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“稀土”你懂嗎?

責任編輯:綿陽市涪城區力田磁電科技有限公司-電磁場發生器廠家  發布時間:2013-12-07
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稀土礦石

 

  編者按

  今年3月,美國聯合歐盟和日本,向世界貿易組織(WTO)提起一項針對中國限制稀土出口的貿易訴訟。稀土,一時在國際上成為一個非常熱門的話題,漸漸進入公眾的視野。4月8日,中國稀土行業協會成立。那么,稀土在現實生活中,到底有哪些應用呢?科學家告訴我們,稀土具有豐富的磁、光、電的特性,不僅在綠色能源、軍工、航空航天等領域占有重要地位,也早跟人們的日常生活密不可分,甚至央視春晚舞臺上的LED顯示效果,都跟稀土有關。

  近日,在中國科協主辦的科學家與媒體面對面活動中,記者就稀土產業發展狀況、我國稀土資源的分布、日常應用及其重要作用,以及如何糾正大眾對于稀土的一些不正確認識等問題,采訪了相關專家。

  受訪專家:

  張安文

  中國稀土學會副秘書長

  莊衛東

  北京有色金屬研究總院稀土發光材料專家

  朱明剛

  中國鋼鐵研究總院功能所磁性材料基礎研究室主任

  采訪整理:

  本報記者

  胡其峰 袁于飛

  稀土不是土

  記者:一聽稀土,很多人以為是稀有的土,還有人說稀土有放射性。這些說法科學么?

  莊衛東

  稀土不是土,實際上是一組元素,是17個元素的總稱,是元素周期表57-71號的15個鑭系元素,再加上和它性質相近的21號和39號的總稱。稀土目前比較通行的分類方法就是依據元素周期表,前面是輕稀土,中間是中稀土,后面稱為重稀土。

  稀土這個名字是怎么來的?過去稀土主要跟冶金工業有關。稀土第一個元素被發現是在1787年,當時從冶金工業的爐渣里分離出一些固體氧化物,很稀少,看著像土,因而得名為稀土。最后一個稀土元素被發現是在1945年,中間經歷了近兩百年。

  17個元素里面有個钷的元素,是合成的元素,實際上自然界是不存在的。只有钷有放射性,其他的稀土元素沒有放射性。

  記者:稀土主要有哪些應用?

  朱明剛

  稀土最主要的應用是永磁材料。稀土永磁材料,主要用來做電機。稀土永磁電機的體積小,效率高。比如一臺風力發電機,發電一兆瓦需要一噸左右的稀土。

  稀土另一個重要的用途,是作為稀土貯氫材料?,F在所有的五號電池、七號電池、充電電池,大部分是鎳氫電池,這種材料是上世紀六十年代飛利浦公司發現的,具有優異的貯氫性能。

  莊衛東

  發光也是稀土很重要的應用。發光領域最主要的應用是兩大領域,第一就是照明,氧化釔和硫氧化釔用于熒光,主要用在液晶電視。稀土發光材料的發展,具有里程碑意義的是1963年彩色電視的發明。未來的二三十年主流顯示方式都需要用到稀土發光材料。等離子電視、3D顯示的興起,稀土起到了很大的作用。尤其是大屏幕顯示,更離不開稀土。

  稀土催化材料目前主要使用的是鈰。稀土催化材料在石油煉制催化、汽車尾氣催化這兩方面占很大的用量。還有固體氧化燃料電池,可以做分布式發電。谷歌大樓使用的氧化燃料電池,用的就是稀土材料。

  稀土在生活中不可或缺

  記者:稀土在日常生活中有哪些應用?

  張安文

  日常生活中,家具、燃料、油漆等,都跟稀土有關系。節能光源都是含有稀土的,比如LED燈,看起來形狀像白熾燈,實際上光效比白熾燈高了幾十倍。LED的光源,還可以根據心情進行調節,可以進行比較人性化的設計。

  單反相機、卡片機、手機攝像鏡頭都應用了加稀土鑭的玻璃。這種玻璃的折光率非常好,可以照出非常清晰的圖像。紡織品用稀土去染色,色彩非常鮮艷,不同的陽光下有不同的顏色。稀土應用到防曬霜上,可以把紫外線轉為紅外線,減少紫外線對皮膚的灼傷,還有增白的效果。DVD,包括過去的VCD,還有Hi-Fi音響,汽車上的磁鋼,都應用了稀土材料,這樣聲響效果好,分離度高,還原效果好。激光頭識別器,都是用稀土的。工藝玻璃,很多也都是加了稀土做出來的。稀土陶瓷刀具非常鋒利,還非常干凈。

  朱明剛

  電腦也跟稀土密切相關。電腦的硬盤驅動器里頭的驅動電機,需要稀土永磁材料,外殼需要稀土鎂合金,還有屏幕發光材料。手機也要用到稀土永磁材料,還有耳機。變頻空調,也需要用到稀土永磁材料。稀土還有一個重要用途就是磁制冷材料,是冰箱、空調以后的替代產品,但是現在還沒走向實用,處于研發過程。望遠鏡也需要用稀土的材料。

  電梯的電機使用稀土永磁材料,叫做永磁電機,它效率高。還有核磁共振,也要用到永磁材料?,F在越是高檔汽車,用稀土材料用得越多,普通車用20到40多個永磁材料,高檔車用70—80多個永磁材料,包括雨刷電機、轉向器等,還有電車的驅動電機,都需要永磁材料。

  在飛機輪船上,也要用到稀土材料。像飛機上各種微型電機、傳感器、導航儀,都需要用到稀土永磁材料。在飛機的構造材料中,需要用稀土的鎂合金等,因為它輕。在輪船上,用到永磁電機,一些潛艇、電動船,用了稀土材料之后,污染沒那么大,沒有噪聲。

  記者:我國在稀土應用方面的情況怎么樣?

  張安文

  稀土的應用,包括冶煉分離,涉及到物理、化學、冶金、材料、計算機,和生物工程,制造業,傳感器等產業有關。我國經過六十多年的努力,從選礦、冶煉分離、生產氧化物到金屬材料,包括應用,建立了一個完整的稀土工業體系和科研體系。我國含有稀土的結構材料,如鐵、鋼、鋁、鎂、鈦、銅等都可以生產。我國在原料和選礦、采礦方面的技術具有世界領先水平,在材料方面,研究和生產處于世界先進水平,有些領域居于一流水平。但元器件、零部件的生產還相對薄弱。比如汽車上的電子助力轉向,國內還沒有大規模設計,包括傳感器等一些其他的零部件、元器件,還依賴于國外,所以我們的稀土出口價格,還是相對偏低的。

  稀土比銅、鎳、鈷都要多,儲量是金的三萬倍

  記者:稀土少見么?是不是只有中國才有稀土?

  張安文

  稀土并不少,但是稀土分散,同時密度相對比較低。稀土是一組金屬元素,在地殼的分布,用克拉克值來計算,即每一種化學元素在地殼中所占的平均比值。經統計,稀土在地殼中的含量比銅、鎳、鈷都要多,是金的三萬倍。五大洲和四大洋的海底,都有稀土。在太平洋(601099,股吧)的深海,有很多稀土。中國的稀土主要分布在內蒙古的包頭,還有以江西贛州為代表的南方七省。

  在歐洲,北邊的格陵蘭島有很多稀土資源。瑞典是最早發現稀土的,俄羅斯也比較多。美國也有很多稀土,加州的帕斯山在八十年代曾經提供了全球百分之七、八十以上的稀土原礦。在亞洲,越南、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、蒙古,都有稀土。北非、南非、馬達加斯加,都有稀土。南美洲最典型的是巴西,有很豐富的稀土資源,有可能接近中國的儲量。澳洲稀土很豐富,以威爾德礦山為代表。

  記者:世界稀土供應情況怎么樣?為什么發達國家這么重視中國的稀土?

  張安文

  美國2011年公布的數據,全球稀土相對量中,中國占了48.3%,美國占到11.4%,印度、澳大利亞等其他國家占到22.1%。從產量上看,中國提供了97%的需求,印度供應了2.2%,巴西供應了0.5%,馬來西亞供應了0.3%。我國稀土礦中的輕、中、重稀土礦的分布都很好,國外主要把我國的中、重稀土當成戰略資源、戰略元素來對待。

  記者:稀土有17種元素,哪一種最緊缺?稀土產業的發展應該遵循怎樣的思路?

  朱明剛

  鏑和鋱是比較缺的,據說只有中國發現有。缺的原因,一個是含量低,再一個是它的開采對環境污染大。說到稀土產業的發展思路,就是希望平衡利用,比如鑭和鈰盡可能多用一些。還有環境污染的問題,這非常重要,我們國家在環境治理方面還要做深入的研究,要力爭發展循環經濟,將來可以做到循環利用。同時,要平衡利用,例如把鈰盡可能多用一些。

  鏈接 17種稀土用途一覽

  1、鑭用于合金材料和農用薄膜

  2、鈰大量應用于汽車玻璃

  3、鐠廣泛應用于陶瓷顏料

  4、釹廣泛用于航空航天材料

  5、钷為衛星提供輔助能量

  6、釤應用于原子能反應堆

  7、銪制造鏡片和液晶顯示屏

  8、釓用于醫療核磁共振成像

  9、鋱用于飛機機翼調節器

  10、鉺軍事上用于激光測距儀

  11、鏑用于電影、印刷等照明光源

  12、鈥用于制作光通訊器件

  13、銩用于臨床診斷和治療腫瘤

  14、鐿用于電腦記憶元件添加劑

  15、镥用于能源電池技術

  16、釔用于電線和飛機受力構件

  17、鈧常用于制造合金

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