我國稀土元素資源的開發(fā)和利用上的成就

【專家解說】：我國在礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用過程中的浪費十分驚人，平均回收率為30－50％，比發(fā)達國家低20％左右。下面舉兩個例子。稀土元素是現(xiàn)代高科技所必需的，從航空到核能，都離不開稀土元素。我國是的稀土產(chǎn)量是世界第一，約占世界總量的60％，但是由于我國的分離稀土的技術(shù)、設(shè)備落后，成本高、而且只能分離出一部分。于是我國只能出口廉價的礦石給日本、美國，卻要以高昂的價價格從他們那買回來必需的稀土元素。我國一年進口的稀土元素所花的錢甚至比出口稀土礦石所得到的錢還要多。 目前稀土元素的應(yīng)用蓬勃發(fā)展，已擴展到科學(xué)技術(shù)的各個方面，尤其現(xiàn)代一些新型功能性材料的研制和應(yīng)用，稀土元素已成為不可缺少的原料。 1、稀土元素在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用 ——農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：目前發(fā)展有稀土農(nóng)學(xué)、稀土土壤學(xué)、稀土植物生理學(xué)、稀土衛(wèi)生毒理學(xué)和稀土微量分析學(xué)等學(xué)科。稀土作為植物的生長、生理調(diào)節(jié)劑，對農(nóng)作物具有增產(chǎn)、改善品質(zhì)和抗逆性三大特征；同時稀土屬低毒物質(zhì)，對人畜無害，對環(huán)境無污染；合理使用稀土，可使農(nóng)作物增強抗旱、抗?jié)澈涂沟狗芰?。當前我國農(nóng)田施用稀土面積達5 000—7 000萬畝/年，為國家增產(chǎn)糧、棉、豆、油、糖等6—8億公斤，直接經(jīng)濟效益為10—15億元，年消費稀土1 100—1 200噸。 ——冶金工業(yè)領(lǐng)域：稀土在冶金工業(yè)中應(yīng)用量很大，約占稀土總用量的1/3。稀土元素容易與氧和硫生成高熔點且在高溫下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，鋼水中加入稀土，可起脫硫脫氧改變夾雜物形態(tài)作用，改善鋼的常、低溫韌性、斷裂性、減少某些鋼的熱脆性并能改善加熱工性和焊接件的牢固性。 稀土在鑄鐵中作為石墨球化劑、形核劑核對有害元素的控制劑，提高鑄件質(zhì)量，對鑄件的機械性能有很大改善，主要用于鋼錠模、軋錕、鑄管和異型件四個方面。 在有色合金方面應(yīng)用，對以有色金屬為基的各種合金都有良好的作用，改善合金的物理和機械性能。應(yīng)用最多的使鋁、鎂、銅三個系列。 ——石油化工領(lǐng)域：稀土用于石油裂化工業(yè)中的稀土分子篩裂化催化劑，特點是活性高、選擇性好、汽油的生產(chǎn)率高。稀土在這方面的用量很大。 ——玻璃工業(yè)領(lǐng)域：稀土在玻璃工業(yè)中有三個應(yīng)用：玻璃著色、玻璃脫色和制備特種性能的玻璃。用于玻璃著色的稀土氧化物有釹(粉紅色并帶有紫色光澤)、鐠玻璃為綠色(制造濾光片)等；二氧化鈰可將玻璃中呈黃綠色的二價鐵氧化為三價而脫色，避免了過去使用砷氧化物的毒性，還可以加入氧化釹進行物理脫色；稀土特種玻璃如鈰玻璃(防輻射玻璃)、鑭玻璃(光學(xué)玻璃)。 ——陶瓷工業(yè)領(lǐng)域：稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，減少釉和破裂并使其具有光澤。稀土更主要用做陶瓷的顏料，由于稀土元素有未充滿的4f電子，可以吸收或發(fā)射從紫外、可見到紅外光區(qū)不同波長的光，發(fā)射每種光區(qū)的范圍小，導(dǎo)致陶瓷的顏色更柔和、純正，色調(diào)新穎，光潔度好。如黃色、紫羅蘭色、綠色、桃紅色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物可以制造耐高溫透明陶瓷(應(yīng)用于激光等領(lǐng)域)、耐高溫坩堝(冶金)。 ——電光源工業(yè)領(lǐng)域：稀土作為熒光燈的發(fā)光材料，是節(jié)能性的光源，特點是光效好、光色好、壽命長。比白熾燈可節(jié)電75—80%。 2、稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用 ——顯示器的發(fā)光材料：稀土元素中釔、銪是紅色熒光粉的主要原料，廣泛應(yīng)用于彩色電視機、計算機及各種顯示器。目前，我國年產(chǎn)彩電紅粉300—400噸，計算機顯示器紅粉50—100噸，以滿足國產(chǎn)3 500萬支彩顯管和近百萬支顯示器的需求。 ——磁性材料：釹、釤、鐠、鏑等是制造現(xiàn)代超級永磁材料的主要原料，其磁性高出普通永磁材料4—10倍，廣泛應(yīng)用于電視機、電聲、醫(yī)療設(shè)備、磁懸浮列車及軍事工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)專家預(yù)測，本世紀末此類材料產(chǎn)值將達到35億美元。我市南開大學(xué)研究開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的釹鐵硼永磁材料就屬此類，現(xiàn)正與肯達集團合作進行產(chǎn)業(yè)化。 ——儲氫材料：稀土與過渡元素的金屬間化合物MMNi5(MM為混合稀土金屬)和LaNi5是優(yōu)良的吸氫材料，被稱為氫海綿。其最為成功的應(yīng)用是制造二次電池——金屬氫化物電池，即鎳氫電池。其等體積充電容量是目前廣泛使用的鎳鎘電池的2倍，充放電循環(huán)壽命和輸出電壓與鎳鎘電池一樣，但沒有了鎘污染。我市南開大學(xué)在儲氫材料研究開發(fā)上有很大優(yōu)勢，通過863項目，和平海灣公司已開始了鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化工作。 ——激光材料：稀土離子是固體激光材料和無機液體激光材料的最主要的激活劑，其中以摻Nd3+的激光材料研究得最多，除釔鋁石榴石(YAG)、鋁酸釔(YAP)玻璃等基質(zhì)外，高稀土濃度激光材料可能稱為特殊應(yīng)用的材料。 ——精密陶瓷：氧化釔部分穩(wěn)定的氧化鎬是性能十分優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷，可制作各種特殊用途的刀剪；可以制作汽車發(fā)動機，因其具有高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性能好、在1 650℃下工作強度不降低，導(dǎo)致發(fā)動機馬力大、省燃料等優(yōu)點。 ——催化劑：稀土除用于制造石油裂化催化劑外，廣泛應(yīng)用于很多化學(xué)反應(yīng)，如稀土氧化物L(fēng)aO3、Nd2O3和Sm2O3用于環(huán)己烷脫氫制苯，用LnCoO3代替鉑催化氧化氨制硝酸。并在合成異戊橡膠、順丁橡膠的生產(chǎn)中作為催化劑。 汽車尾氣需要將CH、CO氧化，對NOX進行還原處理，以解決目前城市空氣污染問題。稀土元素是汽車尾氣凈化催化劑的主要原料。我市化工研究院在這方面有很強的優(yōu)勢，可推動形成一個汽車尾氣凈化器產(chǎn)品。 ——高溫超導(dǎo)材料：近幾年研究表明，許多單一稀土氧化物及其某些混合稀土氧化物是高溫超導(dǎo)材料的重要原料。一旦高溫超導(dǎo)材料進入實用，整個世界將起翻天覆地的變化。目前，我國在稀土超導(dǎo)材料的成材研究方面取得了有意義的突破。