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無論您從事哪個行業,最近您可能都聽說過“稀土”這個詞。 稀土實際上是在地殼中發現的一系列化學元素。
由于其獨特的磁性、發光和電化學特性,這些元件幫助許多技術實現重量更輕、排放更低和能耗更低,或者賦予它們更高的效率、性能、小型化、速度、耐用性和熱穩定性使能產品。
稀土產品和技術有助于推動全球經濟增長、維持高生活水平甚至拯救生命。 接下來,就和凱洛科學一起來認識一下這個“東西”吧。
什么是稀土元素?
稀土元素是同時出現在元素周期表中的17種化學元素。 該族由釔和 15 種鑭系元素(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥)組成。
同時,鈧存在于大多數稀土元素礦床中,也被歸類為稀土元素。 國際純粹與應用化學聯合會也將鈧納入其稀土元素的定義中。
稀土元素都是金屬,常被稱為“稀土金屬”。 這些金屬具有許多相似的特性,這通常導致它們在地質沉積物中一起被發現。
它們也被稱為“稀土氧化物”,因為它們中的許多通常以氧化物的化合物形式出售。
元素周期表中的稀土
稀土元素的用途
人們每天使用的許多設備都使用含有稀土元素的金屬和合金,例如計算機內存、DVD、充電電池、手機、催化轉換器、磁鐵、熒光燈等。
過去 20 年來,許多需要稀土金屬的物品的需求呈爆炸式增長。
20年前,很少有人使用手機,但現在全球有超過70億部手機在使用。 稀土元素在計算機中的使用增長速度幾乎與移動電話一樣快。
許多可充電電池是由稀土化合物制成的。 電池需求是由手機、閱讀器、筆記本電腦和相機等便攜式電子設備的需求驅動的。
每輛電動和混合動力汽車的電池都含有數公斤稀土化合物。 由于對能源獨立、氣候變化和其他問題的擔憂推動了電動和混合動力汽車的銷售,這也進一步增加了對稀土的需求。
稀土用作催化劑、磷光體和拋光劑。 它們用于空氣污染控制、電子設備上的發光屏幕以及光學質量玻璃的拋光。 現在對所有這些產品的需求將會增長。
稀土元素在國防建設中發揮著重要作用,包括軍用夜視鏡、精確制導武器、通訊設備、GPS設備、電池等國防電子設備。
稀土金屬也是制造用于裝甲車和炮彈的超硬合金的關鍵成分,這些合金在撞擊時會破碎。
事實上,其他物質可以替代稀土元素的最重要用途,但這些替代品通常效率較低。
從 20 世紀 50 年代到 2000 年代初,氧化鈰是一種非常流行的寶石拋光劑。 它很便宜而且非常有效。
但最近價格上漲幾乎消除了氧化鈰在滾石和寶石藝術中的使用。 其他類型的拋光劑,例如鋁和氧化鈦,現在被用作替代品。
這些元素真的“稀有”嗎?
稀土元素并不像其名稱所暗示的那樣“稀有”。 銩和镥是兩種含量最少的稀土元素,但它們的地殼平均豐度是金的近200倍。
最豐富的稀土元素是鈰、釔、鑭和釹,其地殼平均豐度與鉻、鎳、鋅、鉬、錫、鎢和鉛等常用工業金屬相似。
但這些金屬很少以可提取的濃度被發現,而且它們很難開采,因為很難找到足夠高的濃度以進行經濟開采。
稀土生產的歷史
1965年之前,稀土元素的需求相對較少。 當時,世界上大部分稀土供應來自印度和巴西的砂礦。
20世紀50年代,南非成為含稀土獨居石礦床的主要生產國。 當時,世界并沒有意識到稀土有多么重要。
到了 20 世紀 60 年代中期,隨著第一臺彩色電視機進入市場,對稀土元素的需求首次爆發,因為銪是制造彩色圖像的基本原材料。
我國于20世紀80年代初開始生產大量稀土氧化物,并于90年代初成為世界主要稀土生產國。
現在,我國不僅是全球最大的稀土材料生產國,也是消費大國(主要是電子產品的需求),而日本和美國是第二、第三大稀土消費國地球材料。
終于
未來10年,全球對汽車、消費電子、節能燈和催化劑的需求預計將快速增長,因此對稀土磁體的需求將增加,對充電電池的需求也將增加。
與此同時,醫療技術的新發展也將增加手術激光器、磁共振成像和正電子發射斷層掃描閃爍探測器的使用。
可想而知,我們身邊幾乎所有的行業都大量使用稀土元素,所以現在稀土如此受歡迎也是理所當然的。