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稀土是指钪、钇等 17 种金属化学元素。“稀土” 是历史遗留下来的名称，因为在当时发现的稀土矿物较少，而且它们的氧化物难溶于水，也很难分离，其化学性质很 “稀贵”，又形似 “土壤”，故得名稀土。这些元素包括镧 (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)、钪 (Sc)、钇 (Y)。

分类

轻稀土：包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕 7 种元素。它们的原子序数较小，质量相对较轻。轻稀土在稀土元素中储量相对较多，价格通常比中重稀土低。例如，镧和铈主要用于玻璃、陶瓷、石油催化等传统领域。在玻璃制造中，添加稀土元素可以改善玻璃的光学性能、热稳定性等。

中重稀土：包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇 10 种元素。这些元素原子序数较大，质量较重。中重稀土资源更为稀缺，其应用领域也更为高端，如在新能源汽车的永磁电机、高端电子产品的芯片制造等高科技领域发挥关键作用。例如，钕铁硼永磁材料是新能源汽车电机的核心材料之一，其中就需要中重稀土元素来提高磁性能。

物理和化学性质

物理性质：稀土元素大多具有银白色金属光泽，质地较软。它们的密度、熔点等物理性质因元素不同而有所差异。例如，镧的密度为 6.174 g/cm³，熔点为 920℃；钇的密度为 4.47 g/cm³，熔点为 1522℃。在磁性方面，部分稀土元素如钕、钐等具有很强的磁性，是制造高性能永磁材料的关键原料。

化学性质：稀土元素的化学性质较为活泼，它们在空气中容易氧化，能与多种酸、碱发生化学反应。而且稀土元素之间的化学性质相似，这使得它们的分离和提纯较为困难。例如，在稀土矿的冶炼过程中，需要采用复杂的化学分离方法，如溶剂萃取法、离子交换法等来提取和提纯单一的稀土元素。

主要用途

冶金工业：稀土元素可以作为钢铁和有色金属的添加剂，用于改善材料的性能。在炼钢过程中加入稀土元素，可以细化晶粒、提高钢材的韧性、耐磨性和耐腐蚀性。例如，在生产高强度合金钢时，添加适量的稀土元素可以使钢材的强度和韧性得到显著提升，用于制造汽车大梁、桥梁等结构部件。

石油化工：稀土元素在石油裂化催化剂中发挥着重要作用。含有稀土元素的催化剂可以提高石油裂化的效率，增加汽油等轻质油的产量。例如，在炼油厂的催化裂化装置中，使用稀土 - Y 型分子筛催化剂，可以将重质油高效地转化为汽油、柴油等产品。

玻璃陶瓷：在玻璃和陶瓷行业，稀土元素可以用于改善产品的光学、热学和机械性能。例如，在彩色电视的显像管玻璃中，加入稀土元素可以使玻璃的颜色更加鲜艳、对比度更高；在陶瓷材料中，稀土元素可以降低陶瓷的烧结温度，提高陶瓷的硬度和耐磨性。

永磁材料：稀土永磁材料（如钕铁硼永磁体）具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，是现代电子技术和电机工程中不可或缺的材料。在新能源汽车的驱动电机、风力发电机、计算机硬盘驱动器、手机扬声器等众多设备中都有广泛应用。例如，一台新能源汽车的驱动电机需要使用大量的钕铁硼永磁体来提供强大的磁场，使电机能够高效地将电能转化为机械能。

发光材料：稀土元素是制造发光材料的重要原料。例如，三基色荧光粉（由钇、铕等稀土元素组成）用于制造节能荧光灯和 LED 灯，能够发出明亮而柔和的光线，并且具有较高的发光效率和颜色稳定性。在彩色显示器和照明设备中，稀土发光材料的应用越来越广泛。

农业领域：稀土元素还可以作为微量元素肥料用于农业生产。适量的稀土元素可以促进植物的生长和发育，提高农作物的产量和品质。例如，在一些地区的水稻种植中，使用稀土肥料可以使水稻的分蘖数增加，穗粒数增多，从而提高水稻的产量。不过，稀土元素在农业领域的应用也需要注意合理的剂量和安全性。

发布于 2024-10-31 12:05 河南

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