稀土矿

稀土矿在地壳中主要以矿物形式存在，其主要有三种：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。

基本信息

英文名

rare earth ore;rare earth element ore;rare earth metal ore

别名

稀土元素矿，稀土金属矿

组成

常用R或RE表示。

性质

稀土是化学元素周期表中镧系（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）15个元素和21号元素钪、39号元素钇（共17个元素）的总称。据其物理化学性质的差异性和相似性，可分成三个组：轻稀土组（镧～钷）、中稀土组（钐～镝）、重稀土组（钬～镥加上钪和钇）。已发现的稀土矿物有250种以上，其中具有工业价值的约50～60种，最重要的稀土矿物有氟碳铈（镧）矿、独居石、磷钇矿、离子吸附型稀土矿、褐钇铌矿等。稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，使之物理性质常有明显差异。大多数稀土金属具有顺磁性；钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性；铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。纯稀土金属导电性好，杂质含量越高，导电性越差。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。镧在6K时是超导体。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压显示其物理性质的极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比镉、硼还大。稀土元素的化学活泼性很强，能生成极稳定的氧化物、卤化物和硫化物等。在较低的温度下能与氢、碳、氮、磷及其他元素起作用，除钐、钇、钆之外，都能被腐蚀，并能溶于任何浓度的硫酸、盐酸，还溶于浓硝酸、碱金属氯化物溶液，与水作用放出氢气。

发现历程

1894年由芬兰化学家约翰·加得林在瑞典发现，由于貌似土族氧化物，故取名稀土元素。

全世界共探明稀土储量5000万吨，其中中国约占30%，其余主要产于美，俄，印度，南非等国。

2023年1月12日，在瑞典北部发现了欧洲地区已知最大规模的稀土金属矿床。

赋存状态

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，目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。

国内资源

储量分布高度集中

中国稀土矿产虽然在华北、东北、华东、中南、西南、西北等六大区均有分布，但主要集中在华北区的内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上，是中国轻稀土主要生产基地。

北轻南重

即轻稀土主要分布在北方地区，重稀土则主要分布在南方地区，尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为中国重要的中、重稀土生产基地。此外，在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿，有的富含磷钇矿（重稀土矿物原料）；在赣南一些脉钨矿床（如西华山、荡坪等）伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物，在钨矿选冶过程中可综合回收，综合利用。

共伴生稀土矿床多，综合利用价值大

在已发现的数百处矿产地中，2/3以上为共伴生矿产，颇有综合利用价值。但多数矿床物质成分复杂，矿石嵌布粒度细，多为难选矿石，如白云鄂博矿床中有70余种元素，170多种矿物，其中稀土、铌钽储量巨大，为世界罕见的大型稀土、稀有金属矿床。在铁矿石中共生的独居石、氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿等稀土矿物，虽然矿石结构构造复杂，嵌布粒度细微。但经过不断选冶试验研究，精矿品位和冶炼提取及回收率已有很大提高，成为中国轻稀土主要原料基地。

矿产资源储量多、品种全

现已探明的稀土储量达1亿t以上，而且还有较大的资源潜力。品种全，17种稀土元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。在所勘查和开发的矿床中，通过选冶工艺从矿石矿物中提取出16种稀土金属，现已生产出几百个品种和上千个规格的稀土产品，不仅满足了国内需求，而且已大量出口，成为中国出口创汇的主要矿产品及加工产品之一。

重要研究意义

自然界的稀土元素除了赋存在各种稀土矿中外，还有相当大的一部分与磷灰石和磷块岩矿共生。由于稀土的离子半径（0. 848～0.106nm）与Ca2 （0.106nm）很接近，稀土以类质同象方式赋存于磷矿岩中，而且随着磷矿中P2O5品位的增加，稀土元素含量也增加，两者呈正消长关系。俄罗斯磷矿储量丰富，而且品位高，其稀土含量也较高，其中以科拉半岛（Kola）磷矿资源最具代表性，其稀土含量接近1.0%。世界磷矿总储量约为1000亿吨，稀土平均含量为0.5‰，估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。中国滇、黔、川、湘等地磷矿资源相对丰富，如云南和贵州磷矿是一个特大型中低品位沉积矿床，磷矿储量约16亿吨以上，伴生的稀土储量70多万吨（稀土含量0.5‰～1‰），钇占稀土配分35%左右，镨钕约占20%，铽镝占2%～5%，其配分接近价值最高的中钇富铕离子型矿，是继离子型矿后的中重稀土后备资源

矿物种类

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。

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。

，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。

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

风化壳淋积型稀土矿（Ion absorpt deposit），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。

冶炼方法

稀土矿冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。

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。现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。湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法生产成品应用面广阔。

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。

矿物用途

从1794年发现元素钇，到1945年在铀的裂变物质中获得钷，前后经过151年的时间，人们才将元素周期表中第三副族的钪，钇，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱，镥17个性质相近的元素全部找到，把它们列为一个家族，取名稀土元素，其中从镧到镥15个元素又称为镧系元素。其实，这些元素并不那么稀少。例如，铈在地壳中的含量与锡近乎相等，而钇钕镧都比铅更丰富。其余的稀土元素，除钷外都不少于银，而比金丰富得多。稀土是重要的战略资源，其中很多元素应用于尖端电子设备。中国以前是全世界稀土资源最丰富的国家，储量占全世界储量的4/5以上，我国稀土现储量已不到世界总储量的30%，而日本储存从中国购买稀土的矿已经够其使用30年。

钢的脱硫

在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢时通常要添加锰，锰与硫结合形成硫化物夹杂物，这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物，它们在轧钢时形状保持不变，这可使钢的性能得到改善。

稀土球墨铸铁

混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化，从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。

打火石

混合稀土金属还用于制造打火石，这是用75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。

用于有色金属合金中

稀土金属有色金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金（含有Mg，Zn，Zr，La，Ce）可用于制造喷气式发动机的传动装置，直升飞机的变速箱，飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属的优点是可提高其高温抗蠕变性，改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线，其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。

永磁材料

有一种永磁材料——钕铁永磁合金，其磁能积达300千焦/立方米，比钐钴永磁合金（它在70年代取代昂贵的铂钴永磁体市场产生过重大影响）几乎高出一倍。然而钕铁永磁合金也有缺点，它在居里温度达3250℃左右，（钐钴永磁合金的是760℃左右），并且铁容易腐蚀。研究发现，把硼添加到钕铁永磁合金中可提高其磁能积和抗退磁的能力。这些性能优良的永磁材料用于飞机及宇宙航行器的仪表，精密仪器，微型电机等。

石油裂化催化剂等

稀土分子筛裂化催化剂是用于石油裂化工艺中性能优良（催化活性大，产品收率高）的催化剂。这种催化剂多数用混合稀土氯化物与相应的钠型分子筛发生阳离子交换反应制成。

稀土金属元素的化合物作为催化剂还用于很多其他催化反应中。如将已除去铈的混合稀土金属元素的环烷酸盐溶于汽油中可用作合成戊橡胶工艺中的催化剂，这是中国首创的，又如为净化汽车废气而设计的汽车催化器中，能将一氧化碳和未燃烧尽的碳氢化合物减少到极低的水平，其中所用的催化剂LACOO3，有效地地催化CO、烃类的燃烧，其活性、寿命与铂基催化剂无甚差别，而价格则便宜得多。

镧玻璃

一种具有优良光学性质的镧玻璃，含氧化镧La2O360%，氧化硼B2O340%，具有高的折射率，低的色散和良好的化学稳定性。这种光学玻璃是制造高级照相机的镜头和潜望镜的镜头的不可缺少的光学材料。

玻璃脱色

采用稀土使玻璃脱色的原理涉及到铁的氧化态。玻璃中的二价铁杂质使玻璃显蓝色，它氧化成三价铁后则使玻璃显极浅黄色，颜色淡得多。二氧化铈是很好的玻璃脱色剂，因为铈（Ⅳ）具有强氧化性，能将二价铁氧化成三价铁，而它本身则还原成稳定的铈（Ⅲ），CeO2 Ce2O3都无色。

荧光粉

在彩电的显像管中采用的性能优良的红基色荧光粉，以钇的化合物Y2O2S或Y2O3作基质，以铕Eu3 作激活剂。这种产生出红色基色的荧光粉的使用效果，远远比过去（1964年以前）使用的非稀土硫化物红色荧光粉为好。

各种稀土荧光粉的用途颇广，如用于黑白电视显像管、X射线增感屏、雷达显像管、荧光灯、高压水银灯等。

激光器

稀土在激光器中也应用较多。使用最广的激光工作物质是掺钕钇铝石榴石Y3Al5O12:Nd3 和掺钕玻璃。前苏联曾研制出一种新型激光器——掺Cr3 ，Nd3 的钆钪镓石榴石，其效率比钕激光器高3.5倍。

储氢

在合适的温度和压力下，五镍镧LaNi5合金能吸收氢分子：LaNi5 3H2=LaNi5H6冷却该合金时氢就被吸收，加热时就解吸，这提供了一种安全的储氢方法。

在室温及2.5大气压下，1公斤的LaNi5合金能吸收14克氢，而稍加热即可把储藏的氢完全放出。LaNi5和LaNi5H6的密度分别约为6.4和6.43克/厘米。由此可算得每立方米LaNi5约可吸收储存氢90克之多，而1立方米液氢却不过重71克，可见LaNi5的储氢效率之高（而且还有比液氢安全的优点）。已发现的类似的储氢材料还有CeNi5，LaMg17，La2Ni5Mg13等。这样的储氢材料在利用氢作燃料方面有潜在的应用前景

稀土是元素周期表中15个镧系元系再加上钪和钇共计17个金元素的总称。

稀土的用途十分广泛。只要在一些传统产品中加入适量的稀土，就会产生许多神奇的效果。。稀土钢能显著提高钢的耐磨性、耐磨蚀性和韧性；稀土铝盘条在缩小铝线细度的同时可提高强度和导电率；将稀土农药喷洒在果树上，即能消灭病虫害，又能提高挂果率；稀土复合肥即能改善土壤结构，又能提高农产品产量；稀土元素还能抑制癌细胞的扩散。

由于稀土元素在光、磁、电领域能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能，因而，通过对稀土原料的加工，已形成稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土激光材料、稀土贮氢材料、稀土光纤材料、稀土磁光存储材料、稀土超导材料、稀土原子能材料等一批新型功能材料。这些材料因为无污染、高性能而被称为“绿色材料”，它们已经或将要在电子信息、汽车尾气净化、电动汽车以及空间、海洋、生物技术、生理医疗等领域发挥巨大的作用。

稀土有净化环境的功能。汽车尾气净化催化剂是稀土应用量最大的项目之一。电子信息产业的发展给稀土在高新技术领域应用带来高潮。由于稀土元素具有特殊的电子层结构，可以将吸收到的能量转换为光的形式发出。利用这一特性制成的稀土荧光材料可用于计算机显示器及各种显示屏和荧光灯。以彩电为代表的家电产品广泛应用了稀土的荧光、抛光、永磁、功能陶瓷、玻璃添加剂等多种功能材料，带动了80年代稀土开发应用；90年代以来，以计算机为代表的电子信息产品飞速发展，这些产品除用上述稀土材料外，还有稀土贮氢、磁光、超磁致伸缩等功能材料，直接拉动了世界稀土生产的增长。

以稀土制造的永磁材料，磁性能高出普通永磁材料4到10倍，尤其钕铁硼永磁体是发现磁性能最高的永磁材料，被称为超级磁体和当代永磁之王。由于此类材料具有超乎寻常的功能，使电子信息设备在不断提高性能的同时，也实现了轻、薄、小型化。稀土永磁材料还在各类电机、核磁共振仪器、磁悬浮列车等领域有着精妙的应用，并被确定为电动汽车主发动机的首选材料。有专家预测，未来几年内，如果稀土永磁材料得到良好的应用，仅材料产值就将达35亿美元，其辐射产值将达到数千亿美元。稀土贮氢材料贮存密度大于液氢，体积却只有普通钢瓶的六分之一。应用最为成功的是镍氢电池，与锂离子电池相比，又具备价低、安全性能好的优势，被各国科技和产业界称为“绿色电池”，已大量应用于便携式电器、移动电话等无线电子设备，并可望成为下世纪电动汽车的电源。

主要矿床

中国微山湖

稀土矿是1958-1970年间由原济南地质局和省地质局二队先后进行地质勘探发现的较大规模的稀土矿床，通过勘探，发现矿区内矿三种普通，细小矿肪；有缝即存，信步皆是，在0.85平方公理范围内，已知大小矿脉60多条，经过多年企业井下开采和省地质局二院进一步的详查和普查，探明稀土氧化物储量400多万吨，可采储量255万吨，矿山服务年限100年。矿区属于单一氟碳铈矿，轻稀土类型，其特点是矿石及脉石矿物较简单，稀土矿物以氟碳铈矿为主，矿物含有17种稀土元素，其种镧铈镨钕四种元素稀土总量的98以上。（镧34%，铈为49%，镨4%，钕11%），就稀土质量来讲，微山稀土资源是最优质的。地质储量大，有害物质由浅入深，可选性好，易开采，钛，磷，铁等杂质成份低，精矿产品易于深加工和单一元素分离，广泛用于冶金，光学仪器，石油催化剂，化工，毛纺等行业，尤其适宜冶炼低钛稀土硅铁合金和稀土分离，这是国内外其它稀土矿无法比及的，深受国内外用户和有关专家的青睐和重视。随着科技技术的迅速发展，稀土这种具有神奇功能的工业“维生素”已成为当今尖端科学和高新技术产品不可缺少的材料，并且已广泛应用于工农业生产的各个领域。但是，微山稀土矿自1971年建矿以来，一直靠出售稀土精矿维持局面，即使市场再好，也只能维持生存，不可能有大的发展，也没有抗风险能力，他们缺少精细深加工，只有生产高技术含量，高附加值的稀土深加工系列产品，企业才能长远发展，立于不败之地。如果能在稀土开采，精选，氯化，分离，冶炼，科研，应用上做文章，一定能够对中国新能源利用方面创造一个广阔的天地。山东微山湖稀土有限公司简介公司位于微山县城东南18公里郗山处，西临微山湖，东靠京沪线，南距京杭大运河3公里，104国道横穿矿区，距京福高速公路6公里，离徐州飞机场60公里，水陆交通及通讯工具十分方便。鲁南大煤田和枣庄，韩庄发电厂紧靠矿区，矿区内采用双回供电线路，各类原材料供给充裕，对企业发展有着得天独厚的优势条件。公司下属微山稀土矿，稀土材料公司中，钻探工具厂，实业公司，装饰贸易公司五个经济实体，固定资产5600万元，占地12万平方米，建筑面积1.1万平方米，职工527人，其中各类工程技术人员83人，，稀土精矿3500吨，稀土抛光粉100吨，稀土选矿高级捕收剂100吨，高品位稀土精矿获国家“神龙杯”名优产品奖，产品远销美国，德国，，英国，南韩等国家。

朝鲜

私人企业SRE Minerals宣布在朝鲜发现据称是全球最大储量的稀土矿床，初步评估结果显示潜在矿物总量60亿吨，总计2.162亿吨稀土氧化物，理论上价值达数万亿美元。

SRE Minerals公司已与朝鲜自然资源贸易公司签署一份合资协定，成立名为Pacific Century Rare Earth Mineral Limited的合资公司，注册地在英属维京群岛。该合资公司获得开发稀土矿床的权利，为期25年，经协商同意还可再延长25年。与此同时，SRE公司还获得了建造一座稀土加工厂的权利。

日本

2018年4月10日，日本早稻田大学讲师高谷雄太郎和东京大学教授加藤泰浩等人组成的研究小组宣布，日本最东端的南鸟岛周边海底的稀土资源量超过1600万吨，可供全球使用数百年。