稀土
稀土(Rare Earth),是化學(xué)周期表中鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱。自然界中有250種稀土礦。最早發(fā)現(xiàn)稀土的是芬蘭化學(xué)家加多林(John Gadolin)。于1794年從一塊形似瀝青的重質(zhì)礦石中分離出第一種稀土“元素”(釔土，即Y2O3),因為18世紀發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少，當時只能用化學(xué)法制得少量不溶于水的氧化物，歷史上習(xí)慣地把這種氧化物稱為“土”，因而得名稀土。
資源分布 編輯本段
特點
稀土由14種自然元素，以及合成元素組成。自然儲量超過1.5億噸，可開采儲量超過0.88億噸。稀土市場是一個多元化的市場，它不只是一個產(chǎn)品，而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬，均具有多種多樣的用途。加上相關(guān)的化合物和混合物，產(chǎn)品不計其數(shù)。稀土元素在地殼中的含量并不稀少，總的克拉克值達到了234.51%，比常見元素銅（克拉克值10%）、鋅（克拉克值5%）、錫（克拉克值4%）、鉛（克拉克值1?6%）、鎳（克拉克值8%）、鈷（克拉克值3%）都多。稀土元素在自然界礦物中的分布總體上看存在著三個特點：
①隨原子序數(shù)的增加，稀土元素的克拉克值呈下降趨勢
②原子序數(shù)為偶數(shù)的稀土元素的克拉克值一般大于與其相鄰的奇數(shù)元素
③鈰組元素（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd）在地殼的含量大于釔組元素（Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）。
狀態(tài)
在自然界中，稀土主要富集在花崗巖、堿性巖、堿性超基性巖及與它們有關(guān)的礦床中。稀土元素在礦物中的賦存狀態(tài)，按礦物晶體化學(xué)分析主要有三種。
（1）稀土元素參加礦物的晶格，構(gòu)成礦物必不可少的組成部分。這類礦物通常稱之為稀土礦物。獨居石（REPO4）、氟碳鈰礦（[La、Ce]FCO3）都屬于此類。
（2）稀土元素以類質(zhì)同象置換礦物中Ca、Sr、Ba、Mn、Zr等元素的形式分散在礦物中。這類礦物在自然界中較多，但是大多數(shù)礦物中的稀土含量較低。含稀土的螢石、磷灰石均屬于此類。
（3）稀土元素呈離子吸附狀態(tài)賦存于某些礦物的表面或顆粒之間。這類礦物屬于風(fēng)化殼淋積型礦物，稀土離子吸附于哪種礦物與該種礦物風(fēng)化前所含礦母巖有關(guān)。稀土元素在地殼中平均含量為165.35×10-6(黎彤，1976)。在自然界中稀土元素主要以單礦物形式存在，世界上已發(fā)現(xiàn)的稀土礦物和含稀土元素的礦物有250多種，其中稀土含量ΣREE>5.8%的有50～65種，可視為稀土獨立的礦物。重要的稀土礦物主要為氟碳酸鹽和磷酸鹽。
組成元素 編輯本段
稀土及材料
輕稀土包括：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪。
重稀土包括：釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。
按礦物特點分類：
鈰組（輕稀土）—鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤和銪；
釔組（重稀土）—釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥和鈧。
稀土元素在元素周期表中的位置
中稀土（P204低酸度萃?。?、銪、釓、鋱和鏑；
重稀土（P204中酸度萃取）—鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。
理化性質(zhì) 編輯本段
一是缺少硫化物和硫酸鹽（只有極個別的），這說明稀土元素具有親氧性；
二是稀土的硅酸鹽主要是島狀，沒有層狀、架狀和鏈狀構(gòu)造；
三是部分稀土礦物（特別是復(fù)雜的氧化物及硅酸鹽）呈現(xiàn)非晶質(zhì)狀態(tài)；
四是稀土礦物的分布，在巖漿巖及偉晶巖中以硅酸鹽及氧化物為主，在熱液礦床及風(fēng)化殼礦床中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主。富釔的礦物大部分都賦存在花崗巖類巖石和與其有關(guān)的偉晶巖、氣成熱液礦床及熱液礦床中；
五是稀土元素由于其原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)和晶體化學(xué)性質(zhì)相近而經(jīng)常共生在同一個礦物中，即鈰族稀土和釔族稀土元素常共存在一個礦物中，但這類元素并非等量共存，有些礦物以含鈰族稀土為主，有些礦物則以釔族為主。
在已發(fā)現(xiàn)的250多種稀土礦物和含稀土元素的礦物，適合現(xiàn)今選冶條件的工業(yè)礦物僅有10余種
常見類型 編輯本段
原礦
獨居石獨居石（Monazite）又名磷鈰鑭礦。
化學(xué)成分及性質(zhì)：（Ce，La，Y，Th）[PO4]。成分變化很大。礦物成分中稀土氧化物含量可達50～68%。類質(zhì)同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。獨居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。
晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：單斜晶系，斜方柱晶類。晶體成板狀，晶面常有條紋，有時為柱、錐、粒狀。
物理性質(zhì)：呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色。具有強玻璃光澤。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。電磁性中弱。在X射線下發(fā)綠光。在陰極射線下不發(fā)光。
生成狀態(tài)：產(chǎn)在花崗巖及花崗偉晶巖中；稀有金屬碳酸巖中；云英巖與石英巖中；云霞正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中；阿爾卑斯型脈中；混合巖中；及風(fēng)化殼與砂礦中。
用途：主要用來提取稀土元素。
產(chǎn)地：具有經(jīng)濟開采價值的獨居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床。最重要的海濱砂礦床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里蘭卡、馬達加斯加、南非、馬來西亞、中國、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨居石的重砂礦床。
獨居石的生產(chǎn)近幾年呈下降趨勢，主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性，對環(huán)境有害。
氟碳鈰礦
化學(xué)成分性質(zhì)：（Ce，La）[CO3]F。機械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳鈰礦易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：
六方晶系。復(fù)三方雙錐晶類。晶體呈六方柱狀或板狀。細粒狀集合體。
物理性質(zhì)：黃色、紅褐色、淺綠或褐色。玻璃光澤、油脂光澤，條痕呈白色、黃色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有時具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下無色或淡黃色，在陰極射線下不發(fā)光。
生成狀態(tài)：產(chǎn)于稀有金屬碳酸巖中；花崗巖及花崗偉晶巖中；與花崗正長巖有關(guān)的石英脈中；石英─鐵錳碳酸鹽巖脈中；砂礦中。
用途：它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。鈰族元素可用于制作合金，提高金屬的彈性、韌性和強度，是制作噴氣式飛機、導(dǎo)彈、發(fā)動機及耐熱機械的重要零件。亦可用作防輻射線的防護外殼等。此外，鈰族元素還用于制作各種有色玻璃。
磷釔礦
化學(xué)成分及性質(zhì)：Y[PO4]。成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。有釔族稀土元素混入，其中以鐿、鉺、鏑、釓為主。尚有鋯、鈾、釷等元素代替釔，同時伴隨有硅代替磷。一般來說，磷釔礦中鈾的含量大于釷。磷釔礦化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：四方晶系、復(fù)四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀。
物理性質(zhì)：黃色、紅褐色，有時呈黃綠色，亦呈棕色或淡褐色。條痕淡褐色。玻璃光澤，油脂光澤。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。
生成狀態(tài)：主要產(chǎn)于花崗巖、花崗偉晶巖中。亦產(chǎn)于堿性花崗巖以及有關(guān)的礦床中。在砂礦中亦有產(chǎn)出。用途：大量富集時，用作提煉稀土元素的礦物原料。
鑭釩褐簾石
日本山口大學(xué)、愛媛大學(xué)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組發(fā)表一份公報說，他們在三重縣發(fā)現(xiàn)了一種含有稀土的新品種礦物。稀土在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展高新技術(shù)領(lǐng)域當中具有“點石成金”的作用。而新礦物是2011年4月在三重縣伊勢市的山中發(fā)現(xiàn)的，它是含有稀土鑭和稀有金屬釩的一種特殊褐簾石。2013年3月1日，這種礦物被國際礦物學(xué)協(xié)會認定為新礦物，并被命名為“鑭釩褐簾石”。
這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級產(chǎn)品，一般地說，當前有兩個主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品。
一個工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液，稱之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來，過濾后即得碳酸稀土。
另一種工藝叫燒堿法工藝，簡稱堿法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥?，把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿，然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土。
磷礦稀土
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外，還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由于稀土的離子半徑（0.848～0.106nm）與Ca2+（0.106nm）很接近，稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦巖中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸，稀土平均含量為0.5‰，估計世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。
針對礦中稀土含量低及其賦存狀態(tài)特殊等特點，國內(nèi)外已經(jīng)開展了多種回收工藝研究，可分為濕法和熱法：
濕法中，根據(jù)分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法。從磷化工過程回收稀土有多種，均和磷礦加工方式密切相關(guān)。
熱法生產(chǎn)過程中，稀土主要進入硅酸鹽熔渣中，可采用大量鹽酸或硝酸分解浸出，過濾除去硅石后，再采用TBP等萃取回收稀土，稀土回收率可以達到 60%。
隨著磷礦資源不斷利用，正轉(zhuǎn)向低品質(zhì)磷礦的開發(fā)，硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸濕法磷酸生產(chǎn)過程中，通過控制稀土在磷酸中的富集，再采用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發(fā)的方法更具有優(yōu)勢。
混合稀土
由稀土礦中提取出含有鑭、鈰、鐠、釹及少量釤、銪、釓混合的氧化物或氯化物經(jīng)熔鹽電解制出的金屬。稀土總量大于98%，鈰大于48%的輕稀土。在空氣中易氧化為黑色，室溫下能和水反應(yīng)，升溫而加快?？勺?/span>打火石、合金添加劑、貯氫材料等。
制備方法 編輯本段
選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，采用不同的選礦方法，借助不同的選礦工藝，不同的選礦設(shè)備，把礦石中的有用礦物富集起來，除去有害雜質(zhì)，并使之與脈石礦物分離的機械加工過程。當前中國和世界上其它國家開采出來的稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至有的更低，為了滿足冶煉的生產(chǎn)要求，在冶煉前經(jīng)選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開，以提高稀土氧化物的含量，得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦。稀土礦的選礦一般采用浮選法，并常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。
內(nèi)蒙古白云鄂博礦山的稀土礦床，是鐵白云石的碳酸巖型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物（除氟碳鈰礦、獨居石外，還有數(shù)種含鈮、稀土礦物）。采出的礦石中含鐵30%左右，稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎后，用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠。選礦廠的任務(wù)是將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機上磨礦分級，再用圓筒磁選機選得62～65%Fe2O3（氧化鐵）的一次鐵精礦。其尾礦繼續(xù)進行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3（氧化鐵）以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦，經(jīng)選礦設(shè)備再處理后，可得到REO60%以上的稀土精礦。
測定
1、顯色溶液吸取濾液15ml，于50ml錐形瓶中，加入7ml草酸5%，3ml偶氮氯膦三搖勻，這是顯包液。
2、參比溶液與顯色溶液一樣操作后，再加入1-2滴偶磷酸鈉(滴兩滴即可)溶液，褪色后作參比液(空白液)，倒入2cm比色器中，波長660nm，測其吸光度及含量。(可在第二通道做)。注：顯色液為墨黑色。
分解
稀土精礦中的稀土，一般呈難溶于水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態(tài)。必須通過各種化學(xué)變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無機酸的化合物，經(jīng)過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產(chǎn)品或分離單一稀土的原料，這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。
分解稀土精礦有很多方法，總的來說可分為三類，即酸法、堿法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據(jù)精礦的類型、品位特點、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素的回收與綜合利用、利于勞動衛(wèi)生與環(huán)境保護、經(jīng)濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。
當前，雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物，但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開采的獨立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)模都不大。
硫酸溶解
鈰組（硫酸復(fù)鹽難溶）—鑭、鈰、鐠、釹和钷；
鋱組（硫酸復(fù)鹽微溶）—釤、銪、釓、鋱、鏑和鈥；
釔組（硫酸復(fù)鹽易溶）—釔、鉺、銩、鐿、镥和鈧。
冶煉
稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。
濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、溶劑之中，如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學(xué)分離工藝過程?，F(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機溶劑萃取法，它是工業(yè)分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復(fù)雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊。
火法冶金工藝過程簡單，生產(chǎn)率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金，熔鹽電解法制取稀土金屬或合金，金屬熱還原法制取稀土合金等?；鸱ㄒ苯鸬墓餐攸c是在高溫條件下生產(chǎn)。
分步法
從1794年發(fā)現(xiàn)的釔（Y)到1905年發(fā)現(xiàn)的镥（Lu)為止，所有天然存在的稀土元素間的單一分離，還有居里夫婦發(fā)現(xiàn)的鐳，都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是：將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解后，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來（結(jié)晶或沉淀）。析出物中，溶解度較小的稀土元素得到富集，溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小，必須重復(fù)操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來，因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年，一次分離重復(fù)操作竟達2萬次，對于化學(xué)工作者而言，其艱辛的程度，可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產(chǎn)單一稀土。
離子交換
由于分步法不能大量生產(chǎn)單一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙，第二次世界大戰(zhàn)后，美國原子彈研制計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術(shù)的發(fā)展，因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質(zhì)相似，為盡快推進原子能的研究，就將稀土作為其代用品加以利用。而且，為了分析原子核裂變產(chǎn)物中含有的稀土元素，并除去鈾、釷中的稀土元素，研究成功了離子交換色層分析法（離子交換法），進而用于稀土元素的分離。
離子交換色層法的原理是：首先將陽離子交換樹脂填充于柱子內(nèi)，再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端，然后讓淋洗液從上到下流經(jīng)柱子。形成了絡(luò)合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡(luò)合物分解，再吸附于樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由于稀土離子與絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性不同，因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣，親和力大的稀土向下流動快，結(jié)果先到達出口端。
離子交換法的優(yōu)點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產(chǎn)品。這種方法的缺點是不能連續(xù)處理，一次操作周期花費時間長，還有樹脂的再生、交換等所耗成本高，因此，這種曾經(jīng)是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來，而被溶劑萃取法取代。但由于離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產(chǎn)品的突出特點，當前，為制取超高純單品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離制取一稀土產(chǎn)。
溶劑萃取
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法，簡稱溶劑萃取法，它是一種把物質(zhì)從一個液相轉(zhuǎn)移到另一個液相的傳質(zhì)過程。
溶劑萃取法在石油化工、有機化學(xué)、藥物化學(xué)和分析化學(xué)方面應(yīng)用較早。但近四十年來，由于原子能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超純物質(zhì)及稀有元素生產(chǎn)的需要，溶劑萃取法在核燃料工業(yè)、稀有冶金等工業(yè)方面，得到了很大的發(fā)展。中國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應(yīng)用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面，均達到了很高的水平。
溶劑萃取法其萃取過程與分級沉淀、分級結(jié)晶、離子交換等分離方法相比，具有分離效果好、生產(chǎn)能力大、便于快速連續(xù)生產(chǎn)、易于實現(xiàn)自動控制等一系列優(yōu)點，因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。
溶劑萃取法的分離設(shè)備有混合澄清槽、離心萃取器等，提純稀土所用的萃取劑有：以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑，以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高，與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。
輕稀土（P204弱酸度萃?。|、鈰、鐠、釹和钷；
中稀土（P204低酸度萃?。煛B、釓、鋱和鏑；
重稀土（P204中酸度萃取）—鈥、銪、鉺、銩、鐿、镥和鈧。
提純
除Pm以外的16個稀土元素都可以提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中，分離提取出單一純稀土元素，在化學(xué)工藝上是比較復(fù)雜和困難的。其主要原因有二個，一是鑭系元素之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)十分相似，多數(shù)稀土離子半徑居于相鄰兩元素之間，非常相近，在水溶液中都是穩(wěn)定的三價態(tài)。稀土離子與水的親和力大，因受水合物的保護，其化學(xué)性質(zhì)非常相似，分離提純極為困難。二是稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質(zhì)元素較多（如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等）。因此，在分離稀土元素的工藝流程中，不但要考慮這十幾個化學(xué)性質(zhì)極其相近的稀土元素之間的分離，而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質(zhì)元素之間的分離。
生產(chǎn)原料
稀土樣品
熔鹽電解
工業(yè)上大批量生產(chǎn)混合稀土金屬一般使用熔鹽電解法。這一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加熱熔融，然后進行電解，在陰極上析出稀土金屬。電解法有氯化物電解和氧化物電解兩種方法。單一稀土金屬的制備方法因元素不同而異。釤、銪、鐿、銩因蒸氣壓高，不適于電解法制備，而使用還原蒸餾法。其它元素可用電解法或金屬熱還原法制備。
氯化物電解是生產(chǎn)金屬最普通的方法，特別是混合稀土金屬工藝簡單，成本便宜，投資小，但最大缺點是氯氣放出，污染環(huán)境。
氧化物電解沒有有害氣體放出，但成本稍高些，一般生產(chǎn)價格較高的單一稀土如釹、鐠等都用氧化物電解。
真空還原
電解法只能制備一般工業(yè)級的稀土金屬，如要制備雜質(zhì)較低，純度高的金屬，一般用真空熱還原的方法來制取。一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土，在真空感應(yīng)爐內(nèi)用金屬鈣進行還原，制得粗金屬，然后再經(jīng)過重熔和蒸餾獲得較純的金屬，這一方法可以生產(chǎn)所有的單一稀土金屬，但釤、銪、鐿、銩不能用這種方法。釤、銪、鐿、銩與鈣的氧化還原電位僅使氟化稀土產(chǎn)生部分還原。一般制備這些金屬，是利用這些金屬的高蒸汽壓和鑭金屬的低蒸氣壓的原理，將這四種稀土的氧化物與鑭金屬的碎屑混合壓塊，在真空爐中進行還原，鑭比較活潑，釤、銪、鐿、銩被鑭還原成金屬后收集在冷凝上，與渣很容易分開。
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
軍事方面
稀土有工業(yè)“黃金”之稱，由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說，美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制，得益于稀土科技領(lǐng)域的技術(shù)。冶金工業(yè)
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質(zhì)的作用，并可以改善鋼的加工性能；稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產(chǎn)稀土球墨鑄鐵，由于這種球墨鑄鐵特別適用于生產(chǎn)有特殊要求的復(fù)雜球鐵件，被廣泛用于汽車、拖拉機、柴油機等機械制造業(yè)；稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理化學(xué)性能，并提高合金室溫及高溫機械性能。
石油化工
用稀土制成的分子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優(yōu)點，因而取代了硅酸鋁催化劑用于石油催化裂化過程；在合成氨生產(chǎn)過程中，用少量的硝酸稀土為助催化劑，其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中，采用環(huán)烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有設(shè)備掛膠少，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，后處理工序短等優(yōu)點；復(fù)合稀土氧化物還可以用作內(nèi)燃機尾氣凈化催化劑，環(huán)烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
玻璃陶瓷
主要包括以下幾個方面：超導(dǎo)陶瓷、壓電陶瓷、導(dǎo)電陶瓷、介電陶瓷及敏感陶瓷等。
稀土氧化物或經(jīng)過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用于光學(xué)玻璃、眼鏡片、顯像管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過程中，可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用，降低玻璃中的鐵含量，以達到脫除玻璃中綠色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光學(xué)玻璃和特種玻璃，其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性，并能使制品呈現(xiàn)不同的顏色和光澤，被廣泛用于陶瓷工業(yè)。
隨著材料科學(xué)的發(fā)展，近年來功能復(fù)合陶瓷備受關(guān)注，稀土摻雜在功能復(fù)合陶瓷的開發(fā)研究方面也取得了較大進展。浙江大學(xué)陳昂等，采用常規(guī)功能陶瓷的制備方法，YBa2Cu3O7-x和鐵電陶瓷BaTiO3復(fù)合，獲得了鐵電性與超導(dǎo)性共存的YBa2Cu3O7-x-BaTiO3系復(fù)合功能陶瓷，其電導(dǎo)特性符合三維導(dǎo)電行為，并當YBa2Cu3O7-x含量較高時呈超導(dǎo)性。華中理工大學(xué)周東祥等的研究指出，LaCoO3-SrCoO3系和LaCrO3-SrCrO3系復(fù)合功能陶瓷，可用作磁流體電機的電極材料和氣敏材料；而在NTC熱敏復(fù)合材料NiMn2O4-LaCrO3陶瓷中，新化合物L(fēng)aMnO3導(dǎo)電相決定著陶瓷的主要性質(zhì)。西安交通大學(xué)的鄒秦等通過用稀土離子Y3+、La3+對（Sr,Ca）TiO3摻雜，省去了原有的用堿金屬離子（Nb5+、Ta5+）涂覆并進行熱擴散的工藝，而且制得的陶瓷材料致密度高、工藝性能良好，并保持了電阻率低（ρ為10-2Ω/cm量級）、非線性高（非線性系數(shù)α﹥10）的介電-壓敏復(fù)合功能特性。
智能陶瓷是指具有自診斷、自調(diào)整、自恢復(fù)、自轉(zhuǎn)換等特點的一類功能陶瓷。如前所述在鋯鈦酸鉛（PZT）陶瓷中添加稀土鑭而獲得的鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）陶瓷，不但是一種優(yōu)良的電光陶瓷，而且因其具有形狀記憶功能，即體現(xiàn)出形狀自我恢復(fù)的自調(diào)諧機制，故也是一種智能陶瓷。智能陶瓷材料概念的提出，倡導(dǎo)了一種研制和設(shè)計陶瓷材料的新理念，對拓寬稀土在近代功能陶瓷中應(yīng)用極為有利。近年的研究還表明，稀土在生物陶瓷、抗菌陶瓷等新型陶瓷材料中也有著獨特的作用。由于稀土元素可與銀、鋅、銅等過渡元素協(xié)同增效，開發(fā)的稀土復(fù)合磷酸鹽抗菌可使陶瓷表面產(chǎn)生大量的羥基自由基，從而增強了陶瓷的抗菌性能。
稀土陶瓷顏料主要是指五種色相的組合著色鋯英石基稀土陶瓷顏料。它可用作彩釉磚、外墻磚、地磚等建筑陶瓷的裝飾材料，尤其適用于衛(wèi)生潔具陶瓷制品的彩飾，還可用作瓷器釉上彩、釉中彩和釉下彩的色基。組合著色鋯英石基稀土陶瓷顏料，是以二氧化鋯、二氧化硅為基質(zhì)材料，以過渡元素和稀土元素為組合著色劑，添加少量礦化劑，經(jīng)高溫900～1150℃固相反應(yīng)合成。其主要技術(shù)指標如下：色相有紅、黃、藍、綠和灰，穩(wěn)定性小于或等于1280℃最高可達1300℃），適應(yīng)氣氛為氧化焰，顆粒直徑小于15μm的不少于92%，大于30μm者為零新材料
稀土鈷及釹鐵硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用于電子及航天工業(yè)；純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用于微波與電子工業(yè)；用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體激光材料；稀土六硼化物可用于制作電子發(fā)射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發(fā)展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫熱電材料；當前世界各國采用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物制作的超導(dǎo)材料，可在液氮溫區(qū)獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)材料的研制取得了突破性進展。此外，稀土還廣泛用于照明光源，投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復(fù)印燈粉；在農(nóng)業(yè)方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產(chǎn)量增加5~10%；在輕紡工業(yè)中，稀土氯化物還廣泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農(nóng)業(yè)方面
研究結(jié)果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發(fā)育，增加根系對養(yǎng)分吸收。稀土還能促進種子萌發(fā)，提高種子發(fā)芽率，促進幼苗生長。除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。
大量的研究還表明，使用適當濃度稀土元素能促進植物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節(jié)比對照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產(chǎn)14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結(jié)莢數(shù)增加14.8～26.6個，3粒莢數(shù)增多，增產(chǎn)14.5%～20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和早熟。并可抑制貯藏過程中呼吸強度，降低腐爛率。
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