高中生研究性学习-稀土综合利用

1、 稀土元素就是化学稀土元素就是化学 元素周期表中镧系元元素周期表中镧系元 素素镧镧(La)(La)、铈铈(Ce)(Ce)、 镨镨(Pr)(Pr)、钕钕(Nd)(Nd)、 钷钷(Pm) (Pm) 、钐钐(Sm)(Sm)、铕铕(Eu)(Eu)、钆钆(Gd)(Gd)、铽铽(Tb)(Tb)、镝镝(Dy)(Dy)、钬钬(Ho)(Ho)、铒铒(Er)(Er)、铥铥(Tm)(Tm)、镱镱(Yb)(Yb)、镥镥(Lu)(Lu)，以及与镧系的，以及与镧系的1515个元素密切相关的两个元素共个元素密切相关的两个元素共1717种元素，种元素，称为称为(RareEarth)(RareEarth)。 稀土元素稀土元素钪

2、(kng) 钇(y) 镧(ln)铈(sh) 镨(p) 钕(n) 钷(p) 钐(shn) 铕(yu)钆(g) 铽(t) 镝(d) 钬(hu) 铒(r) 铥(di) 镱(y) 镥(l) 稀土名称的由来稀土名称的由来 稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从从1818世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。 稀土是中国最丰富稀土是中国最丰富的战略资源中国有不少

3、战的战略资源中国有不少战 略资源如铁矿等贫乏，但略资源如铁矿等贫乏，但稀土资源却非常丰富。稀土资源却非常丰富。 中国改革开放的总设计师中国改革开放的总设计师邓小平邓小平同志曾经意味深长同志曾经意味深长地说：地说：“中东有中东有石油石油，我，我们有稀土。们有稀土。” 稀土综合的性质稀土综合的性质 稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多种特性的新型功能材料种特性的新型功能材料, , 是是信息技术、生物技术、能信息技术、生物技术、能源技术源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料等高技术领域和国防建设的重要基础材料, ,同同时也对改造某些传统产业时也对改

4、造某些传统产业, , 如农业、化工、建材等起如农业、化工、建材等起着重要作用。有着重要作用。有“工业维生素工业维生素”的美称。的美称。 稀土令武器性更稀土令武器性更 冷血为什么为什么“爱国者爱国者”导弹能比较轻易击毁导弹能比较轻易击毁“飞毛腿飞毛腿”导导弹弹？ 这得益于前者精确制导系统的出色工作。其制导系统中使用了大约这得益于前者精确制导系统的出色工作。其制导系统中使用了大约4 4公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦, ,钐、钕是稀土元素钐、钕是稀土元素爱国者导弹爱国者导弹 飞毛腿导弹飞毛腿导弹 拦截ko为什么为什么M1M1坦克能做到先敌发现？坦克能

5、做到先敌发现？因为该坦克所装备钕钇铝石榴石激光测距机，在晴朗的白天可以达到近4000米的观瞄距离,而T-72的激光测距机能看到2000米就算不错。而在夜间，加入稀土元素镧的夜视仪又成为伊拉克军队的梦魇 M1坦克 T-72坦克 在冶金工业方面在冶金工业方面稀土稀土金属金属或氟化物、或氟化物、硅化物硅化物加入钢中，能起到精加入钢中，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；被广泛用于汽车、拖拉机、改善钢的加工性能；被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业柴油机等机械制造业 加入到加入到 在玻璃陶瓷方面在玻璃陶瓷方面添加稀土氧化物

6、可以制得不同用途的添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和光学玻璃和特种玻璃特种玻璃，其中包括能通过红外线、吸收紫外线，其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-X-射线的玻璃等射线的玻璃等 农业方面作用农业方面作用 研究结果表明，稀土元素可以提高植物的研究结果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长。提高种子发芽率，促进幼苗生长。除了以上主要作用外，还具有使某些作物

7、增强抗病、抗寒除了以上主要作用外，还具有使某些作物增强抗病、抗寒 抗旱的能力抗旱的能力。 稀土的分布与进出口稀土的分布与进出口 我国是稀土资源最丰富的国家，不仅储量大，而且我国是稀土资源最丰富的国家，不仅储量大，而且具有品种全，质量好、分布广、易开采等特点。据报道，具有品种全，质量好、分布广、易开采等特点。据报道， 我国稀土储量我国稀土储量93009300万吨，占世界总储量万吨，占世界总储量2100021000万吨万吨的的44442929，位居第一；，位居第一； 独联体为独联体为4 0 0 04 0 0 0万吨，占世界的万吨，占世界的l 9l 95 5，位居第二；，位居第二；美国为美国为270

8、02700万吨，占世界的万吨，占世界的12128686，位居第三。，位居第三。 全球稀土储量排名全球稀土储量排名 国内稀土矿分布国内稀土矿分布 经过长期发展，我国已建立起一套采、选、冶、经过长期发展，我国已建立起一套采、选、冶、用相结合的稀土工业体系，形成了南有离子型稀土用相结合的稀土工业体系，形成了南有离子型稀土矿，北有包头混合型稀土矿，东西各有山东、四川矿，北有包头混合型稀土矿，东西各有山东、四川氟碳铈矿的分布格局。氟碳铈矿的分布格局。 据据专家专家 介绍，我国稀土资源主要有南北两大块：介绍，我国稀土资源主要有南北两大块：北方以北方以白云鄂博稀土矿白云鄂博稀土矿为主，是轻稀土资源，工业为主

9、，是轻稀土资源，工业储量为万吨，占稀土工业储量的。储量为万吨，占稀土工业储量的。南方以离子型稀土矿为主，是中国特有的新型稀土南方以离子型稀土矿为主，是中国特有的新型稀土矿，以中重稀土为主。矿，以中重稀土为主。 中、日、美对稀土的需求中、日、美对稀土的需求 目前中国出口的稀土数量居全球目前中国出口的稀土数量居全球之首之首 日本是稀土的主要使用国稀土日本是稀土的主要使用国稀土 作为许多重大武器系统的关键材料，作为许多重大武器系统的关键材料，美国美国几乎都需从中国进口（某些程度上几乎都需从中国进口（某些程度上是战略的储备）。是战略的储备）。 六倍六倍 三倍三倍 九倍九倍 在我国稀土产业迅速发展的同时

10、，我们必须清醒地认识在我国稀土产业迅速发展的同时，我们必须清醒地认识到，我国稀土行业存在着许多亟待解决的问题和面临的危机。到，我国稀土行业存在着许多亟待解决的问题和面临的危机。如乱采滥挖、资源浪费、重复建设、无序竞争、产销失衡、如乱采滥挖、资源浪费、重复建设、无序竞争、产销失衡、市场混乱、污染环境、缺乏创新等。这些问题已经严重地制市场混乱、污染环境、缺乏创新等。这些问题已经严重地制约我国稀土产业的持续发展。约我国稀土产业的持续发展。 我国稀土行业的不足我国稀土行业的不足 违规开采稀土矿前后 稀土选矿（略）稀土选矿（略） 选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性选矿是利用组成矿石的各种矿物之

11、间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。 当前我国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中，当前我国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中，稀土氧化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足稀土氧化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足冶炼的生产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿冶炼的生产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿物和

12、其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物的含量，得到物和其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。能满足稀土冶金要求的稀土精矿。 稀土矿的选矿一般采稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。流程。 内蒙古白云鄂博矿山内蒙古白云鄂博矿山 的稀土矿床，是铁白云的稀土矿床，是铁白云 石的碳酸岩型矿床，在石的碳酸岩型矿床，在 主要成分铁矿中伴生稀主要成分铁矿中伴生稀 土矿物土矿物( (除氟碳铈矿、独除氟碳铈矿、独 居石外，还有数种含铌、居石外，还有数种含铌、 稀土矿物稀土矿物) )。 采出的矿

13、石中采出的矿石中 含铁含铁30%30%左右，稀土氧化物左右，稀土氧化物约约5%5%。 在矿山先将大矿石破碎后，用火车运至包头钢铁集团在矿山先将大矿石破碎后，用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的任务是将公司的选矿厂。选矿厂的任务是将Fe2O3Fe2O3从从33%33%提高到提高到55%55%以上，先在锥形球磨机上磨矿分级，再用圆筒以上，先在锥形球磨机上磨矿分级，再用圆筒磁选磁选机机选得选得626265%Fe2O365%Fe2O3的一次铁精矿。其尾矿继续进行的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选，得到含浮选与磁选，得到含45%Fe2O345%Fe2O3以上的二次铁精矿。稀以上的二次铁精矿。

14、稀土富集在浮选泡沫中，品位达到土富集在浮选泡沫中，品位达到101015%15%。该富集物可。该富集物可用摇床选出用摇床选出REOREO含量为含量为30%30%的粗精矿，经选矿设备再处的粗精矿，经选矿设备再处理后，可得到理后，可得到REO60%REO60%以上的稀土精矿。以上的稀土精矿。 白云鄂博矿稀土矿物浮选工艺流程示意图稀土精矿提取稀土的工艺原则流程示意图 固体废物的处理固体废物的处理 精矿处理过程中产生的酸浸渣精矿处理过程中产生的酸浸渣( (主要为氟化稀主要为氟化稀土土) )经高温碱转成氢氧化稀土后被盐酸全溶，与酸经高温碱转成氢氧化稀土后被盐酸全溶，与酸浸液合并，得以回收。全溶渣中含有较高的氧化浸液合并，得以回收。全溶渣中含有较高的氧化铈，可以采用硫酸溶解、复盐沉淀、碱转、水洗铈，可以采用硫酸溶解、复盐沉淀、碱转、水洗等工艺得以回收。等工艺得以回收。 任秀莲任秀莲等人采用稀土湿法酸溶渣冶炼稀土合等人采用稀土湿法酸溶渣冶炼稀土合金，利用硫酸法生产氯化稀土金，利用硫酸法生产氯化稀土( (或碳酸稀土或碳酸稀土) )的废的废渣，加入硅铁和氧化钙在渣，加入硅铁和氧化钙在14001400一一16001600进行进行反应，不使用稀土精矿或稀土富渣，降低了生产反应，不使用稀土精矿或稀土富渣，降低了生产成本，降低了二次渣对环境的影响成本，降低了二次渣对环境的影响。 尾