含稀土的矿物质有哪些,举例说明越多越好

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/09 11:23:22
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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).
  【稀土的分类】
  1)轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆.
  2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇.
  铈组与钇组之别,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇比例多的而得名.
  稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素,是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示.它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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).它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu).
  [编辑本段]【名称由来】
  17种稀土元素名称的由来及用途
  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.
  在目前已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物,适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种:
  1)含铈族稀土(镧、铈、钕)的矿物:氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳钡铈矿和独居石.
  2)富钐及钆的矿物:硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿.
  3)含钇族稀土(钇、镝、铒、铥等)的矿物:磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿.
  稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中,如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等,个别还含有铊、硒与碲;黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含铊、硒及碲,个别的还富含铟与锗;方铅矿也常富含铟、铊、硒及碲;辉钼矿和斑铜矿富含铼,个别的还富含硒;黄铁矿常富含铊、镓、硒、碲等.
  【稀土的赋存状态】
  稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在,其赋存状态主要有三种: 作为矿物的基本组成元素,稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中,构成矿物的必不可少的成分.这类矿物通常称为稀土矿物,如独居石、氟碳铈矿等. 作为矿物的杂质元素,以类质同象置换的形式,分散于造岩矿物和稀有金属矿物中,这类矿物可称为含有稀土元素的矿物,如磷灰石、萤石等. 呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间.这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物.这类状态的稀土元素很容易提取.
  已经发现的稀土矿物约有250种,但具有工业价值的稀土矿物只有50~60种,目前具有开采价值的只有10种左右,现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种-氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿,前三种矿占西方稀土产量的95%以上.独居石和氟碳铈矿中,轻稀土含量较高.磷钇矿中,重稀土和钇含量较高,但矿源比独居石少. 
  世界稀土资源拥有国除中国外,还有俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、美国、澳大利亚、印度、扎伊尔等;主要稀土矿物是氟碳铈矿、离子吸附型矿、独居石、磷钇矿、黑稀金矿、磷灰石、铈铌钙钛矿等.主要进行开采、选矿生产的国家是中国、美国、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、印度、巴西、马来西亚等. 1998年全世界稀土精矿产量13万余吨(自然吨位).值得注意的是澳大利亚、印度、南非等拥有稀土资源的国家,在未来五年内,将克服技术障碍,生产高附加值的单一稀土产品.届时世界市场的竞争将更加激烈. 独居石 Monazite 独居石又名磷铈镧矿.化学成分及性质:(Ce,La,Y,Th)[PO4].成分变化很大.矿物成分中稀土氧化物含量可达50~68%.类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4].独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中. 晶体结构及形态:单斜晶系,斜方柱晶类.晶体成板状,晶面常有条纹,有时为柱、锥、粒状. 物理性质:呈黄褐色、棕色、红色,间或有绿色.半透明至透明.条痕白色或浅红黄色.具有强玻璃光泽.硬度5.0~5.5.性脆.比重4.9~5.5.电磁性中弱.在X射线下发绿光.在阴极射线下不发光. 生成状态:产在花岗岩及花岗伟晶岩中;稀有金属碳酸岩中;云英岩与石英岩中;云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中;阿尔卑斯型脉中;混合岩中;及风化壳与砂矿中. 用途:主要用来提取稀土元素. 产地:具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床.最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海.此外,斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床. 
  独居石的生产近几年呈下降趋势,主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性,对环境有害. 氟碳铈矿 (Bastnaesite) 化学成分性质:(Ce,La)[CO3]F.机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5.氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4. 晶体结构及形态:六方晶系.复三方双锥晶类.晶体呈六方柱状或板状.细粒状集合体. 物理性质:黄色、红褐色、浅绿或褐色.玻璃光泽、油脂光泽,条痕呈白色、黄色,透明至半透明.硬度4~4.5,性脆,比重4.72~5.12,有时具放射性、具弱磁性.在薄片中透明,在透射光下无色或淡黄色,在阴极射线下不发光. 
  生成状态:产于稀有金属碳酸岩中;花岗岩及花岗伟晶岩中;与花岗正长岩有关的石英脉中;石英—铁锰碳酸盐岩脉中;砂矿中. 用途:它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料.铈族元素可用于制作合金,提高金属的弹性、韧性和强度,是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件.亦可用作防辐射线的防护外壳等.此外,铈族元素还用于制作各种有色玻璃. 
   目前,已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿,作为开采铁矿的副产品,它和独居石一道被开采出来,其稀土氧化物平均含量为5~6%.品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿,这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿. 磷钇矿(Xenotime) 化学成分及性质:Y[PO4].成分中Y2O361.4%,P2O538.6%.有钇族稀土元素混入,其中以镱、铒、镝、钆为主.尚有锆、铀、钍等元素代替钇,同时伴随有硅代替磷.一般来说,磷钇矿中铀的含量大于钍.磷钇矿化学性质稳定. 晶体结构及形态:四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状. 物理性质:黄色、红褐色,有时呈黄绿色,亦呈棕色或淡褐色.条痕淡褐色.玻璃光泽,油脂光泽.硬度4~5,比重4.4~5.1,具有弱的多色性和放射性.
  生成状态:主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中.亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中.
  在砂矿中亦有产出. 
  用途:
  稀土冶炼方法 
  稀土冶炼方法有两种,即湿法冶金和火法冶金. 湿法冶金属化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程.现应用较普遍的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺.
  湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔.  火法冶金工艺过程简单,生产率较高.稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热还原法制取稀土合金等.火法冶金的共同特点是在高温条件下生产.
  1.稀土精矿的分解 
  稀土精矿中的稀土,一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态.必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物,经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作为产品或分离单一稀土的原料,这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理. 分解稀土精矿有很多方法,总的来说可分为三类,即酸法、碱法和氯化分解.酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等.碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等.一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选择适宜的工艺流程.
  目前,虽然已发现有近200种稀散元素矿物,但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规模都不大.
  参考 http://baike.baidu.com/view/89624.htm