稀土，曾称稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。稀土是制造被称为“灵巧炸弹”的精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故叫“稀土”。

稀土-简介

稀土化学元素周期表中镧系元素——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），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（RareEarth），简称稀土（RE或R）。其中原子序数为57～71的15种化学元素又统称为镧系元素。

稀土元素是制造被称为“灵巧炸弹”的精确制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。其中，钪是典型的分散元素，钷是自然界中极为稀少的放射性元素。这两种元素与其他稀土元素在矿物中很少共生，故在稀土生产中一般不包括它们。其余的元素常以微量共同存在于独居石和钪钇等矿石中。

在自然界中主要稀土矿有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿等。稀土的天然丰度小，多以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在。

稀土-发现

稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。

从1794年芬兰人加多林（J。Gadolin）分离出钇，到1947年美国人马林斯基（J。A。Marinsky）等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲矿物学家、化学家、冶金学家发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁（L。E。Glendenin）和科列尔（C。D。Coryell）用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时首次在自然界发现了痕量的钷。［1］

稀土-性质

多数呈银灰色，有光泽，晶体结构多为HCP或FCC。性质较软，在潮湿空气中不易保存，易溶于稀酸。

原子价主要是正三价（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。

稀土-分类

按物理化学性质分

稀土分类表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。

按矿物特点分

铈组（轻稀土）—镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕；

钇组（重稀土）—钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪。

按硫酸复盐溶解度分

铈组（硫酸复盐难溶）—镧、铈、镨、钕和钷；

铽组（硫酸复盐微溶）—钐、铕、钆、铽、镝和钬；

钇组（硫酸复盐易溶）—铕、铒、铥、镱、镥、钇和钪。

按萃取分离分

轻稀土（P204弱酸度萃取）—镧、铈、镨、钕和钷；

中稀土（P204低酸度萃取）—钐、铕、钆、铽和镝；

重稀土（P204中酸度萃取）—钬、铕、铒、铥、镱、镥、钇和钪。

稀土-稀土资源

铌稀土矿稀土元素在地壳中的含量并不稀少，总的克拉克值达到了234.51％，比常见元素铜（克拉克值10％）、锌（克拉克值5％）、锡（克拉克值4％）、铅（克拉克值16％、镍（克拉克值8％）、钴（克拉克值3％）都多。

分布特点

稀土元素在自然界矿物中的分布总体上看存在着三个特点：

①随原子序数的增加，稀土元素的克拉克值呈下降趋势；

②原子序数为偶数的稀土元素的克拉克值一般大于与其相邻的奇数元素；

③铈组元素（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd）在地壳的含量大于钇组元素（Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）。

稀土金属材料其他特点

一是缺少硫化物和硫酸盐（只有极个别的），这说明稀土元素具有亲氧性。

二是稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状构造。

三是部分稀土矿物（特别是复杂的氧化物及硅酸盐）呈现非晶质状态。

四是稀土矿物的分布，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿物大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中；

五是稀土元素由于其原子结构、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿物中，但这类元素并非等量共存，有些矿物以含铈族稀土为主，有些矿物则以钇族为主。

稀土-存在状态

稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：

作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。

作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。

呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。这类状态的稀土元素很容易提取。

稀土-常见稀土矿

稀土独居石（Monazite）

独居石又名磷铈镧矿。化学成分及性质：（Ce，La，Y，Th）［PO4］。成分变化很大。矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％。类质同象混入物有Y、Th、Ca、［SiO4］和［SO4］。独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。

物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。

生成状态：产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。

用途：主要用来提取稀土元素。

产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。

独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。

氟碳铈矿（Bastnaesite）

化学成分性质：（Ce，La）［CO3］F。机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

独居石晶体结构及形态：

六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。

物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。

生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。

用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护外壳等。此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。

截止到2011年12月，已发现的最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，作为开采铁矿的副产品，它和独居石一道被开采出来，其稀土氧化物平均含量为5～6％。品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。

磷钇矿（Xenotime）

化学成分及性质：Y［PO4］。成分中Y2O361.4％，P2O538.6％。有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。

物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽，油脂光泽。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。

磷钇矿生成状态：

主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。

用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。

风化壳淋积型稀土矿（Ionabsorptdeposit）

淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是中国特有的新型稀土矿物。所谓“离子吸附”系稀土元素不以化合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。故这类矿的特点是：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。

风化壳淋积型稀土矿，主要分布在中国江西、广东、湖南、广西、福建等地。［2］

稀土-世界分布

稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分散而已。已经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，具有开采价值的只有10种左右，用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种-氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿，前三种矿占西方稀土产量的95％以上。独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源比独居石少。

世界稀土资源拥有国除中国外，还有俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、美国、澳大利亚、印度、扎伊尔等；主要稀土矿物是氟碳铈矿、离子吸附型矿、独居石、磷钇矿、黑稀金矿、磷灰石、铈铌钙钛矿等。主要进行开采、选矿生产的国家是中国、美国、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、印度、巴西、马来西亚等。1998年全世界稀土精矿产量13万余吨（自然吨位）。

中国

中国占世界稀土资源的23％，是一个名符其实的稀土资源大国。中国稀土资源有分布“北轻南重”、资源类型较多、轻稀土矿伴生的放射性元素对环境影响大、离子型中重稀土矿赋存条件差等四大显著特点。［3］

白云鄂博稀土矿山

主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。

白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为3∶1，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，约占世界储量的38％，堪称为世界第一大稀土矿。

微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主，伴生有重晶石等，是组成相对简单的一类易选的稀土矿。江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种，它的选冶相对较简单，且含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。

中国的海滨砂也极为丰富，在整个南海的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称为海滨砂存积的黄金海岸，有近代沉积砂矿和古砂矿，其中独居石和磷钇矿是处理海滨砂回收钛铁矿和锆英石时作为副产品加以回收。

总之中国的稀土资源储量大，矿种和稀土元素齐全，稀土品位高，矿点分布合理等。海外市场的刺激，致使国内稀土行业乱采滥挖现象严重，几近疯狂的开采使中国的稀土探明储量从1995年的4300万吨、占全球总量的43％，下降到2009年的3600万吨、占全球总量的36.52％。

美国

美国稀土资源约占12.50％，其稀土消费和氟碳铈矿产量曾经一直居世界第一，2011年稀土产量退居第二位，让位于中国（由于美国政府十分重视稀土的保护，而中国稀土由于管理不善被严重浪费）。美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时，作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。

位于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿，是世界上最大的单一氟碳铈矿，该矿山1949年勘探放射性矿物时发现，稀土品位为5～10％REO，储量达500万吨之多，是一大型稀土矿。

美国很早就开采独居石，最著名的是佛罗里达州的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km，宽1.2km，厚为6m，独居石较为丰富。此外，北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、佐治亚州、爱达荷州和蒙大拿州也有砂矿分布，储量也相当可观。

印度

脉石矿物印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始，最大矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床，它在1911～1945年间的供矿量占世界的一半，截止到2011年底仍然是重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中，在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床，规模巨大。

印度独居石钍含量高达8％ThO2。在马纳范拉库里奇采的重砂独居石占5～6％。钛铁矿占65％，金红石3％，锆英石5～6％，石榴石7～8％。

前苏联

前苏联的稀土储量很大，主要是伴生矿床位于科拉半岛，存在于碱性岩中的含稀土的磷灰石。前苏联的主要稀土来源就是从磷灰石矿石中回收稀土，此外，在磷灰石矿石中，还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿，含稀土为29～34％。另外，在赫列比特和森内尔还有氟碳铈矿。

澳大利亚

澳大利亚是独居石的生产大国，独居石是作为生产锆英石和金红石及钛铁矿的副产品加以回收。澳大利亚的砂矿主要集中在西部地区。澳大利亚也产磷钇矿。

澳大利亚可开发利用的稀土资源，还有位于昆士兰州中部艾萨山的采铀的尾矿，南澳大利亚州罗克斯伯唐斯铜、铀金矿床。

加拿大

加拿大产的铀矿加拿大主要从铀矿中副产稀土。位于安大略省布来恩德里弗-埃利特湖地区的铀矿，主要由沥青铀矿、钛铀矿和独居石、磷钇矿组成，在湿法提铀时，可把稀土也提出来。

此外，在魁北克省的奥卡地区拥有的烧绿石矿，也是稀土的一个很大潜在资源。还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿，也含有钇和重稀土正准备开发。

南非

南非是非洲地区最重要的独居石生产国。位于开普顿的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿，伴生有独居石，是世界上唯一单一脉状型独居石稀土矿。此外，在东南海岸的查兹贝的海滨砂中也有稀土，在布法罗萤石矿中也伴生独居石和氟碳铈矿，正计划和研究回收。

马来西亚

主要从锡矿的尾矿中回收独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物，曾一度是世界重稀土和钇的主要来源。

埃及

埃及从钛铁矿中回收独居石。矿床位于尼罗河三角洲地区，属于河滨沙矿，矿源由上游风化的冲积砂沉积而成，独居石储量约20万吨。

巴西

巴西是世界稀土生产的最古老国家，1884年开始向德国输出独居石，曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海，从里约热内卢到北部福塔莱萨，长达约643km地区，矿床规模大。

稀土-冶炼方法

湿法冶金

湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。应用较普遍的是有机溶剂萃取法，它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。

湿法冶金车间湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法生产成品应用面广阔。

火法冶金

火法冶金工艺过程简单，生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。

稀土精矿的分解

稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或分离单一稀土的原料，这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。

分解稀土精矿有很多方法，总的来说可分为三类，即酸法、碱法和氯化分解。酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选择适宜的工艺流程。［4］

稀土-应用领域

稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

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。［5］

稀土-其他

江西赣州陂头镇一非法盗采点出口配额

据商务部发布的配额指标数据统计，2010年，中国全年的稀土出口配额总数比2009年减少了近40％，这在中国稀土出口史上前所未有。［6］

盗采严重

2011年开始，中国对稀土实行更为严格的保护性开采政策。1月19日，国土资源部公布，江西赣州为稀土国家规划矿区，该区域稀土的勘探、开采、储备将得到更严格的管制。

在赣州，地方上存在各种手段以突破国家的限产指令，非法盗采依然严重，稀土产业90％仍处于中低端加工。稀土公司老板称，盗采一吨稀土最少赚10万元。国家给赣州开采指标是8500吨；业内计算，实际开采量起码3万吨，大部分为盗采。［7］

打破中国“垄断”

2012年初，马来西亚政府发出临时营运执照给澳大利亚莱纳斯公司在彭亨州关丹的稀土厂，这将意味着中国在稀土供应领域近乎“垄断”的地位被打破。截止到2012年初国际市场上超过90％的稀土供应来自中国。［8］

贸易争端

2012年3月13日，美国总统奥巴马专门就对华贸易问题发表讲话，并罕见地亲自出面宣布美国已联合欧盟和日本向世界贸易组织（WTO）提起一项针对中国限制稀土出口的贸易诉讼。中国外交部发言人刘为民则回应称，稀土是一种稀有的不可再生资源，开发稀土对环境造成影响，基于保护环境和资源的考虑，为实现可持续发展，中国政府对稀土的开采、生产和出口各个环节均实施了管理措施，而不仅仅在出口环节，相关措施符合世贸规则。［9］