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稀土:揭秘21世纪“工业黄金”的神奇物质

百科大全 2025年03月09日 05:27 44 访客


为什么稀土被称为工业黄金?

稀有元素是元素周期表中十七种金属元素的总称,并非单一产品,包括镧、铈、镨、钕等。自然界中大约存在250余种稀土矿。这些元素被称为工业黄金,在众多工业发展领域扮演着重要角色。它们之所以珍贵,是因为全球稀土资源总量有限,产量较低,世界各国都在争夺这些资源。

1. 稀土的分类

根据稀土元素的原子电子层结构、物理化学性质以及它们在矿物中的共生情况和离子半径,稀土元素可以分为两组:轻稀土和重稀土。轻稀土包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕;重稀土包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇。因此,稀土并非单一物质,而是多种元素的集合。

2. 稀土的工业价值

稀土之所以被称作工业黄金,一个重要原因是其广泛的应用。稀土能够组成各种新型物理材料,显著提升现有产品的性能。例如,在军事制造领域,稀土是制造飞机、坦克、导弹的关键材料之一,能显著增强这些武器的性能。此外,稀土由于活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强,可以替代硅酸铝催化剂,广泛应用于石油催化裂化过程。

3. 稀土资源的稀缺性

与铁、铜、铝等常见金属相比,稀土元素并不常见,资源也较为稀缺。目前,中国是稀土资源较为丰富的国家之一,已探明的稀土资源量超过6500万吨。然而,许多国家如日本、韩国和西欧国家稀土资源匮乏,对稀土的依赖性极强。因此,这些国家不惜以高价进口稀土,全球范围内展开了稀土资源的争夺。这也使得稀土的珍贵程度日益增加。

希望以上解释能帮助您更好地理解稀土为何被誉为工业黄金。

稀土为什么被誉为工业黄金?

在军事方面

稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮,正缘于稀土科技领域的超人一等。

在冶金工业方面

稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能。

在石油化工方面

用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土为助催化剂,其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。

在玻璃陶瓷方面

稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显象管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业。

在新材料方面

稀土钴及钕、铁、硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;近年来,世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。

其他应用

此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5~10%;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。稀土元素还被应用各种各样的数码产品包括视听、摄影、通讯多种数码设备,满足了产品更小、更快、更轻便、使用时间更长、节能等多项要求。同时,还被应用到了绿色能源、医疗、净水、交通等多个领域。[1]

稀土的用途和功能

稀土,这个独特的元素组合,展现了广泛且深远的用途和功能。首先,对于农业生产来说,稀土如同植物生长的天然催化剂,它可以提升植物叶绿素含量,增强光合作用,促进根系发育和养分吸收,进而提高种子萌发率和幼苗生长。此外,稀土还能增强作物的抗病、抗寒、抗旱能力,为农业发展注入了强大动力。

在工业领域,稀土更是被誉为“工业黄金”,其独特的光电磁性质赋予了新型材料极大的潜力。通过与各种材料结合,稀土能够显著提升坦克、飞机、导弹等高精尖产品的主要材料如钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能,显著提升产品性能和耐用性。

在理化特性上,稀土的特殊之处在于它们对硫化物和硫酸盐的亲氧性,硅酸盐主要以岛状存在,而非层状、架状或链状。部分稀土矿物甚至呈现非晶质状态,这为矿物的结构和应用提供了多样化的可能。在矿物分布上,它们在不同地质环境下以不同的盐类为主,如硅酸盐在岩浆岩和伟晶岩中常见,而氟碳酸盐、磷酸盐则常见于热液矿床和风化壳矿床,富钇矿物多集中在花岗岩及其关联矿床中。

稀土是什么东西?

稀土,这个历史遗留的名字,源于18世纪末对一些不溶于水的固体氧化物的称呼。因其发现初期的特性,包括在氧化物状态下的稀有性,得名稀土。轻稀土包括镧、铈等元素,而重稀土则以钇组稀土为代表。稀土因其独特的物理化学性质,被誉为“工业黄金”,在军事、冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料等领域发挥着关键作用。

在军事上,稀土能显著提升武器装备的性能,如坦克和飞机制造中的合金,使得美军在冷战后战争中占据优势。在冶金工业中,稀土能优化金属和合金的精炼、脱硫和杂质处理,提高生产效率。在石油化工方面,稀土催化剂有高效和抗污染的优势,广泛用于催化裂化和合成氨过程。

在玻璃陶瓷领域,稀土氧化物用于抛光和制备特殊玻璃,还能改善釉料的性能,使制品色彩丰富。在新材料研发中,稀土永磁材料、铁氧体、激光材料和电子发射材料等都有广泛应用。此外,稀土还用于照明、农业增产和轻纺工业的染色处理。

总的来说,稀土是一系列具有多功能性和重要应用价值的元素,它们在工业、科技、环保等多方面发挥着不可或缺的作用。

稀土的用途?

稀土,这一化学周期表中镧系元素和钪、钇等17种金属的统称,对现代工业和技术领域具有不可或缺的作用。被称为"工业黄金"的稀土,因其独特的光电磁物理特性,能够与其他材料相结合,创造出性能卓越的新材料,显著提升各类产品如坦克、飞机、导弹等的战术性能。在军事上,稀土科技的运用直接推动了军事科技的进步,曾让美军在冷战后的局部冲突中占据优势。

在冶金工业中,稀土元素能优化钢的品质,如精炼、脱硫和提高合金性能。稀土硅铁合金和球墨铸铁的使用,使得汽车、农机等制造业受益匪浅。在石油化工领域,稀土催化剂具有高效、抗毒性强的特性,广泛应用于催化裂化和合成氨过程。在橡胶和塑料生产中,稀土催化剂能提高产品性能和生产效率。

此外,稀土在玻璃陶瓷行业中也有广泛的应用,如超导陶瓷、压电陶瓷等。在农业方面,稀土元素对植物生长有积极影响,能提升光合作用,增强根系吸收,促进种子萌发和幼苗生长,还能增强作物对病虫害、低温和干旱的抵抗力。

总的来说,稀土的用途广泛且深远,几乎渗透到现代工业的各个角落,成为推动科技进步和经济发展的重要驱动力。

稀土的用处

稀土在军事领域的应用极其关键,被誉为“工业黄金”。它们能够显著提升材料的性能,特别是在制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金时,能够大幅提高战术性能。稀土在电子、激光、核工业、超导等高科技领域也扮演润滑剂的角色,对军事科技跃升至关重要。美军在冷战后的几次局部战争中,凭借稀土科技的领先地位,实现了军事科技的压倒性优势。

在冶金工业中,稀土金属或其化合物能改善钢铁的性能,如脱硫、中和有害杂质,提高加工性能。稀土硅铁合金、稀土硅镁合金可用于生产高性能球墨铸铁,广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业。稀土合金能改善有色合金的物理化学性能,提高机械性能。

在石油化工领域,稀土催化剂具有高效性、选择性和抗中毒性,取代硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程。在合成氨生产、合成橡胶过程中,稀土催化剂能提高处理效率,优化产品质量。复合稀土氧化物和环烷酸铈在内燃机尾气净化、油漆催干剂等应用中也发挥着重要作用。

在玻璃陶瓷行业,稀土氧化物用于抛光光学玻璃、眼镜片、显像管等,降低玻璃中的铁含量,制备特殊功能玻璃。在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以改善陶瓷制品的物理性能和美观度。

在新材料领域,稀土钴、钕、铁、硼永磁材料广泛应用于电子、航天工业。稀土氧化物和铁氧体单晶、多晶在微波、电子工业中应用广泛。镧镍金属是新型的贮氢材料,铬酸镧是高温热电材料,钡钇铜氧的超导材料突破了液氮温区的限制。

稀土元素在农业领域也显示出巨大潜力。研究发现,稀土可以提高植物的叶绿素含量,促进光合作用,增强根系发育,增加对养分的吸收能力。稀土元素还能促进种子萌发和幼苗生长,增强作物的抗病、抗寒、抗旱能力。例如,使用稀土拌种的玉米和大豆,不仅出苗、生长速度加快,还提高了产量。在果树领域,喷施稀土能提高果实Vc含量、总糖含量、糖酸比,促进果实着色和早熟,同时抑制呼吸强度,降低腐烂率。

稀土有什么用处

稀土,被誉为“工业黄金”,在多个领域发挥着至关重要的作用。首先,军事上,它的光电磁特性使其成为高性能材料的关键,能显著提升坦克、飞机等军事装备的战术性能,对军事科技的提升起到了决定性作用,如美军在冷战后的局部战争中占据优势就与稀土科技的运用密切相关。

其次,稀土在冶金工业中也扮演着重要角色,通过加入金属或化合物,能优化钢的品质,生产出特殊要求的铸铁产品,广泛应用于汽车、拖拉机等行业。在石油化工方面,稀土催化剂能提高裂化效率,优化合成氨和橡胶生产过程,且在环保领域,稀土化合物可用于净化内燃机尾气和油漆催干。

在玻璃陶瓷领域,稀土被用于制造超导陶瓷、压电陶瓷等,还用于改善玻璃的光学性能和降低铁含量,以及为陶瓷制品增添色彩和强度。科研人员还在探索稀土在功能复合陶瓷和新型生物陶瓷等领域的应用,展现出了极大的潜力。

在农业上,稀土可以促进植物生长,增强抗病抗逆能力,并提高作物产量。稀土在农业肥料中的应用,也被视为提高农业生产效益的关键因素。

中国曾是全球稀土的主要供应国,但资源消耗和环境影响问题促使其他国家开始寻找替代来源。如今,稀土的应用和供应链正在全球范围内得到重新审视和调整。

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