稀土有哪些應用
稀土應用一般可分為兩大類,即傳統應用和高技術應用。亦有人稱為兩個市場,傳統市場和高技術市場。
所謂傳統應用和傳統市場是指應用于冶金/機械,玻璃/陶瓷和石油化工。在中國稀土還用于農業。這一市場雖是近十兒年才開發的,但我們仍將其歸為傳統市場。傳統市場的稀土消費量約占稀土總消費量的90%,主要消費混合稀土金屬和合金,各種鹽類等。
冶金/機械在這個領域中稀土主要用于煉鋼、延性鐵(球鐵、蠕鐵和高牌號灰鑄鐵等)和有色金屬及合金材料生產。使用的稀土產品主要有混合稀土金屬(MM),稀土硅化物(稀土硅鐵鎂的中間合金),稀土有色金屬中間合金等。本領域主要是利用稀土金屬的高活潑性,使其脫去金屬液中的氧、硫及其它有害雜質,起凈化金屬液的作用;控制硫化物及其它化合物形態,起變質、細化晶粒和強化基體等作用。1985年全世界在這個領域消費稀土約7520t,占總消費量的25%。
利用稀土易氧化、燃燒的特性,稀土還被用作制造打火石和各類**發火合金,每年消費稀土金屬超過1000t。
石油化工在這個領域中稀土的消費形式是含稀土的分子篩催化劑,用于煉油業作石油裂解的催化裂化劑。稀土原子由于具有可變的配位數,它們的催化活性優于不含稀土的分子篩催化劑,可以提高汽油等輕質油的產率5%,提高裂解裝置能力20~30%。目前世界上90%的煉油裂化裝置都使用含稀土的催化裂化劑。1985年這個領域的世界稀土消費量約10000t,占總消費量的35%。1988年美國消費量8430t,占美國稀土消費量的53%;1990年以來中國每年消費量為2200~2600t,約占中國總消費量的30%。此外,稀土還用作汽車尾氣的凈化、催化劑、油漆催干劑、塑料熱穩定劑,用作合成順丁橡膠等化工領域的催化劑。
玻璃/陶瓷利用稀土固有的晶體結構,化學活性及其帶色離子,將其用作玻璃澄清,拋光、染色/脫色和陶瓷顏料等。1985年世界消費稀土量達12000t以上。主要使用氧化鈰或富鈰氧化物,其中以日本消費*多,約3000~3500t。
農業 目前僅中國將稀土用作植物生長的生理調節劑,每畝農田僅施用15~20g(REO),可使糧食作物增產10%,經濟作物增產15%。現在中國已將稀土用于多元復合肥的微量元素。每年在農業上應用的稀土量在1000t以上,這是中國第三大稀土消費市場。
所謂高技術應用或高技術市場,主要是指熒光、永磁材料、特種玻璃、精密陶瓷、超導材料等。該市場消費稀土量雖僅占總稀土消費量的10%,但代表了稀土應用的方向和價值。主要以高純單一稀土氧化物為消費對象,年均增長速率高于15%。
熒光材料利用稀土的特殊電子結構及其各種能級電子躍遷產生的特殊光譜,將其用于彩色電視及各類顯示系統的紅色熒光體。主要使用純度高于99.99%的氧化釔和氧化銪,還有部分氧化鋱。世界每年約消費氧化釔400t,氧化銪20t,氧化鋱10t。另一重要用途是制造三基色熒光燈熒光粉,具有高亮度、高顯色、長壽命等特點,消費的稀土也是純度大于99.99%的氧化釔、氧化銪、氧化鋱和氧化鈰等,總消費量約200t。稀土還是制造X光增感屏的熒光材料,主要應用氧化鑭、氧化鈰、氧化釓等。
永磁材料利用稀土特殊的磁性能,制造各類超級永磁體,迄今已發展了三代,**代即l:5型釤鈷磁體SmCo5;**代即2:17型釤鈷磁體Sm2Co17及其它延伸產品;第三代為稀土鐵系永磁體,*典型為Nd2Fe14B永磁體。與傳統磁體相比,稀土永磁材料的磁能積要高出4~10倍,其它磁性能也遠高于傳統磁體,故稀土永磁體被稱為超級磁體和當代永磁**。由于該類磁體在各類電機、核磁共振成像裝置、磁懸浮列車及其它光電子等高技術領域中有著廣泛應用前景,人們認為稀土永磁將引起世界電機制造業的一場**。稀土永磁技術及產業發展十分迅速,競爭也十分激烈。
稀土永磁材料在國內外的主要市場如下:(1)電腦磁盤驅動用音圈馬達(60%);(2)核磁共振成像裝置(18%);(3)電機制造(20%);(4)音響裝置(2%)。制造稀土永磁的稀土元素主要是釹、釤、鐠、鏑、鈰等。
特種玻璃鑭玻璃具有高折射、低色散功能,廣泛用于各種透鏡和鏡頭材料,世界每年消費氧化鑭近1000t。此外,鑭玻璃還用作光纖材料(同時還使用稀土元素鉺)。鈰玻璃用作防輻射材料,具有在核輻射下保持透明、不變暗的特點,在**上和電視工業中有著廣泛使用。釹玻璃是很好的激光材料,由于尺寸可以做得很大,所以是巨型大功率激光裝置*理想的激光工作材料。用作激光材料的還有釔鋁石榴石等稀土化合物晶體。
光學玻璃使用的稀土還有釓、釔等。 稀土有哪些應用
精密陶瓷用氧化釔部分穩定的氧化鋯是性能十分優異的工程結構陶瓷,已被制成各種特殊用途的刀剪。用該材料制成的汽車發動機已在國內外問世。
添加氧化釹、氧化鑭、氧化釔等稀土元素的各類陶瓷被用作各類電容器材料,廣泛用于電子工業。 稀土有哪些應用
稀土合金氫化物電池混合稀土金屬與鎳,鑭與鎳的l:5型金屬間化合物都是很好的吸氫材料,且可逆吸放氫。迄今人們已利用這一可逆過程,將其用作氫的貯存、分離、提純、回收,用于制冷和制造熱泵等。然而*為成功的是用作制造Ni/MMH(鎳氫)二次電池,即充電電池。其等體積容量比目前廣泛使用的Ni-Cd電池大1倍,充放電壽命和輸出電壓與Ni-Cd電池相當,沒有記憶效應和鎘污染,倍受各國科技界和產業界的重視。目前日美歐已經投入了工業化生產,日本已形成年產2億支的生產能力,本世紀末將達到10億支以上。
超導材料許多單一稀土氧化物及某些混合稀土氧化物都是制造高轉變溫度超導材料的原料。目前這方面處于研究開發階段。
磁致伸縮材料REFe2型材料(主要是TbFe2)是迄今發現的*好磁致伸縮材料. 稀土高技術應用盡管發展很快,但畢竟用量還是比傳統應用量少得多,故在近期內,稀土工業的發展還是仰賴傳統市場的發展,然而稀土真正的價值還在于高技術市場的開發。稀土有哪些應用