6.稀土资源的综合利用.ppt

冶金资源综合利用 冶金与能源学院 刘 晓 六、稀土资源的综合利用 我国是稀土资源大国。稀土就是化学元素周期表中镧系元素及钪(Sc)、钇(Y)共17种元素的总称。根据美国地质研究局数据，世界稀土基础储量为154000千吨，其中中国占据了57.7%。我国稀土矿主要分为以内蒙古包头白云鄂博稀土矿为代表的混合型轻稀土矿、四川冕宁氟碳铈轻稀土矿和以南方中重离子稀土矿。从产量上看，2003-2008年间，我国稀土产量增加了31%，供应了全球90%以上的稀土精矿需求。 1、稀土金属属性 稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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)。 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，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。 2、世界稀土资源分布 2.1 全球稀土资源分布情况 美国加利福尼亚附近芒廷帕斯矿为世界上品味最高的稀土矿。 2.2 我国稀土资源分布情况 3、稀土元素的研究与应用 3.1 农业领域 （1）稀土农用的生物效应机理 在一定条件下, 适时适量地施用稀土元素, 可激发种子萌发, 促进植物的发芽、生根及生长发育,促进对矿物质的吸收和叶绿素的合成, 增强作物的光合作用和某些酶的活性, 提高作物的抗逆性, 增强产量, 改善品质。 （2）稀土元素对植物的增效机理作用 适量稀土能促进细胞的生长和分裂, 促进植物的光合作用。 适量稀土能延缓作物叶片的老化, 使植物营养增效, 改善细胞透性, 增强作物的抗逆性能。 3、稀土元素的研究与应用 3.2 稀土在钢中的作用机理 净化作用 钢液中稀土首先是脱氧，其次脱硫，钢液里的O、S去到足够干净后，稀土才能去除其它杂质。 变质作用 一是改变或影响杂质、夹杂物或有害相的存在状态（或种类）、组成与结构、形状、大小、分布等，以致减轻或消除其有害作用、甚至变有害为有利；其二是减轻或消除元素偏析和组织不均匀性及细化钢的组织等，导致钢性能的改善。 微合金化作用 微合金化的强化程度决定于微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其它溶质元素或化合物的交互作用、稀土的存在状态（原子、夹杂物或化合物的大小、形状和分布），特别是在晶界的偏聚，以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响等。 3、稀土元素的研究与应用 微合金化作用 1）固溶度及固溶强化　 2）改善晶界和抑制局部弱化　 3）影响相变和改善组织 4）影响杂质元素的溶解度和减少脱溶量 5）稀土元素与其它微量合金元素的交互作用　 3、稀土元素的研究与应用 3.3 稀土元素对钢机械性能的影响 提高钢的抗疲劳性 如25MnTiB钢的脉动弯曲疲劳平均寿命提高2.27倍；55SiMnVB钢的低频疲劳寿命提高46%，高频疲劳寿命提高80%；Cr15SiMn钢使8206型推力轴承的接触疲劳寿命提高59.1%。 提高钢的耐磨性 添加稀土减少结晶过程中粗大碳化物的析出，可提高钢的耐磨性。 提高钢的强韧性 通过添加稀土细化晶粒，可提高铸钢的屈服点、韧性和塑性。 3、稀土元素的研究与应用 3.4 稀土在化学工业领域的应用 稀土金属及其化合物在催化中的研究与应用 稀土金属间化合物 高效稀土催化剂 3、稀土元素的研究与应用 3.5 稀土元素在高新技术产业上的研究与应用 稀土发光材料 电视显示管、计算机的荧光屏及荧光灯上, 能使其具有高质量的图象, 延长使用寿命, 提高效率, 改善显色性能。 稀土激光材料 稀土晶体激光材料主要是含氧和含氟的化合物：重复频率高的脉冲激光器; 在工业上用于半导体产业; 在医疗上用于止血凝固。 3.5 稀土元素在高新技术产业上的研究与应用 稀土永磁材料 (1) 从电能转换为机械能方面的应用。这是最广泛的, 其中有各种类型的永磁发动机。 (2) 从机械能转换成电能方面。此种功能的元件应用于传感器、拾音器、发动机的转速计和医疗核磁共振扫描仪。 (3) 用于直接利用磁铁的吸力和斥力制造的设备。如磁选机、起重磁铁、磁制动器等。 (4) 用于行波管、速调管、磁控管等离子束和电子束