稀土在金属防腐蚀方面的应用及研究进展
17种稀土元素名称及用途
17种稀土元素名称及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce）"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。
稀土提取与分离技术 (发)
产业技术情报—————————————————————————————————————————————————————————————2013年12月18日第6期（总第6期） 编者按： 稀土提取及分离技术的基本内容有如下几个方面：稀土矿物的富集、稀土的提取、稀土富集物的制备、稀土元素的分离与提纯、稀土化合物的制备。本期通过专利分析，对稀土提取及分离技术的专利数量、专利国家和地区分布、专利技术布局，以及稀土提取与分离技术国家分布、技术主题、核心专利等进行了分析，并得出以下结论。 本期重点：稀土提取与分离技术专利分析 ●中国在稀土提取与分离技术领域起步较早，但由于我国稀土技术保密规定等 原因，文献报道不多，2006年后迅速发展，专利数量跃居世界第一，但专利影响力（核心专利）很小。 ●稀土提取与分离技术主要集中在提取与分离过程与方法、分离过程中使用的 体系和萃取剂、稀土分离、提取的设备与装置以及对稀土提取过程中废水的处理。 ●日本企业为该技术领域的主要专利持有人，专利均集中在从合金或其他混合 物中回收稀土元素以及提取与分离过程中所使用的萃取剂。此外，日本机构还擅长从一些废料（例如荧光粉材料和磁性材料）中回收稀土金属。 ●中国有5家高校、科研单位和5家企业专利申请量进入全球Top30，分别为 北京大学、北京科技大学、东北大学、内蒙古科技大学、中科院长春应用化学研究所、北京有色金属研究总院、包头稀土研究院、甘肃稀土新材料有限公司等。 ============================================================= 主编：刘细文执行主编：贾苹本期策划：徐慧芳陆彩女陈枢舒联系地址：北京北四环西路33号中科院国家科学图书馆区域信息服务部邮编：100190 电话：82625972邮件地址：xxcykb@https://www.360docs.net/doc/cb17422298.html,
稀土元素的分离方法
稀土元素的分离方法 目前，除Pm以外的16个稀土元素都可提纯到6N(99.9999%)的纯度。由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似，分离提纯极为困难。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因此，在分离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。 现在稀土生产中采用的分离方法： (1)分步法从1794年发现的钇(Y)到1905年发现的镥(Lu)为止，所有天然存在的稀土元素间的单一分离，还有居里夫妇发现的镭，都是用这种方法分离的。分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的差别来进行分离和提纯的。方法的操作程序是：将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液中一部分元素化合物析出来(结晶或沉淀)。析出物中，溶解度较小的稀土元素得到富集，溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间的溶解度差别很小，必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来，因而这是一件非常困难的工作。全部稀土元素的单一分离耗费了100多年，一次分离重复操作竟达2万次，对于化学工作者而言，其艰辛的程度，可想而知。因此用这样的方法不能大量生产单一稀土。 (2)离子交换法由于分步法不能大量生产单一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻碍，第二次世界大战后，美国原子弹研制计划即所谓曼哈顿计划推动了稀土分离技术的发
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm) 1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明； 2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明； ,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答： 1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1 表1-1
表1-2 图1-1 通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，
但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。 2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3： 表1-3 由上表中的Eu/Eu*值可知的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu 为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。可以推测这样品为同源岩浆所形成，主要是形成时间不同导致Eu异常不同和岩性的不同。 3，根据课件可查出REE在CPX、PL、OL等矿物和熔体间的分配系数，如下表1-4：
稀土材料的应用简介
稀土矿的应用简介 一、稀土矿的简介 1、稀土的发现史 从1794年发现元素钇，到1945年在铀的裂变物质中获得钷，前后经过151年的时间，人们才将元素周期表中第三副族的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥17个性质相近的元素全部找到，把它们列为一个家族，取名稀土元素。我国稀土品种全，17种元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。2、资源储量分布 我国稀土矿产主要集中在内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上，是我国轻稀土主要生产基地。即轻稀土主要分布在北方地区，重稀土则主要分布在南方地区，尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外，在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿，有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料)；在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物，在钨矿选冶过程中可综合回收，综合利用。 二、稀土的用途 稀土（RE）常被冠以“工业味精”的美誉。稀土元素因其具有独特的电子结构而表现出特殊的光、电、磁学等物理化学性质。无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。1、传统领域中的稀土材料 （1）稀土在农轻工中的应用 稀土元素作为微量元素用于农业有2个优点：一是作为植物的生长、生理调节剂；二是稀土属低毒、非致癌物质，合理使用对人畜无害、环境无污染。如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化肥施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效，具有增产效果。 纺织业中:铈组元素（Eu以前的镧系元素）的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。某些稀土化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂，La、Ce、Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂，增强油漆的耐腐蚀性。 (2)稀土在冶炼工业中的应用 稀土元素对O、S和某些非金属具有强亲和力，利用这一特点，将稀土用于炼钢中能净化钢液，能起到脱S和脱O的作用，其原理是加入钢中的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物中的O和S形成化合物。 钢的脱硫:在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢通常要添加锰，锰与硫结合形成硫化物夹杂物，这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物，它们在轧钢时形状保持不变，使钢的性能得到改善。 稀土球墨铸铁:混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化，从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。 打火石:混合稀土金属制造打火石，这是75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。 有色金属合金中：稀土金属有色金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金（含有Mg、Zn、Zr、La、Ce）可用于制造喷气式发动机的传动装置，直升飞机的变速箱，飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属优点是可提高其高温抗蠕变性，改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线，其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。（3）稀土在炼油业中的应用 目前，世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化剂，其中稀土分子筛型石油裂化
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为山东济南辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm) 1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明； 2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明； ,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答： 1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1 表1-1 表1-2
图1-1 通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。济南辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。 2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3： 表1-3 由上表中的Eu/Eu*值可知山东济南的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。可以推测这样品为同源岩浆所形成，主要是形成
稀土分离方法概述
稀土分离方法概述 姓名：任嘉琳班级：应化1102 学号：1505110619 摘要：近年来我国许多单位，在稀土分离工艺研究中，取得新的成果，重点是南方离子吸附性稀土矿，特点是单一稀土或部分稀土的分离转向整个镧系元素的全分离，从偏重技术指标到转为重视技术经济指标 关键词：稀土全分离单一分离 引言：稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17 种元素的氧化物。稀土具有4f电子亚层，丰富的跃迁能级，大的原子磁距，多变的配位数，在光电磁材料中显示不可替代的作用，被誉为“工业维生素”。我国是稀土大国，所拥有的稀土储量占世界总工业储量的80%以上，由于稀土元素电子结构相似，化学性质相似，分离十分困难，但是为了探索功能材料。探索其本质特征，发现新的功能体系，拓展应用领域，必须解决分离稀土的难题[1]现在，常用的方法有溶剂萃取和离子交换。除Pm以外的16个稀土元素都可以提纯到6N(99.9999%)的纯度。由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似，分离提纯极为困难。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多（如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等）。因此，在分离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。 1.萃取分离 轻稀土（P204弱酸度萃取）—镧、铈、镨、钕和钷； 中稀土（P204低酸度萃取）—钐、铕、钆、铽和镝； 重稀土（P204中酸度萃取）—钬、铕、铒、铥、镱、镥和钪。 2.萃取工艺 （1）分步法[2] 从1794年发现的钇（Y)到1905年发现的镥（Lu)为止，所有天然存在的稀土元素间的单一分离，还有居里夫妇发现的镭，都是用这种方法分离的。分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的差别来进行分离和提纯的。方法的操作程序是：将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液中一部分元素化合物析出来（结晶或沉
稀土元素镧及其应用(精)
稀土元素镧及其应用 在稀土元素家族中，锢无疑是个非常重要的成员。论地位和名气，他居于稀土家族主体“镧系元素”之首，作为15个元素的代表占据了化学元素周期表主表中的一个空格，并以他的名字来命名这个元素族系。论地壳中丰度为32ppm，占稀土总丰度的14.1%，仅次于铈和钕，居第三位。从发现年代看，他也仅排在钇和铈之后，是第三个被发现的稀土元素。 1839年，那位曾经发现铈的瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)，有一个瑞典学生名叫莫桑德(Car1 Mosander)，在研究“铈土”时，分离并发现其中还隐藏着一种新元素，于是莫桑德便借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为”镧”。从此，镧便登上了被人类认识和利用的历史舞台。 镧之所以被较早发现，与他在元素周期表中的位置，也就是原子结构和性质密切相关。他居镧系元素之首，4f轨道上电子数为0，与其他元素发生化学反应时呈正三价。钪和钇虽然与他同在IIIB族，但不在一个周期，性质悬殊。与他紧邻的铈又能呈稳定正四价状态，也造成较大的化学性质差异，易于分离。而他与错钕等其他稀土元素之间又有铈相隔，因此镧比较容易同其他稀土分离并提纯。 稀土元素作为典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪、钇到镧递增，又由镧到镥递减，属镧最为活泼。因此作为金属热还原工艺的还原剂，他可以用来还原制备其他稀土金属，而还原制备金属镧，则只能采用比他更为活泼的碱金属和碱土金属，通常采用金属钙作还原剂。 活跃的化学活性和丰富的储量，使镧广泛应用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、农业、纺织和皮革等传统工业领域。尽管生产镧并不困难，但为了降低成本，在充分发挥镧及稀土共性的前提下，经常以混合轻稀土或富镧稀土的产品形式使用。 稀土作为金属材料的净化和变质剂，通常以混合稀土金属或中间合金的形态来使用。而镧作为最活泼的一员，在去除氧、硫、磷等非金属杂质和铅、锡等低熔点金属杂质，以及细化晶粒等方面自然会发挥首当其冲的作用。只是他经常和铈错钕等轻稀土弟兄们一起协同作战。当然，也能同其他金属协同作战，如在铅中加入富镧稀土金属（0.01‰~0.2‰）和铁（0.005‰~ 0.1‰），可明显提高抗折拉性能，使铅板机械强度提高上百倍。不仅改善了铅板防辐射性能，还扩大了合金基材的应用范围。以银-氧化镧复合镀层取代纯银作为电接触材料，可节约用银70%~90%，有很大经济效益。 20世纪80年代，石泊裂化催化剂曾经是稀土最大应用领域，因为稀土用作Y 型沸石催化剂，以镧的催化活性最强。在美国一直采用富镧稀土作为石油裂化催化
第 章稀土元素 习题答案
第九章稀土元素 【习题答案】 9.1 什么叫内过渡元素？什么叫镧系元素？什么叫稀土元素？ 解：内过渡元素：指镧系和锕系元素，位于f区，也称为内过渡元素。 镧系元素：从57号元素镧到第71号元素镥，共15种元素，用Ln表示。 稀土元素：是15个镧系元素加上钪（Sc）和钇（Y），共计17个元素。 9.2 从稀土元素的发现史，你能得到何种启示？ 解：请阅读“9.1.1 稀土元素的发现”一节的内容，体会科学研究的精神。 9.3 稀土元素在地壳中的丰度如何？主要的稀土矿物有哪些？世界和我国的稀土矿藏分布 情况如何？ 解：稀土元素在地壳中的丰度如下表所示： 元素名称Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 丰度/g·t－1 5 28.1 18.3 64.1 5.53 23.9 4.5×10－20 6.47 元素名称Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 丰度/g·t－1 1.06 6.36 0.91 4.47 1.15 2.47 0.20 2.66 0.75 主要的稀土矿物有独居石、氟碳铈矿、磷酸钇矿等。 我国稀土资源极其丰富，其特点可概括为：储量大、品种全、有价值的元素含量高、分 布广。已在18个省市发现蕴藏各类稀土矿，储量占世界已探明稀土矿藏的55％左右。南方 以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主。在内蒙古包头市北边白云鄂博，称为“世界稀土之都”， 储量占全国储量70％以上。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和俄罗斯等国。 9.4 如何从稀土矿物中提取稀土元素？ 解：从稀土矿物中提取稀土元素主要包括三个阶段： （1）精矿的分解：利用化学试剂与精矿作用使稀土元素富集在溶液或沉淀中，与伴生元 素分离开来。方法可分为干法和湿法。 （2）化合物的分离与纯化：从混合稀土氧化物或混合稀土盐中分离出单一的稀土元素。 方法有分级结晶法、分级沉淀法、选择性氧化还原法、离子交换法、溶剂萃取法等。 （3）稀土金属的制备：通常采用熔融盐电解和热还原法。
稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
一、实习目的 由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。 本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容 某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数 表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。 表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：表中数据由中子活化方法分析
一、基本原理 稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86?—1.14?）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。 为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。 这里向大家推荐W.V .Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）： La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数 N RE RE RE = 式中 RE ——某稀土元素的丰度； RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。 )Pr (La 2 1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。 )Gd (Sm 2 1Eu *Eu Eu Eu N N N N +==δN N N Gd Sm 2Eu += Eu δ——铕异常系数；Eu*——铕的理想值。
过渡金属
过渡金属 过渡金属由于具有未充满的价层的轨道，性质与其他元素有明显差别。 由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，d5构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7（锰）、+8（锇）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中（如：VO43-钒酸根，VO22+钒酰基）。 对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高氧化态也没有氧化性。同一族的二、三过渡系元素具有相仿的原子半径和相同的性质，这是由于镧系收缩造成的。 由于空的d轨道的存在，过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用杂化轨道接受电子以达到16或18电子的稳定状态。当配合物需要价层d轨道参与杂化时，d轨道上的电子就会发生重排，有些元素重排后可以使电子完全成对，这类物质称为反磁性物质。相反，当价层d轨道不需要重排，或重排后还有单电子时，生成的配合物就是顺磁性的。反磁性的物质没有颜色，而顺磁性的物质有颜色，其颜色因物质而异，甚至两种异构体的颜色都是不同的。一些金属离子的颜色也是有单电子的缘故。 过渡金属的存在形式 大多数过渡金属都是以氧化物或硫化物的形式存在于地壳中，只有金、银等几种单质可以稳定存在。 最典型的过渡金属是4-10族。铜一族能形成配合物，但由于d10构型太稳定，最高价只能达到+3。靠近主族的稀土金属没有可变价态，也不能形成配合物。12族元素只有汞有可变价态，锌基本上就是主族金属。由于性质上的差异，有时铜、锌两族元素并不看作是过渡金属，这时d区元素这一概念也就缩小至3到10族，铜锌两族合称ds区元素。 性质 过渡金属由于具有未充满的价层d轨道，基于十八电子规则，性质与其他元素有明显差别。 由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，d(5)构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7（锰）、+8（锇）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中（如：VO4(3?)钒酸根，VO2(2+)钒酰基）。 对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高
稀土元素的高效分离方法
稀土元素的高效分离方法 日本东北大学新近开发成功一种高效分离稀土元素的方法，利用低卤化物形成稀土元素盐（二价盐），是不同于传统溶剂萃取法和离子交换法的一种干式高效率分离法。稀土元素的低卤化物盐相对于三价的稀土类盐，其蒸气压差较小，容易与蒸发的三价盐分离。所用的实验装置采用置于两台卧式电炉之中的不锈钢反应容器（外径约40mm，长约50cm），在分离钐的低卤化物盐与三价钕时，利用金属铅作还原剂，加热到900~l000C进行真空蒸馏，在反应容器内将稀土元素成功地进行了分离。此法也能将最难分离的镨与钕分离，其分离效率比传统分离技术提高了5~60倍左右。新的分离工艺可望实现工业化生产。（启明取自《日刊工业新闻》，2000.8.23）
稀土元素的高效分离方法 刊名： 金属功能材料 英文刊名：METALLIC FUNCTIONAL MATERIALS 年，卷(期)：2000,7(6) 本文读者也读过(10条) 1.王毅军.刘宇辉.郭军勋.王素玲.翁国庆盐酸优溶法回收NdFeB废料中稀土元素的研究与生产[会议论文]-2006 2.涂星.廖列文稀土元素的分离技术[期刊论文]-贵州化工2003,28(3) 3.张智勇.王玉琦.孙景信.李福亮.柴之芳.许雷.李信.曹国印分子活化分析研究植物原生质体中的稀土元素[期刊论文]-科学通报2000,45(5) 4.张志峰.李红飞.国富强.李德谦.孟淑兰.Zhang Zhifeng.Li Hongfei.Guo Fuqiang.Li Deqian.Meng Shulan溶剂萃取法制备的纳米CeF3紫外吸收性能研究[期刊论文]-中国稀土学报2008,26(4) 5.王素玲.王毅军.WANG Su-ling.WANG Yi-jun从废铁合金中回收稀土的研究与生产[期刊论文]-稀有金属与硬质合金2009,37(2) 6.何展伟.李永华.He Zhanwei.Li Yonghua镍钴铜铁和稀土混合废料中各元素的分离提纯[期刊论文]-广东化工2006,33(5) 7.韩旗英.李景芬.白炜.HAN Qi-ying.LI Jing-fen.BAI Wei环烷酸分离提纯钇工艺技术优化[期刊论文]-材料研究与应用2010,04(2) 8.莉华应对危机共商良策科学发展——2009年全国稀土应用与市场信息交流会在厦门市隆重举行[期刊论文]-稀土信息2010(1) 9.李继东.刘英.伍星八级杆碰撞/反应池技术在高纯稀土分析中的应用研究[会议论文]-2007 10.张丽清.张风春.关瑾.于春玲从超导材料废料分离回收稀土元素钕的研究[期刊论文]-沈阳化工学院学报2003,17(4) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/cb17422298.html,/Periodical_jsgncl200006045.aspx
一系列四元稀土过渡金属砷化物LnOFeAsLn=LaSmCeNdPr和Gd
新型铁基高温超导体的比热性质研究 丁力 复旦大学物理学系 上海市邯郸路220号(200433) 新型铁基高温超导体的发现给超导研究带来了新的机遇和挑战。通过化学掺杂（如用F取代O），一系列四元稀土过渡金属砷化物LnOFeAs（1111体系）(Ln=La, Sm, Ce, Nd, Pr 和Gd)被发现具有超导电性，其中的SmO1-x F x FeAs具有迄今为止铁基高温超导体中最高的超导转变温度55 K；而AFe2As2（122）体系也表现出类似的磁性和超导特性。我们对一系列SmO1-x F x FeAs和空穴型掺杂的Ba1-x K x Fe2As2和Ca1?x Na x Fe2As2样品的比热性质进行了系统研究： 1）对氟掺杂的铁基砷化物SmO1-x F x FeAs(0 ≤ x ≤ 0.2)的比热测量表明，未掺杂(x=0)的母体样品在130K附近观察到的比热跳变对应着结构/自旋密度波的相变，此跳变随着F离子的掺杂(x = 0.05)而迅速消失。对于超导样品（x = 0.15, 0.2），可以在Tc附近看到一个清晰的比热异常，而在同类的LaO1-x F x FeAs 中并没有，表明SmO1-x F x FeAs可能具有更高的超流密度。另外，对于所有样品我们在4 K附近都发现了一个很高的比热峰，这可以归结为Sm3+ 离子的反铁磁有序引起的。（Physical Review B77 180510 2008） 2）对BaFe2As2高质量单晶样品以及超导的Ba0.5K0.5Fe2As2和Ca0.5Na0.5Fe2As2两个多晶样品的比热测量表明：单晶母体BaFe2As2在136K 有一个非常尖锐的比热峰，可以归结为此处的结构和反铁磁转变。对于空穴掺杂的Ba0.5K0.5Fe2As2多晶样品，在C/T～T图中可以看到在超导转变温度Tc~36K处有一清晰的比热峰。而对于超导温度较低的Ca0.5Na0.5Fe2As2多晶样品并未在超导转变温区观察到比热异常。通过低温数据的拟合我们得到了这些样品的电子比热系数γ和德拜温度ΘD。（New Journal of Physics10 123031 2008）
离子交换法分离稀土元素
离子交换法分离稀土元素 摘要：从树脂吸附、淋洗、萃取剂几个方面，对稀土离子交换和萃淋树脂色层法分离过程中有关稀土配位化合物问题进行了简要的综述。 Abstract： T he pa per concisely r ecount's a questio n concerning r are ear th complex in pr ocess o f io n ex chang e separ ation and ex tr actio n chr omato gr ahy in the field o f resin adso rpting ,eluting,ex tractant. 关键词：离子交换法分离技术稀土元素 1.前言 我国稀土资源丰富，发展稀土的深度加工是提高经济效益的重要手段。稀土的分离具有很多特殊性，如含稀土的矿物均为含多种金属的共生矿，稀土品位较低，稀土元素间化学性质极相似，分离困难。因将配合物引入稀土元素的分离，从而使稀土的分离化学得以迅猛发展人们为了寻找更有效的离子交换的淋洗剂和选择性更高的萃取剂，开展了大量的稀土溶液配位化学的研究工作，可以说稀土配位化学的发展就是从这里开始的。 目前，虽然在工业上分离稀土元素的方法有离子交换法、溶剂萃取法、化学分离法等，但在高纯稀土元素的生产及重稀土元素的分离方面，离子交换法具有明显的优点，是其他分离方法所不能比拟的。用氨致鳌合剂作展开剂的离子交换法早巳成为制备稀土的重要方法。目前，虽然升温、高压技术强化离子交换过程的研究和应用，使该法
的效率得到显著的改进，克服了常温常压下离子交换法所存在的周期长、产率低等缺点。 2.离子交换法 2.1原理 离子交换法即离子交换色层分离法。离子交换色层技术被用于单一稀土的分离和净化已有60余年的历史。二十世纪40年代由于使用羧酸类配合剂作为淋洗剂，使离子交换色层法成功地应用于稀土元素的分离。二十世纪50年代改用胺基羧酸作淋洗剂提高了分离效果，使离子交换色层法成为当时唯一的一种制备高纯单一稀土化合物的手段。 树脂和溶液中的离子交换反应包括五个步骤：第一，溶液中的离子向树脂表面扩散; 第二，到达树脂表面的离子进入构成树脂的高分子的交联网孔内，向树脂内部扩散; 第三，进入树脂内部的离子与树脂中原有的可供交换的离子发生交换; 第四，被交换出来的离子从树脂网内向树脂表面扩散; 第五，被交换出来的离子从树脂表面再向溶液内部扩散。以上只有第三步是交换过程，其他各步均为扩散过程。对于无机离子交换反应，通常交换反应较快，所以交换反应的总过程受扩散过程控制。 离子交换法主要包括树脂的吸附和淋洗两个过程。 2.2 离子交换法在分离科学中的应用 2.2.1加压阳离子交换法分离稀土元素 高速液相色谱是六十年代开始发展的一门新的分离分析技术。
稀土发光材料及其应用(精)
稀土发光材料及其应用 1、概述稀土离子的发光特性，主要取决于稀土离子4f壳层电子的性质。随着稀土离子4f壳层电子数量的变化，表现出不同的跃迁形式和极其丰富的能级跃迁。研究表明，稀土离子的4fN电子组态中，有1639个能级，能级之间的可跃迁数目高达199177个，可观察到的谱线达30000多条，如果再涉及到4f—5d的能级跃迁，则数目更多。因而，稀土离子可以吸收或发射从紫外到红外区的各种波长的光，形成多种多样的发光材料。由于稀土离子特有的发光特性，为其作为高效发光材料奠定了基础，并在发光学和发光材料的发展过程中起着里程碑的作用。如1964年Y2O3∶Eu和Y2O3S∶Eu等彩电红粉的出现，使彩电的亮度提高到一个新的水平；20世纪70年代出现的红外变可见上转换发光材料，从理论上提出反Stokes效应；1974年报道的稀土三基色荧光粉为新一代荧光灯奠定了基础。近30年来，稀土发光材料正在逐渐取代非稀土发光材料，已经在光致发光、电致发光、阴极射线发光和X射线发光材料方面获得重要而广泛的应用，稀土发光材料的研究也成为发光材料的研究重点和前沿，国内外的竞争非常激烈。 2、国内本 行业的发展现状及未来发展趋势（1）阴极射线发光材料主要应用于电视机、计算机、示波器、雷达等各种荧光屏和显示器，其中在彩色阴极射线管（CRT）的发展最快，在彩色电视的发展过程中，稀土荧光粉起到了里程碑的作用。在20世纪60年代中期，成功地合成了YVO4∶Eu、Y2O3∶Eu和Y2O3S∶Eu等稀土红色荧光粉，突破了红粉亮度上不去的障碍，使彩电的亮度提高到一个新的水平。目前，国内普通彩电中使用的蓝粉和绿粉仍然是硫化锌系列荧光粉，但由于硫化锌型绿粉的光衰比蓝粉和红粉的大，需要增加电视机的色彩调节，因此需要开发新的绿色荧光粉。近几年随着国外新型稀土蓝色荧光粉和绿色荧光粉的开发成功，正在取代传统的荧光粉，使高清晰度大屏幕彩电开始大批量投放市场，进入平常百姓家庭。对于彩色电视飞点扫描管、束电子引示管、扫描电子显微镜探测镜等所需的超短余辉荧光粉（τ≤μs），目前都是Ce3+激活的，其寿命非常短，一般在30~100ns。(2)电致发光材料固体平板显示技术是显示技术领域的主要发展趋势之一，液晶显示、电致发光显示、等离子体显示是三种主要的平板显示技术。电致发光平板化微机终端显示器用于便携式微机，已经在美国、日本、芬兰有商品生产，预计在今后将迅速发展，与阴极射线发光分庭抗争。目前已商品生产的电致发光材料是ZnS∶Mn。为实现彩色电致发光平板显示，国内外许多实验室正在大力研究掺杂稀土的薄膜材料。（3）X射线发光材料以稀土荧光粉为主的新的X射线增感屏作为X射线发光材料已日益受到人们的重视，并得到不断的发展，近年来新发现的几种荧光粉，不仅具有与CaWO4同样的照
稀土元素的回收再利用
稀土元素的回收再利用 稀土这个词是历史遗留下的名词。而稀土元素最早是从18世纪末也开始陆续的发现，从1794年芬兰人加多林（J.Gadolin）分离出钇到1947年美国人马林斯基（J.A.Marinsky）等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁（L.E.Glendenin）和科列尔（C.D.Coryell）用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷人们常把不溶于水的固体氧化物叫作土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，因为其冶炼提纯难度较大，虽然在地球上储量巨大，故显得稀少，得名稀土。稀土元素由于其原子电子层结构和物理化学性质不同，在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同的特征，它包括镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。 稀土元素的共性是：①它们的原子结构相似；②离子半径相近（REE3+离子半径1.06×10-10m~0.84×10-10m，Y3+为0.89×10-10m）；③它们在自然界密切共生。而稀土元素有多种分组方法，目前最常用的有两种：两分法：1）铈族稀土，La-Eu，亦称轻稀土（LREE），2）钇族稀土，Gd-Lu+Y+Sc，亦称重稀土（HREE），两分法分组以Gd划界的原因是：从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。而Y归入重稀土组主要是由于Y3+离子半径与重稀土相近，化学性质与重稀土相似，它们在自然界密切共生。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外（有的将钪划归稀散元素），划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。而三分法可分为轻稀土为La~Nd、中稀土为Sm~Ho、重稀土为Er~Lu+Y。 在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。已经发现的稀土矿物有250种以上，最重要的有独居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿[(Y，Ce，Ca) (Nb，Ta，Ti)2O6]、硅铍钇矿（Y2FeBe2Si2O10）、褐帘石[（Ca，Ce）2(Al，Fe)3Si3O12]、铈硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7·H2O]。现已查明，稀土元素并不稀少，特别是中国的稀土资源十分丰富，有开采价值、储量占世界第一位。 大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。 稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其
浅析稀土材料的应用
稀土材料 3分 开放分类： 目录 ? ? ? ? 摘要 请用一段简单的话描述该词条，马上。 稀土材料泛指一切含有稀土元素的功能材料和结构材料。 稀土材料-什么是稀土 就是化学元素周期表中—镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。 根据稀土元素原子的和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组：轻稀土（又称铈组）包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆；重稀土（又称钇组）包括：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。又称铈组或钇组，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇占优势而得名。 稀土材料-稀土材料
1.稀土永磁材料 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经充磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体，尽管其磁性能优异，但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴，因此，它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于上世纪60年代末，当时的主导产品是钐-钴永磁，目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨，我国为90.5吨（包括SmCo磁粉），主要用于军工技术。随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。 稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。 现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、、音响设备、、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。 2.稀土超磁致伸缩材料 磁性材料由于磁场的变化，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩。其中长度的变化称为线性磁致伸缩，体积的变化称为体积磁致伸缩。体积磁致伸缩比线性磁致伸缩要弱得多，一般提到磁致伸缩均指线性磁致伸缩。是1842年由发现的，故又称焦耳效应。长期以来，作为磁致伸缩材料的主要是镍、铁等金属或合金，由于磁致伸缩值较小，功率密度不高，故应用面较窄。主要用于声纳、超声波发射等方面。 稀土超是国外八十年代末新开发的新型功能材料。主要是指稀土-铁系金属间化合物。这类材料具有比铁、镍等大得多的磁致伸缩值，其磁致伸缩系数比一般磁致伸缩材料高约102～103倍，因此被称为大或超磁致伸缩材料。并且机械响应快、功率密度高，在所有商品材料中，稀土超磁致伸缩材料是在物理作用下应变