稀有金属稀土小简介.doc

1、稀有金属根据各种元素的物理和化学性质，赋存状态，生产工艺以及其它一些特征，一般从技术上分为以下五类：1、稀有轻金属：包括锂、铷、铯、铍。比重较小，化学活性强。2、稀有难熔金属：包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨。熔点较高，与碳、氮、硅、硼等生成的化合物熔点也较高。3、稀有分散金属：简称稀散金属，包括镓、铟、铊、锗、铼以及硒、碲。大部分赋存于其它元素的矿物中。4、稀有稀土金属：简称稀土金属，包括钪、钇及镧系元素。它们的化学性质非常相似，在矿物中相互伴生。5、稀有放射性金属：包括天然存在的钫、镭、钋和锕系金属中的锕、钍、镤、铀，以及人工制造的锝、钷、锕系其它元素和104 放射性金属至107号元素。2、TFe：是指总铁或全铁的意思，即Total Fe 铁矿基本分析项目主要做全铁(TFe)分析，在铁矿地质勘探中，全铁量(TFe)是评价铁矿石质量的主要技术指标，而磁性铁(MFe) 占全铁(TFe)百分率是评价铁矿床工业价值。3、Zr：锆的元素符号。4、钽铌材料及其性能钽1. 钽金属(tantalum)：钽是稀有高熔点金属。熔点2996，密度16.68g/cm3，晶格类型：体心立方。导热系数（25）54W/MK。线膨胀系数（0100）6.510-6。钽主要用做制作钽电解电容器，钽合金如Ta2.5W、Ta10W、Ta40Nb 等，比任何别的材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭的耐热高强度材料以及控制、调节装置的零部件等。钽在高温真空炉中，可作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽制舟皿可用于真空蒸度装置，钽与人体组织还具有优良的生物兼容性和稳定性，对人体组织不起反应，可作为接骨板螺丝、缝合针等外科手术材料。2. 钽的化合物(tantalum compound)-应该不是重点3. 钽酸锂晶体(lithium tantalate crystal)：钽酸锂（LiTaO3，简称LT）是一种典型的人工提拉法生长的晶体，属三方晶系，3m 点群，它具有良好的压电、铁电、光电、热释电效应，应用领域广泛，涉及工业、民用、军事等各方面。其压电性能优越，温度漂移小，人们利用这些特性，制作大量的声表面器件，利用其光电效应，制作光电调制器、滤波器；利用热释电效应，制作红外探测器。随着对其研究的不断深入，人们利用它制成了超晶格结构，使其在非线性领域的应用引起广泛的关注，大大拓宽了其应用范围。6. 钽靶材(tantalum target)：熔点2996,密度16.68g/cm3,导热系数(25):54(W/M.K), 钽靶通常用熔炼钽锭加工或粉末冶金加工法制备。钽靶的纯度99.95%，表面光滑，晶粒直径100m，晶粒织构主要是111型织构。由于钽具有高导电性、高热稳定性和对外来原子的阻挡作用，故用贱射镀膜法在集成电路上镀上钽膜，可防止铜向基体硅中扩散的阻挡层。因而作为电极材料和表面工程材料（BM），钽靶材已经被广泛应用于液晶显示器（LCD）以及耐热耐腐蚀高导电等镀膜工业中。7.钽陶瓷(tantalum ceramics)：钽陶瓷是由陶瓷相与金属钽粉或Ta2O5 粉末组成的复合材料。陶瓷相是具有高熔点、高硬度、高强度的氧化物或难熔化合物，加入金属钽粉或Ta2O5 粉末后可提高其塑性和导热性，缓冲应力。钽陶瓷可用作宇航材料和硬质合金的添加物。8.钽基合金(tantalum base alloy)为了改善金属性能，在金属钽中添加一些难熔金属，以形成钽基合金。用于改善其耐腐蚀性和在高温下保持其高强度和优良的加工性能。包括Ta-W 系列、Ta40Nb、Ta-8W-2Hf、Ta-111、Ta-222、钽铬合金、钽钨铪合金。钽铪合金用于火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强度材料，钽拾钨合金熔点30800C，密度16.6g/cm3,且具有高温韧性，耐冲击，可在高温25000C 下使用。铌1. 铌金属(niobium)：铌是稀有高熔点金属。熔点2467，密度8.6g/cm3，晶格类型：体心立方。导热系数（25）52W/MK。线膨胀系数（0100）7.110-6。在钢中加入极少量铌，能大大提高钢的强度，改善钢的机械和焊接性能，提高抗腐蚀性能。铌可用做电容器、铌基高温合金，FS85 合金是航天飞机上轨道操作系统发动机的结构材料，C103合金可作为火箭喷嘴材料，其它铌合金如NbZr、NbTi、NbTiTa 等可作为超导材料，广泛应用于核磁共振医用人体图象仪、高能加速器、超导储能器、磁悬浮列车等。铌基化合物和络合物，可作为催化剂，起清除污染、选择氧化、氢化处理等作用。2. 铌的化合物(niobium compound)3. 铌酸锂晶体(lithium niobate crystal)：铌酸锂（LiNbO3，简称LN）是一种典型的人工提拉法生长的晶体，属三方晶系，3m 点群，它具有良好的压电、铁电、光电、热释电和非线性光学效应，应用领域广泛，涉及工业、民用、军事等各方面。人们利用其压电性能，制作声表面器件、振荡器、滤波器、压力传感器；利用其光电效应及非线形效应制作光电调制器、光学滤波器、倍频、参量振荡等器件。在最近二三十年中，人们对它的研究一直没有中断，通过掺入不同的元素，来改变其特有的性质，以及在铁电超晶格方面作了大量的工作，在提高其性能的同时，大大拓展了其应用领域。因为此材料生长容易，价格低廉，综合性能优异，被人们称为未来的“光学硅”。4. 电容器级铌粉(30000-100000FV/g)(capacitor grade niobiumpowder)：高比容电容器级铌粉一般是指应用到25V 以下的铌固体电解电容器并具有30,000FV/g 以上的比电容的铌粉。这种粉一般以氧化铌做原料，用金属镁或镁合金还原而得的铌粉。近年来新开发的电容器级铌粉其比电容已达100,000FV/g 甚至更高。5. 电容器级铌丝(capacitor grade niobium wire)：电容器级铌丝是用于制作铌电解电容器阳极引线的铌丝。其优点是氧化膜介电常数大，可靠性高。与冶金级铌丝相比，电容器级铌丝化学纯度高，表面光洁度好，抗氧脆性好。电容器级铌丝是以铌粉为原料利用粉末冶金烧结成铌条或电子束熔炼成铌锭后，再经过轧制、拉拔等塑性加工手段制成的，表面应光滑、清洁，无沟槽、毛刺等缺陷。电容器级铌丝的重要性能指标包括抗拉强度、直线度、化学成分和漏电流等。电容器级铌丝的直径一般在0.1mm0.24mm 之间，抗拉强度一般在250Mpa700 Mpa 之间。6. 铌靶材(niobium target)：熔点1532,密度4.55g/cm3,导热系数(25):54(W/M.K), 铌靶通常用熔炼铌锭加工或粉末冶金加工法制备。铌靶的纯度99.95%，表面光滑，晶粒直径100m，晶粒织构主要是111型织构。由于铌具有高导电性、高热稳定性和对外来原子的阻挡作用，故用贱射镀膜法在工件和集成电路表面上镀上铌镀层，可防止腐蚀及防止铜向基体硅中扩散的阻挡层。因而作为电极材料和表面工程材料（BM），铌靶材已经被广泛应用于船舶、化工、液晶显示器（LCD）以及耐热耐腐蚀高导电等镀膜工业中。7.铌陶瓷(niobium ceramics)7.1 一般含铌陶瓷(common niobium bearing ceramics)7.2 电子陶瓷(electron ceramics)用于制造电子器件和电子系统结构零部件的含铌功能陶瓷称为电子陶瓷。主要包括：电光陶瓷、半导体陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷和机敏陶瓷等。由于陶瓷薄膜和透明陶瓷制备技术的发展，电子陶瓷的应用已向微电子和光电子技术领域延伸。铌电子陶瓷除了光学性能优良、环境稳定性好、耐高温等特点外，在电、磁、声、光、热等方面有不同的特殊使用功能。8.铌特种玻璃(niobium bearing special glass)8.1 光学用玻璃(optical glass)：铌光学用玻璃是一种通过吸收改变光的强度或光谱分布的无机非晶态含铌光学介质材料，具有高度的透明性和光学均匀性。主要用于制作透镜、棱镜、反射镜等光学组件。8.2 电学用玻璃(electric glass)：铌电学用玻璃是一种非铁电体，具有压电性能，主要用作敏感光电转换材料。9.铌超导材料(niobium superconductor material)：铌是超导转变温度最高的金属，做为超导材料的是纯铌、合金和金属化合物三种，目前工业应用的主要是铌钛合金和铌三锡金属间化合物，如：Nb-2.5Zr，临界温度10.8K，临界磁场9.1，Nb-60Ti 临界温度9.3K，临界磁场12，Nb-30Ta 临界温度6.9K,临界磁场0.95，主要应用在超导磁体、超导发电、超导电机、超导输电、超导磁浮列车。13.铌基合金(niobium base alloy)以铌为基材所生产的铌系列合金具有良好的高温强度和低温塑性，以及优良的加工性和焊接性能。Nb-Ni、Nb-Al、NbTi 、C103 等，根据使用目的不同，基本分为：高强度合金、中等强度和韧性好的合金、低强度高韧性合金、高强度抗氧化性高的合金、韧性好抗氧化性好的合金，主要应用在宇航和原子能工业。稀土相关信息：一、从2011年起将上调个别稀土出口关税财政部12月2日发布，2011年关税实施方案已经国务院关税税则委员会第六次全体会议审议通过，并报国务院批准，自2011年1月1日起实施。我国进出口关税税目税率将进行部分调整，为规范稀土出口，明年起提高个别稀土产品的出口关税。不过，财政部并没有说明调整的具体稀土产品和幅度。“个别稀土产品应该是指镝、铽等中重稀土元素，因为这些元素只有我国南方地区有，其它国家没有，而且开采的环境成本特别高。”中国有色冶金设计研究总院王国珍教授认为，在稀土元素中，钕、铕、镝、铽元素(特别是镝、铽两种元素国外几乎没有)应该限制出口，其它元素国外也有，限制可能会给其它国家腾出市场空间。据悉，日本企业此前已经意识到了中国政府明年会提高稀土产品出口关税，从上个月开始大幅采购稀土产品镝。 二、11月我国出口稀土2090吨 较10月增加一倍中国海关统计咨询服务中心周一发布数据显示，11月份我国稀土出口总量为2090吨，较10月增加一倍有多。数据显示，今年1-11月份稀土出口总量为35075吨，同比增加14.5%，高出商务部发言人姚坚11月透露的全年出口配额30300吨。三、商务部：稀有金属出口配额将逐年递减2%至3%商务部正在调整对稀有金属的出口政策，稀有金属出口配额将呈现逐年递减态势，递减幅度在2%至3%。更具战略性的稀土产品的出口配额总量将下行，下行幅度目前仍在讨论之中，最终确定的幅度很可能超过其它稀有金属。稀土产品出口配额急剧下降立竿见影的结果是稀土产品出口价格暴涨。1、下游需求能够在很大程度上承受暴涨的稀土价格。稀土是属于功能性材料的“工业维生素”，在任何一个领域的应用都是以“用量少但不可或缺”的角色出现，因此即便稀土价格出现爆涨，对下游终端产品价格的影响仍是微乎其微的，所以，我们得出的结论是，下游需求能够在很大程度上承受稀土价格的暴涨。 而钕铁硼作为性能优越的永磁材料性，在下游需求能够承受的情况下，被替代的可能性也是微乎其微。2、“美国等国家将重启本土稀土矿”的可能事件不会对稀土价格造成大的影响。美国要重建稀土生产体系受到1)资本投入2)环境成本考虑3)降低生产成本并实现可以和中国竞争的新技术开发需要4年甚至以上的时间4)日本及其它国家钕铁硼永磁体生产技术专利的保护(部分技术专利2014年才到期)等多个因素的影响，完整体系的重建估计要10-15年左右的时间。稀土价格的上涨并不是导致美国政府准备启动本土稀土矿山的主要原因，担心稀土供应影响到美国国防系统的独立性才是最深层次的原因。四、中国稀土储量仅能维持15年 减少出口符合战略中国是世界上最大的稀土生产及出口国，已查明的稀土资源储量占世界55.7%，出口量却占国际市场份额的90%以上。由于缺乏管控，相当一部分中国稀土都以低价出售给美国、日本和欧洲各国。近年来，中国加强对稀土出口的管理和限制，一直享受着进口廉价稀土的日美等国，自然极为不满，在不同场合向中国施压。中国稀土储量在1996至2009年间大跌37%。按现有生产速度，中、重类稀土储备仅能维持15年至20年。假如中国不加以控制稀土出口，美国就有可能替代中国而成为稀土大国，届时，稀土价格将完全受制于人。当前，中国的稀土材料制成品日益增多。由于中国自身需求的增加，其出口占总产量的比率已经从75%下降到25%。如钕、镝、铽、钇等元素，预计在2012至2014年间，中国将全部用于国内。所以从发展趋势上看，减少稀土出口是符合我国战略需要的。如果中国稀土资源枯竭，将处于一个十分尴尬和被动的处境。我国不得不高价向其它稀土储备国进口稀土来发展高科技产业。比如电动汽车、混合动力汽车、永磁体等对稀土的消费量呈快速增长趋势，中国大力发展新能源汽车产业对于稀土金属的需求将非常大。五、日本瞄准美国稀土矿山12月7日消息：日本第三大综合商社、住友商事将大举出资美国加利福尼亚最大的稀土矿商Molycorp，2011年春可调配稀土约2000吨，2012年进口数量有望增至3000吨，约可满足日本稀土年间总需求的10%。 据日媒分析，中国2011年度稀土出口配额极有可能进一步下调，保障2011年度上半年稀土需求成为眼前最迫切的任务，住友商事与 Molycorp有望最快在本周内就具体出资比例等事项达成合作协议，据此协议，住友商事可获得从Molycorp公司所属的加利福尼亚 Mountain Pass矿山调配铈、镧、钕等稀土资源的权益。在此之前，日本三菱商事通过其旗下的子公司已与Molycorp签署期限一年、总量1000吨的稀土供货协议，根据此协议，三菱商事将于年内开始进口Molycorp公司目前库存的稀土，而这也成为2010年度内唯一来自中国之外的稀土供应。根据此前报道，此前日本双日商社已以210亿日元购得澳大利亚Lynas公司所属的Mount Weld矿山的稀土权益，Lynas矿山量产后 的10年内，双日每年可获得9000吨稀土供应，但Lynas矿山实现量产最快也要到2011年下半年；另外，目前，住友商事正在印度尼西亚，丸红商社在南非迫切地找矿，但预估短期内难以实现，离实现真正意义上的量产就更需要时间。 据此，日媒分析称，目前与蒙古、越南、印度等签署的稀土供应协议基本上都要等到2013年以后，而日本的稀土年间总需求达3万吨，可谓“远水解不了近火”，至少在2012年，甚至2013年前，日本都不可能真正实现稀土供应的“脱中国化”。 附件、稀土用途1、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，能与其它材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显着的功能就是大幅度提高其它产品的质量和性能。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。 2、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。 3、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