稀土金属

稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表上第Ⅲ族之钪、钇和镧系元素共17种金屬化學元素的合称，皆屬於副族元素。钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生，且具有相似的化学性质，故被认为是稀土元素的一員。

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稀土金属矿

与其名称暗示的不同，稀土元素在地壳中的豐度相当高（钷除外），其中铈在地壳元素豐度排名第25，占0.0068%（与铜接近），是含量最高的稀土元素。雖然稀土元素並不稀有，但其傾向於兩兩或多種一起生成合金，而難以將稀土元素彼此單獨分離，此外稀土元素在地殼中的分佈相當分散，很少有稀土元素集中到容許商業开采的礦床，因此被稱為「稀土」元素。人类第一种发现的稀土矿物是从瑞典伊特比村的矿山中提取出的硅铍钇矿，许多稀土元素的英文名称正源自于此地。

性质
釓、釤、釹、鑭、鈰、鐠的氧化物

多数呈银灰色，有光泽，晶体结构多为六方最密堆積（HCP）或面心立方（FCC）。性质较软，在潮湿空气中不易保存，易溶于稀酸。

原子价主要是+3价（铈正四价较稳定，镨和铽也有极个别的四价氧化物，钐、铕、镱有二价化合物），能形成稳定的配合物及微溶于水的草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐及氢氧化物等。

在三价稀土氧化物中，氧化镧的吸水性和碱性与氧化钙相似，其余则依次转弱。三价稀土的化学性质除钪的差异较显著外，其余都很相似，所以分离较难。

鉕是唯一一個沒有穩定同位素的稀土元素，其寿命最长的同位素145Pm的半衰期為17.7年。

稀土金属所含元素

具体的稀土金属包括：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），称为稀土元素（Rare Earth），简称稀土（RE）。

分类

根据稀土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不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组：

轻稀土包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

重稀土包括：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

也可分为铈组（镧、铈、镨、钕、钷、钐）和钇组（铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、钇）。

稀土元素列表
Z 化學符號 名稱 英文名 詞源 應用範圍
21 Sc 钪 Scandium 源自第一個稀土矿石被發現的半岛斯堪的纳维亚之拉丁语名"Scandia"。 铝钪合金（用于制造航天器械）、水银灯配件
39 Y 钇 Yttrium 源自第一个稀土矿石被发现的地方，瑞典伊特比村之名（Ytterby）。 钇鋁石榴石（YAG）、YBCO高溫超導体、钇铁石榴石（YIG）
57 La 镧 Lanthanum 源自希臘語"lanthanon"，意為隐藏。 高折射率玻璃、燧石、氫氣儲藏裝置、電池電極、相機鏡片、石油提煉液體催化過程（FCC）催化劑
58 Ce 铈 Cerium 源自矮行星穀神星（Ceres）之名。 氧化剂、拋光粉、玻璃和瓷器的黃色染料、石油提煉液體催化過程（FCC）催化劑
59 Pr 镨 Praseodymium 源自希臘語"prasios"，意為韭菜綠，以及"didymos"，意為双胞胎。 稀土磁鐵、激光、玻璃和珐琅制品染料、燧石
60 Nd 钕 Neodymium 源自希臘語"neo"，意為新的，以及"didymos"，意為双胞胎。 稀土磁鐵、激光、玻璃和瓷器的紫色染料、陶瓷電容器
61 Pm 钷 Promethium 源自希腊神话中盗火者普罗米修斯（Prometheus）之名。 核電池
62 Sm 钐 Samarium 源自俄罗斯矿业工程师Vasili Samarsky-Bykhovets之名。稀土矿石铌钇矿就是以他的名字命名的。 稀土磁鐵、激光、中子捕獲裝置、激微波
63 Eu 铕 Europium 源自歐洲（Europe）一词。 紅色和藍色的荧光粉、激光、水銀燈部件
64 Gd 钆 Gadolinium 源自約翰·加多林之名，以紀念他對稀土的研究。 稀土磁鐵、高折射指數玻璃、石榴石、激光、X射線管、電腦記憶體、中子捕獲裝置
65 Tb 铽 Terbium 源自瑞典伊特比村之名。 綠色荧光粉、激光、荧光灯
66 Dy 镝 Dysprosium 源自希臘語"dysprositos"，意為难以获得. 稀土磁鐵、激光、中子捕獲裝置
67 Ho 钬 Holmium 源自其发现者的故乡斯德哥尔摩之拉丁语名"Holmia"。 激光、金屬鹵素燈添加劑
68 Er 铒 Erbium 源自瑞典伊特比村之名。 激光、光纖放大器摻入劑、钒鋼
69 Tm 铥 Thulium 源自希腊神话中的北方神秘之地图勒（）。 便携式X射线机、金屬鹵素燈添加劑
70 Yb 镱 Ytterbium 源自瑞典伊特比村之名。 紅外線激光、还原剂、應力計、牙齒填料
71 Lu 镥 Lutetium 源自法國村鎮Lutetia之名（现为巴黎）。 高折射率玻璃、石油工業催化劑、特殊合金

相關英文缩写
  • RE = 稀土（Rare Earth）
  • REM = 稀土金屬（Rare Earth Metals）
  • REE = 稀土元素（Rare Earth Elements）
  • REO = 稀土氧化物（Rare Earth Oxides）
  • LREE = 輕稀土元素（Light Rare Earth Elements，鑭~釤）
  • HREE = 重稀土元素（Heavy Rare Earth Elements，鈧、釔、銪~鎦）

分布
地球地殼各元素相對豐度
1950-2000年的三大產國消漲
鎦的加工形態

各种稀土元素常以差别很大的含量存在于同一矿石中，如独居石及氟碳铈矿中以轻稀土为主，钪钇矿石以钪和钇为主，黑稀金矿以钇及重稀土为主。

全世界已知有约9261万吨稀土矿，其中有约占36%储藏在中国。内蒙古包头市的白云鄂博、江西、广东、四川等地混合矿储量巨大。中国是目前世界第一大稀土矿生产国，也是稀土矿第一大出口国，约占世界出口额总量的90%。2009年中国开始管控和限制稀土矿石出口，此举有利于保护资源环境和遏制过度开发，但同时也引起美日欧等国家的不满。2012年3月美国表示将就中国限制稀土矿出口问题向世贸组织提起诉讼，欧盟和日本将会支持并参与其中[1]。中国报道称美国和其它国家虽有大量稀土矿资源，但因其国内工资远高于中国，开采经济效益不高，故长期向中国廉价进口。各国普遍认为中国限制稀土出口与中日领土争端有关，而中国则指责美国和其它国家为战略储备和保护珍贵资源的目的长期向中国廉价进口，中国以此为理由限制稀土出口规模[2]。

其它拥有稀土资源的国家和地区有独联体国家（19%）、美国（13%）、澳大利亚（5%）、印度（3.14%）、加拿大、南非、巴西、马来西亚和越南等，而欧盟和日本基本没有稀土资源。它们的稀土来源主要从中国进口[3]。

由於對中國金屬出口的需求增加和緊縮，一些國家正在儲存稀土資源。[4]尋找澳大利亞、巴西、加拿大、南非、坦桑尼亞、格陵蘭和美國等處的替代來源。當中國在20世紀90年代開始削格競爭時，這些國家因此關閉礦山，由於生產門檻複雜，需要幾年時間重啟生產。[5]

日本科學家於2011年7月4日聲稱，在太平洋海底發現巨大的稀土蘊藏，可開採量約是全球陸地上已證實藏量的1000倍。[6]又2012年6月28日東京大學研究團隊在日本最東端的南鳥島周邊海域，發現含大量稀土的泥礦床，其蘊藏量相當於日本約230年的消費量。[7]

稀土金屬礦之開採

由週期表特性可知稀土元素不易形成大規模礦區，必以大量挖掘後再予以過濾。副作用是損失大量土方及飛塵污染，容易引發居民抗議，因此多被苛徵巨額環保稅。

扣除上列因素，原則上能挖掘的古大陸地形都能開採稀土，早期伴隨煤鐵石油鑽石礦區一起挖掘，例如：近北極圈各國與中歐；機械工具發達後便不受限制，多半由運輸成本及出口稅率而定，例如前蘇聯、中國與澳洲等。

迄2010年底為止主要稀土出口地為中國，可精鍊冶金品目前由大型礦業或鋼鐵公司掌握專利，例如：必和必拓（BHP Billiton）、力拓（Rio Tinto）、淡水河谷（Vale）等等。此外為增加工作人口，澳洲、中國、巴西等地都有意提高原料出口價格，以吸引礦商與金屬業者到地主國投資先進冶金技術。

然而稀土开采也在部分地方引起争议，其中澳大利亚厂商莱纳斯便在马来西亚关丹市设有炼油厂，遭到当地居民和环保人士的反对，因作业过程中将会把危害人体的化学废料储存在当地。[8]关丹也因为开采铝土矿而使市内道路满地红尘。[9]

应用

稀土已被广泛应用于國防工業、冶金、机械、電子、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织、皮革、农牧养殖等各传统方面领域，在社会生活中几乎随处可见。

作为改性添加元素在钢铁和有色金属中加入极少量稀土就能明显改善金属材料性能，提高钢材的强度及耐磨性和抗腐蚀性能力。[10]

“稀土金属”一词存在的争议

“稀土”中的“土”字实际上指的是氧化物。这些元素被发现时人们以为它们在地球上分布非常稀少。实际上它们在地壳内的含量并不算太低，最高的铈是地壳中第25丰富的元素，比铅还要高，而“稀土金属”中稳定元素裡丰度最低的镥在地壳中的含量比金甚至还要高出200倍。

參見

参考文献
  1. 美国将就中国稀土出口问题向世贸组织提出诉讼 的存檔，存档日期2012-10-07.
  2. . [2012-03-15]. （原始内容存档于2012-03-18）.
  3. . [2012-03-16]. （原始内容存档于2012-03-21）.
  4. Reuters (September 6, 2011). "EU stockpiles rare earths as tensions with China rise" e". Financial Post. Retrieved 2011-09-07.
  5. Livergood, R. (5 October 2010). "Rare Earth Elements: A Wrench in the Supply Chain" (PDF). Center for Strategic and International Studies. Retrieved 2012-03-13.
  6. . [2011-07-05]. （原始内容存档于2011-07-07）.
  7. 日本宣佈發現大規模海底稀土礦床
  8. . [2019-05-30]. （原始内容存档于2019-05-30）.
  9. . [2019-05-30]. （原始内容存档于2019-05-30）.
  10. 2009-2012年中国稀土市场投资分析及前景预测报告（09年5月）

外部链接
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