新的应用不断涌现,特别是以信息产业为代表的知识经济的发展,给稀土永磁材料不断带来新的用途,除了在计算机、打印机、移动电话、家用电器、医疗设备等方面的广泛应用外,汽车中的发电机、电动机和音响系统的应用已经开始,这将极大地带动钕铁硼产业的发展。随着科技的不断进步,稀土的优良性能将会更好的为航天、航空、军事、汽车及其他新材料作出贡献。
  • 目录
    Rare Earth
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  • 介绍
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  • 历史发展
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  • 冶炼工艺
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  • 分类
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  • 应用
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  • 资源分布
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  • 回收利用
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  • 政策
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  • 稀土之战
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  • 健康
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  • 标准
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  • 名企
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  • 推荐
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