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是什么成就了稀土这张王牌

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是什么成就了稀土这张王牌

稀土非土,在化学元素周期表中,稀土指的是镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称。

作为不可再生的稀缺性战略资源,它有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。

在炼钢过程中,仅需在钢中加入少量稀土,就能使原本优质的钢变得更加“坚强”,提高其使用寿命。

在军事领域,稀土能够大幅度提高武器装备的合金战术性能,如海湾战争中,加入稀土元素镧的夜视仪成为了美军坦克压倒性优势的来源。

在核能领域,稀土元素钆及其同位素都是最有效的中子吸收剂,可用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,成为核反应堆的“安全保护神”……

现实中,小到手机屏幕、数码相机,大到导弹、雷达、潜艇,稀土无处不在。作为不可再生的稀缺性战略资源,它有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。那么,稀土是如何被发现?又是如何开启新用途发现之旅?科技日报记者就这些问题采访了稀土分离技术方面的专家。

四个“世界第一” 我国可供应全部稀土元素

人们常把不溶于水的固体氧化物称为土,例如,将氧化铝称为“陶土”,氧化钙称为“碱土”等。事实上,稀土是镧、钪、钇等17种金属元素的总称。因为当时冶炼提纯难度较大,用于提取这类元素的矿物比较稀少,而且获得的氧化物难以熔化,也难以溶于水,也很难分离,且外观酷似“土壤”,而称之为稀土,这一名称从18世纪沿用至今。

稀土“大家族”有轻稀土和中重稀土之分。镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钪、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇为中重稀土元素,亦称钇组稀土元素。两者的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离子半径皆不同。

在应用上,轻稀土也被业内人士称为“假稀土”,虽然存量大、应用广,但价值相对低廉;而重稀土资源稀缺,可用于航天、军事、国防及新材料合成等高科技领域,价格昂贵,可替代性小。

据上述专家介绍,稀土元素在地壳中分布十分广泛,但是却很不均匀,其中稀土储量较多的,亚洲有中国、印度,北美有美国、加拿大,还有俄罗斯、澳大利亚、南非、埃及等几个国家。我国稀土矿藏丰富,雄踞着四个世界第一:资源储量第一,占23%左右; 产量第一,占世界稀土商品量的80%至90%;销售量第一,60%至70%的稀土产品出口到国外;应用第一,大部分的稀土在供国内使用。

不仅如此,我国南方的离子型矿中有全球70%以上的重稀土资源,主要分布于我国江西、广东、福建、广西等省份,其重稀土高达30%—80%,是具有绝对竞争优势的战略资源。中国还是目前全球唯一可以供应全部稀土元素的国家。

充满历史性误会 “孪生兄弟”被当成“一个人”

稀土元素是在1794年,由芬兰化学家加多林从未知的矿化物发现的,即从硅铍钇矿中发现了“钇土”(氧化钇)。从1794年发现钇土开始,到1947年最后一个稀土元素钷被提取出来,前后共经历了150多年,期间充满了诸多历史性的误会。

上述专家介绍道,事实上,稀土元素最初被发现是这样被描述的:稀土的发现始于北欧,1787年业余矿物学家阿累尼乌斯在斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比(Yteerby)的小村寻得了一块他从未见过的黑色矿石,就借用这个村名将其命名为Yteerite。1794年加多林声称从这种矿物中发现了一种新元素“钇土”,将其命名为Yteelium(钇)。

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