稀土元素共有多少个? 解析稀土元素和用途

人们经常用这样一个比喻：如果把石油看作是工业血液的话，那么稀土则是工业维生素。

稀土是一套金属的缩写，稀土元素（Rare Earth Elements,REE）自18世纪末叶以来相继发现，共17种，包括化学元素周期表中的15种镧系元素——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），以及钪（Sc）和钇（Y）这两种与镧系元素密切相关的元素，现已广泛应用于电子、石油化工、冶金等许多领域。 科学家几乎每3-5年都能找到稀土的新应用，每6项发明中有1项是与稀土分不开的。

中国稀土矿藏资源丰富，雄踞世界三大首位：资源储量居首位，约占23%； 产量居首位，占全球稀土商品量80%~90%； 销售量在一，60%~70%之间的稀土产品远销海外。 与此同时，中国也是唯一一个能供应所有17种稀土金属，尤其是在军事用途极为突出的中重稀土方面，中国所占份额令人羡慕。

稀土是一种珍贵的战略资源，素有“工业味精”、“新材料的母亲”等美誉，在尖端科技领域、军工领域得到了广泛的应用。 从工业和信息化部获悉，当前稀土永磁，发光，储氢，催化等功能材料已经成为先进装备制造业，新能源，新兴产业和其他高新技术产业的必备原料，在电子，石油化工，冶金，机械，新能源，轻工，环境保护，农业等领域也得到了广泛的应用。 。

早在1983年日本就推出稀有矿产战略储备制度，该国83%稀土来自中国。

再看看美国，其稀土储量在中国之后，但他稀土全部为轻稀土，稀土有轻重之分，重稀土有价值，轻稀土采得极不经济，被业界人士认为是假稀土，美国80%的稀土进口量都是从中国进口。

邓小平同志曾说：“中东的石油和中国的稀土。”其言之弦外之音，自不待言。稀土不仅是全球五分之一高科技产品中不可缺少的“味精”，而且是中国今后登上全球谈判桌的有力底牌筹码。保护和科学地使用稀土资源，使珍贵的稀土资源不被西方国家一味贱卖和输出，成了近些年来许多仁人志士所呼唤的国家战略。邓小平1992年一语道破我国稀土大国地位。

17种稀土应用概述

1。镧在合金材料及农用薄膜中的应用

2。铈在汽车玻璃中的用量很大

3。镨在陶瓷颜料中的应用非常广泛

4钕在航空航天材料中的应用非常普遍

5苊给卫星以辅助能量

6。钐在原子能反应堆中的用途

7。铕做镜片及液晶显示屏

8钆在医学核磁共振成像中的应用

9铽在飞机机翼调节器中的应用

10铒在激光测距仪中的军事应用

11镝是电影，印刷和其他照明光源的原料

12。钬在光通讯器件制造中的应用

13铥在肿瘤的临床诊断及治疗中的应用

14镱计算机记忆元件添加剂

15铕在能源电池技术中的应用

16钇生产电线及飞机的受力构件

17钪通常用来制作合金

详情见下文：

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镧（La）

海湾战争期间，添加了稀土元素镧的夜视仪成了美军坦克绝对优势的源泉。上图：氯化镧粉末。（资料图）

镧有很多种用途，例如用于压电材料，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，多种合金材料等等。镧还被用于配制多种有机化工产品催化剂，光转换农用薄膜亦用镧作原料，国外科学家们将镧对农作物的影响赋于“超级钙”之美誉。

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铈（Ce）

铈可作为催化剂，电弧电极和特种玻璃。铈的合金具有耐高热的特性，可用于生产喷气推进器的部件。（资料图）

（1）铈作为一种玻璃添加剂可以吸收紫外线和红外线，目前在汽车玻璃中得到了大量的使用。本实用新型既可以防紫外线又可以降低车内温度以节省空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨。

（2）铈正在被用于汽车尾气净化催化剂，它能有效地阻止大量汽车废气排入空气美国对该领域的消费占稀土消费总量的1/3。

（3）硫化铈在颜料方面能代替铅，镉及其他对环境及人类有危害的金属，能给塑料上色，还能在涂料，油墨及纸张工业上得到应用。现在处于领先地位的有法国罗纳普朗克公司。

（4）Ce:LiSAF激光系统是从美国发展起来的一种固体激光器，监测色氨酸浓度可以用来探查生物武器也可以在医学上应用。铈的应用领域很广，几乎在所有稀土应用领域均有存在。例如抛光粉，储氢材料，热电材料，铈钨电极，陶瓷电容器，压电陶瓷，铈碳化硅磨料，燃料电池原料，汽油催化剂，部分永磁材料，多种合金钢和有色金属。

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镨（Pr）

镨钕合金（资料图）等

（1）镨在建筑陶瓷及日用陶瓷上应用很广，它与陶瓷釉混在一起做成色釉或单独作为釉下颜料使用，所做颜料为浅黄色，调性纯正，清淡雅致。

（2）用来制作永磁体。选择价格低廉的镨钕金属替代纯钕金属生产永磁材料，抗氧性能及机械性能得到显着提高，并可以加工出多种形状磁体。在各种电子器件及马达中有着广泛的用途。

（3）在石油催化裂化中。将镨钕富集物作为石油裂化催化剂添加到Y型沸石分子筛上进行石油裂化反应，可以使催化剂活性，选择性及稳定性得到改善。我国于70年代投入工业，使用量越来越大。

（4）镨也可用在磨料抛光中。此外镨还日益广泛地应用于光纤中。

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钕（Nd）

M1坦克何以能够实现先敌发现？因为坦克配备了掺钕钇铝石榴石激光测距机，晴天时可实现近4000米观瞄距离。（资料图）

与镨元素相伴而生的是钕元素，钕的出现激活了稀土领域并在稀土领域发挥着举足轻重的作用，同时左右稀土市场。

钕元素由于在稀土领域的特殊位置，历年来一直是市场研究的焦点。金属钕最大使用者为钕铁硼永磁体。钕铁硼永磁材料的出现给稀土高科技领域带来了全新的生机和活力。钕铁硼磁体具有很高的磁能积，被称为当代“永磁之王”，因其具有优良的特性而被广泛应用于电子和机械领域。阿尔法磁谱仪的成功研制，标志着钕铁硼磁体磁性能步入世界一流水平。钕也被用于有色金属材料中。镁或铝合金加入1.5~2.5%钕可以改善合金高温性能，气密性及耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天材料。此外，掺钕钇铝石榴石还能产生短波激光束，广泛应用于工业中厚度小于10mm薄型材料焊接切割。医疗中用掺钕钇铝石榴石激光器取代手术刀进行摘除手术或者对创伤口进行消毒。钕还被应用于玻璃，陶瓷材料着色，橡胶制品添加剂等。

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钷（Pm）

核反应堆中产生的人工放射性元素（资料图）

（1）可以作为热源。用于真空探测及人造卫星的辅助能源。

（2）Pm147释放出较低能β射线来制作镥电池。用作导弹制导仪器和钟表供电。这种电池尺寸较小，可持续使用多年。另外，镥也被应用于便携式X-射线仪，配制荧光粉，度量厚度和航标灯等方面。

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钐（Sm）

钐（资料图）的金属

钐为淡黄色，为制作钐钴系永磁体材料，钐钴磁体为工业上首先使用的稀土磁体。该永磁体分为SmCo5系与Sm2Co17系2种类型。SmCo5系是70年代初发明的，Sm2Co17系是后来发明的。目前主要由后者提出要求。钐钴磁体用氧化钐纯度不需要太高，在成本上主要采用95%左右。另外氧化钐在陶瓷电容器、催化剂等领域也有应用。此外，钐还有核性质，在原子能反应堆中可以作为结构材料、屏敝材料、控制材料等，从而可以安全地使用核裂变过程中所产生的大量能量。

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铕（Eu）

氧化铕粉体（资料图）

大多数氧化铕用于荧光粉（资料图）

1901年，德马凯（Eugene-AntoleDemarcay）从“钐”中发现了新元素，取名为铕（Europium）。它可能以欧洲（Europe）一词而得名。氧化铕在荧光粉中的应用居多。Eu3+是红色荧光粉激活剂，Eu2+则是蓝色荧光粉。目前Y2O2S:Eu3+在发光效率，涂敷稳定性和回收成本方面均为最佳荧光粉。加之在提高发光效率、对比度及其它技术方面的进步，因此正得到广泛的应用。近年来，在新型X射线医疗诊断系统中，氧化铕也被应用于受激发射荧光粉。氧化铕又可用来制作有色镜片及光学滤光片等磁泡贮存器件以及原子反应堆控制材料，屏敝材料及结构材料等方面大显身手。

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钆（Gd）

钆和钆同位素均是目前最为高效的中子吸收剂之一，可以作为核反应堆抑制剂。（资料图）

（1）它的水溶性顺磁络合物可以改善医学中人体核磁共振（NMR）成像信号。

（2）它的硫氧化物可以作为特殊亮度示波管，x射线荧光屏基质栅网。

（3）钆镓石榴石中钆对磁泡记忆存储器来说，是一种理想的单基片。

（4）它可以作为固态磁致冷介质而不受Camot循环的约束。

（5）作为抑制剂对核电站连锁反应等级进行调控，确保核反应安全性。

（6）在钐钴磁体中作为添加剂使用，确保其性能不因温度改变。

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铽（Tb）

氧化铽粉体（资料图）

铽的用途多涉及高技术，属技术密集和知识密集型尖端工程，也是经济效益显着工程，前景诱人。

（1）荧光粉是三基色荧光粉中绿粉激活剂之一，例如铽活化磷酸盐底物，铽活化硅酸盐底物和铽活化铈镁铝酸盐底物等，它们都会在刺激状态下发射绿色光。

（2）磁光贮存材料方面，铽系磁光材料近年已达批量生产规模，采用Tb-Fe非晶态薄膜开发的磁光光盘作为计算机存储元件使其存储能力增加了10~15倍。

（3）磁光玻璃中，含有铽的法拉第旋光玻璃，是制作激光技术广泛使用的旋转器，隔离器，环形器等关键材料。尤其铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）研制成功，为铽开辟了新的应用前景Terfenol材料是70年代人们刚刚发现的一种新型材料，这种合金的一半成分是铽、镝，有时还加钬，剩下的是铁，这种合金是美国依阿华州阿姆斯实验室最先开发的，Terfenol在磁场中，它的大小改变要大于普通磁性材料的改变这一改变可使得某些精密机械运动成为可能。铽镝铁最初主要应用在声纳上，现已被广泛地应用在各个领域中，包括燃料喷射系统，液体阀门控制，微定位，以及机械致动器，机构及飞机太空望远镜调整机翼调节器。

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镝（Dy）

镝金属（资料图）

（1）用作钕铁硼系永磁体添加剂，将约2~5份镝加入该磁体，可以增加矫顽力而以往镝需要量较少，然而，随着钕铁硼磁体需求量的增大，钕铁硼磁体已成为一种必需的添加元素，其品位须在95~99.9%之间，需求量正在快速增长。

（2）镝作为荧光粉激活剂使用时，三价镝作为激活离子在具有单个发光中心的三基色发光材料中具有潜在的应用价值，其主要成分为两条发射带，一种是黄光，一种是蓝光，掺镝发光材料可以是三基色荧光粉。

（3）镝是大磁致伸缩合金铽镝铁（Terfenol）合金中不可缺少的金属原料，它可以使某些机械运动中的精密活动成为可能。（4）镝金属可用于磁光存贮，记录速度快，读数灵敏。

（5）镝灯制备镝灯所用的工作材料为碘化镝，它具有亮度高，色彩好，色温高，体积小，电弧稳定的优点，被应用于电影和印刷照明光源。

（6）由于镝元素对中子有较大俘获截面积，原子能工业上用于确定中子能谱或者作为中子吸收剂。

（7）Dy3Al5O12也可以作为一种磁性工作物质，用于磁致冷。随着技术进步，镝应用领域将得到扩大与延伸。

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钬（Ho）

钬铁合金（资料图）的一种

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铒（Er）

氧化铒粉体（资料图）

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铥（Tm）

铥经核反应堆照射产生了一种能够发出X射线的同位素可以制作轻巧的X光机射线源。（资料图）

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镱（Yb）

镱金属（资料图）

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镥（Lu）

氧化镥粉体（资料图）

硅酸钇镥晶体（资料图）

（1）制作一些特殊合金。如镥铝合金可用来分析中子活化。

（2）稳定镥核素对石油裂化，烷基化，氢化，聚合反应具有催化作用。

（3）钇铁或者钇铝石榴石中加入元素提高了部分性质。

（4）磁泡贮存器材料。

（5）复合功能晶体掺铕四硼酸铝钇钕属于盐溶液降温生长晶体技术领域，试验表明掺铕NYAB晶体比NYAB晶体具有更好的光学均匀性及激光性能。

（6）国外权威人士研究后发现铕在电致变色显示、低维分子半导体等方面有潜在应用前景。另外铕在能源电池技术和荧光粉激活剂方面也有应用。

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钇（Y）

金属钇应用广泛，钇铝石榴石可以作为激光材料、钇铁石榴石应用于微波技术和声能换送、钇掺杂钒酸钇和钇掺杂氧化钇作为荧光粉应用于彩色电视机等。（资料图）

（1）钢铁和有色合金用添加剂。FeCr合金中一般含有0.5-4%钇，可以提高这些不锈钢的抗氧化性及延展性；MB26合金加入适量富钇混合稀土，合金综合性能显着提高，可代替部分中强铝合金应用于飞机受力构件；Al-Zr合金添加少量的富钇稀土可以改善合金的导电率；这种合金已经被我国大部分电线厂所使用；钇被添加到铜合金以改善导电性及机械强度。

（2）含有钇鎓、铝鎓等氮化硅陶瓷材料可用于发动机部件开发。

（3）采用功率为400瓦钕钇铝石榴石激光束，用于大型构件钻孔，切削，焊接等机械加工。

（4）用Y-Al石榴石单晶片制成的电子显微镜荧光屏具有荧光亮度高、散射光吸收少、抗高温、抗机械磨损等特点。

（5）高钇结构合金含有90%钇，可用于航空等需要低密度、高熔点的领域。

（6）当前备受瞩目的掺钇SrZrO3高温质子传导材料对于燃料电池，电解池以及需要氢溶解度较大的气敏元件等的制造都有着重要意义。另外钇在耐高温喷涂材料，原子能反应堆燃料稀释剂，永磁材料添加剂和电子工业中作为吸气剂使用。

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钪（Sc）

钪金属（资料图）

钪与钇、镧系元素相比，因离子半径特小、氢氧化物碱性特弱，所以钪与稀土元素混合时用氨（或极稀的碱）进行处理，钪会先沉淀出来，因此采用“分级沉淀”的方法可以较方便的使其与稀土元素分离。另一种方法则采用硝酸盐分极分解法分离硝酸盐，因为硝酸钪最易分解而实现分离。

金属钪可通过电解得到，炼钪过程中ScCl3,KCl,LiCl共融，熔融锌作为阴极进行电解，钪从锌极中沉淀出来，再蒸出锌得到金属钪。此外，处理矿石制取铀，钍及镧系元素时，钪也容易得到回收。综合回收钨，锡矿伴生钪，亦是钪最主要的来源。钪主要以3价态存在于化合物中，易被空气氧化为Sc2O3，丧失金属光泽，成为暗灰色。

钪主要用于：

（1）钪在热水中可释放出氢气，还易溶于酸性物质，为强还原剂。

（2）钪的氧化物和氢氧化物只呈碱性，而它们的盐灰基本不被水解。钪的氯化物是一种白色结晶，溶于水，可潮解于空气。

（3）钪在冶金工业中常用来制造合金（合金的添加剂），以提高合金的强度、硬度和耐热性及使用性能。如，在铁水中加入少量的钪，可显著改善铸铁的性能，少量的钪加入铝中，可改善其强度和耐热性。

（4）就电子工业而言，钪可以作为多种半导体器件使用，例如钪的亚硫酸盐用于半导体就受到国内外重视，含有钪的铁氧体作为计算机磁芯具有相当大的潜力。

（5）化学工业中，钪化合物被用作酒精脱氢与脱水剂、制乙烯、废盐酸制氯等高效催化剂。

（6）玻璃工业可生产含钪特种玻璃。

（7）就电光源工业而言，含有钪、钠等元素制作的钪钠灯具有效率高、光色正等优点。

（8）自然界中钪都是以45Sc的形态存在的，此外钪还具有9个放射性同位素40~44Sc、46~49Sc等。其中46Sc被用作示踪剂应用于化工，冶金和海洋学领域。从医学的角度来看，国外也有利用46Sc治疗癌症的研究。