稀 土

一. 什 麼 是 稀 土 ？

稀 土 是 一 組 特 殊 性 質 的 元 素 ， 包 括 門 捷 列 夫 元 素 周 期 表 第 三 副 族(第 III B 族) 中 的 17 個 元 素 ， 它 們 不 是 土 ， 而 是 一 組 典 型 的 金 屬 元 素 。

稀 土 元 素 及 其 化 合 物 具 有 熔 點 高 、 密 度 大 、 導 熱 導 電 率 高 等 特 點 ， 能 產 生 多 種 多 樣 的 電 子 能 級 ， 具 有 特 殊 的 磁 性 、 光 性 以 及 超 導 性 、 環 保 無 毒 性 等 等 許 多 特 殊 的 物 理 、 化 學 性 質 ， 使 其 應 用 範 圍 眾 多 。

稀 土 元 素 正 廣 泛 應 用 於 信 息 、 生 物 、 新 材 料 、 新 能 源 、 空 間 和 海 洋 等 六 大 高 新 科 技 行 業 當 中 ， 是 高 新 技 術 以 及 國 際 尖 端 技 術 必 不 可 少 的 功 能 材 料 ， 是 不 可 缺 少 的 元 素 。 可 以 說 沒 有 稀 土 ， 就 沒 有 高 新 科 技 行 業 。

傳 統 工 業 和 現 代 新 科 技 都 要 用 稀 土 ， 傳 統 工 業 的 冶 金 、 有 色 金 屬 冶 煉 、 石 油 化 工 、 玻 璃 、 陶 瓷 和 家 用 電 器 ， 以 及 現 代 高 新 科 技 的 電 子 設 備 、 電 腦 、 電 機 驅 動 馬 達 、 汽 車 廢 氣 處 理 、 永 磁 材 料 、 納 米 材 料 、 磁 性 記 憶 體 、 光 纖 通 訊 、 超 導 體 及 精 密 光 學 儀 器 等 都 需 要 稀 土 。

二. 各 稀 土 元 素 的 應 用 範 圍 怎 樣 ？

稀 土 的 應 用 現 在 仍 處 於 開 發 階 段 ， 每 年 都 有 新 的 應 用 研 究 成 果 。 現 時 各 稀 土 元 素 的 主 要 應 用 範 圍 大 致 如 下 ：

元 素 名 稱
應 用 範 圍
鑭(La) 製 造 各 種 合 金 材 料 ， 如 飛 機 用 鋁 合 金 等 ； 發 光 材 料 ， 公 路 路 牌 及 路 面 夜 光 石 ； 光 學 玻 璃 ， 如 照 相 機 及 攝 像 機 鏡 頭 ； 光 導 纖 維 ； 高 級 電 容 器 ； 玻 璃 脫 色 劑 以 增 加 強 度 ； 激 光 材 料 ； 瓷 器 用 顏 料 、 光 澤 劑 ； 磁 阻 材 料 ； 貯 氫 材 料 ； 手 提 電 話 電 池 ； 有 機 化 工 產 品 的 催 化 劑 ， 如 光 轉 換 農 用 薄 膜 等 。
鈰(Ce) 生 產 熒 光 粉 ； 光 學 玻 璃 及 防 輻 射 、 防 紫 外 線 ， 如 汽 車 玻 璃 ； 特 種 強 化 玻 璃 添 加 劑 ； 石 油 裂 化 催 化 劑 ； 電 腦 、 焗 爐 、 微 波 爐 及 冷 氣 機 的 電 子 器 件 ； 汽 車 排 氣 淨 化 催 化 劑 ； 塑 料 著 色 ， 用 於 染 料 、 油 墨 和 紙 張 ； 固 體 激 光 器 。
鐠(Pr) 主 要 用 於 玻 璃 、 陶 瓷 和 磁 性 材 料 中 ： 生 產 高 級 陶 瓷 顏 料 ； 石 油 裂 化 催 化 ； 磨 料 拋 光 ； 光 纖 ； 撥 動 手 表 用 的 合 金 ； 製 造 永 磁 體 ， 用 於 各 類 電 子 器 件 和 馬 達 。
釹(Nd) 釹 鐵 硼 永 磁 材 料 ； 汽 車 引 擎 、 汽 車 門 窗 的 自 動 鎖 ； 電 子 業 的 超 導 材 料 ； 手 提 電 話 電 池 ； 電 腦 硬 盤 驅 動 電 機 ； 有 色 金 屬 材 料 ， 廣 泛 用 於 作 航 空 航 天 材 料 ； 短 波 激 光 束 ， 廣 泛 用 於 薄 型 材 料 的 焊 接 和 切 削 ； 醫 療 激 光 器 用 於 摘 除 手 術 或 消 毒 創 傷 口 ； 玻 璃 和 陶 瓷 材 料 的 著 色 以 及 橡 膠 制 品 的 添 加 劑 。
釤(Sm) 用 於 國 防 工 業 等 技 術 領 域 的 高 級 永 磁 材 料 ； 核 能 工 業 的 反 應 控 制 材 料 ； 釤 鈷 系 永 磁 體 ； 陶 瓷 電 容 器 ； 催 化 劑 ； 原 子 能 反 應 堆 的 結 構 材 料 ； 屏 蔽 材 料 。
銪(Eu) 熒 光 粉 ， 彩 色 電 視 及 電 腦 顯 示 的 熒 光 屏 及 三 基 色 熒 光 燈 ； 核 能 工 業 控 制 棒 ； 新 型 X 射 線 醫 療 診 斷 系 統 ， 制 造 有 色 鏡 片 和 光 學 濾 光 片 ； 磁 泡 貯 存 器 件 ； 原 子 反 應 堆 的 控 制 材 料 、 屏 蔽 材 料 和 結 構 材 料 。
釓(Gd) GGG 晶 體 材 料 ； 激 光 儀 器 ； 核 磁 共 振 成 像 儀 ； 特 殊 亮 度 的 示 波 管 和 X 射 線 增 感 屏 ； 磁 泡 記 憶 存 儲 器 ； 固 態 磁 致 冷 材 料 ； 超 導 磁 體 ； 控 制 核 電 站 的 抑 制 劑 ； 釤 鈷 磁 體 的 添 加 劑 ， 提 高 玻 璃 的 穩 定 性 ； 電 容 器 等 。
鋱(Tb) 熒 光 體 的 綠 粉 激 活 劑 ； 高 級 磁 性 材 料 ； 磁 光 貯 存 材 料 、 磁 光 光 盤 、 計 算 機 存 儲 元 件 、 計 算 機 記 憶 晶 片 ； 磁 光 玻 璃 制 激 光 旋 轉 器 、 隔 離 器 和 環 形 器 ； 磁 伸 縮 合 金 ； 聲 納 ； 燃 料 噴 射 系 統 ； 液 體 閥 門 控 制 ； 微 定 位 機 械 致 動 器 ； 太 空 望 遠 鏡 的 調 節 機 械 和 飛 機 機 翼 調 節 器 等 。
鏑(Dy) 原 子 能 工 業 測 定 中 子 能 譜 ； 金 屬 鹵 素 燈 材 料 ； 光 磁 記 錄 合 金 ； 超 級 永 磁 材 料 ， 釹 鐵 硼 系 永 磁 體 的 添 加 劑 ； 激 光 ； 熒 光 粉 激 活 劑 ； 磁 致 伸 縮 合 金 ； 磁 光 存 貯 材 料 ； 鏑 燈 ， 用 於 電 影 、 印 刷 等 照 明 光 源 ； 在 原 子 能 工 業 中 用 來 測 定 中 子 能 譜 或 中 子 吸 收 劑 ； 磁 致 冷 。
鈥(Ho) 熱 核 能 反 應 激 活 劑 ； 醫 療 手 術 激 光 器 ； 鈥 晶 體 ， 激 光 晶 體 ； 金 屬 鹵 素 燈 添 加 劑 ； 磁 致 伸 縮 合 金 的 添 加 元 素 ； 光 纖 、 光 纖 激 光 器 、 光 纖 放 大 器 、 光 纖 傳 感 器 等 光 通 訊 器 件 。
鉺(Er) 發 光 材 料 ； 超 導 材 料 ； 光 導 纖 維 ； 摻 鉺 光 纖 放 大 器 光 學 器 件 ； 激 光 晶 體 ； 用 於 夜 視 鏡 的 紅 外 線 玻 璃 ， 軍 事 用 的 便 攜 式 激 光 測 距 儀 ； 稀 土 玻 璃 固 體 激 光 材 料 ； 眼 鏡 片 玻 璃 ； 結 晶 玻 璃 的 脫 色 和 著 色 。
銩(Tm) X- 光 射 線 ； 超 導 材 料 ； 醫 用 輕 便 X 光 機 射 線 源 ； 便 攜 式 血 液 輻 照 儀 ； 臨 床 診 斷 和 治 療 腫 瘤 ； X 射 線 增 感 屏 用 熒 光 粉 激 活 劑 ； 新 型 照 明 光 源 金 屬 鹵 素 燈 做 添 加 劑 ； 稀 土 玻 璃 激 光 材 料 。
鐿(Yb) 製 造 超 合 金 材 料 ； 熱 屏 蔽 塗 層 材 料 ； 磁 致 伸 縮 材 料 ； 壓 力 測 定 元 件 ； 磨 牙 空 洞 的 樹 脂 基 填 料 ； 埋 置 線 路 波 導 激 光 器 ； 熒 光 粉 激 活 劑 ； 無 線 電 陶 瓷 ； 電 子 計 算 機 記 憶 元 件 ( 磁 泡 ) 添 加 劑 ， 玻 璃 纖 維 助 熔 劑 ； 光 學 玻 璃 添 加 劑 。
鑥(Lu) PET 醫 療 儀 器 探 頭 ， 不 單 可 以 作 一 般 X- 光 及 人 體 橫 切 面 X- 光 之 用 ， 同 時 可 以 進 行 最 新 人 體 細 胞 檢 查 ； 變 色 顯 示 儀 ； 特 種 合 金 制 造 ； 中 子 活 化 分 析 ； 石 油 裂 化 催 化 ； 復 合 功 能 晶 體 ； 激 光 ； 能 源 電 池 ； 熒 光 粉 的 激 活 劑 。
釔(Y) 光 源 體 主 要 材 料 ； 人 造 寶 石 ； 航 空 用 超 級 合 金 ； 鋼 鐵 及 有 色 合 金 的 添 加 劑 ； 陶 瓷 材 料 ； 發 動 機 件 ； 激 光 束 ； 鉆 孔 、 切 削 和 焊 接 ； 石 榴 石 單 晶 片 ； 電 子 顯 微 鏡 熒 光 屏 ； 高 溫 質 子 傳 導 材 料 ； 燃 料 電 池 ； 氣 敏 元 件 ； 原 子 能 反 應 堆 燃 料 的 稀 釋 劑 ； 永 磁 材 料 添 加 劑 ； 電 子 工 業 吸 氣 劑 。
(Pm) 是 從 原 子 能 反 應 堆 用 過 的 鈾 燃 料 中 分 離 出 的 放 射 性 元 素 。
可 作 熱 源 。 為 真 空 探 測 和 人 造 衛 星 提 供 輔 助 能 量 ； 用 於 製 造 電 池 ； 作 為 導 彈 制 導 儀 器 及 鐘 錶 的 電 源 ； 攜 帶 型 X- 射 線 儀 ； 製 備 熒 光 粉 ； 航 標 燈 。
鈧(Sc) 鈧 比 起 釔 和 鑭 系 元 素 來 ， 由 於 離 子 半 徑 特 別 小 ， 氫 氧 化 物 的 鹼 性 也 特 別 弱 ， 分 離 方 法 不 一 樣 ， 故 常 把 它 從 稀 土 元 素 中 分 出 來 。
在 冶 金 工 業 中 ， 用 於 製 造 合 金 的 添 加 劑 ， 以 改 善 合 金 的 強 度 、 硬 度 、 耐 熱 和 性 能 ； 在 電 子 工 業 中 ， 用 作 各 種 半 導 體 器 件 ； 在 化 學 工 上 ， 用 作 酒 精 脫 氫 及 脫 水 劑 ， 生 產 乙 烯 和 用 廢 鹽 酸 生 產 氯 時 的 高 效 催 化 劑 ； 在 玻 璃 工 業 中 ， 可 以 製 造 鈧 的 特 種 玻 璃 ； 在 電 光 源 工 業 中 ， 鈧 鈉 燈 具 有 效 率 高 和 光 色 正 的 優 點 ； 在 化 工 、 冶 金 及 海 洋 學 等 方 面 作 為 示 蹤 劑 使 用 ； 在 醫 學 上 ， 研 究 用 來 醫 治 癌 症 。


三. 稀 土 產 品 可 怎 樣 分 類 ？

稀 土 的 產 品 種 類 很 多 。 主 要 分 為 選 冶 產 品 和 應 用 產 品 。 前 者 指 稀 土 礦 山 和 冶 煉 企 業 生 產 的 稀 土 精 礦 、 單 一 和 混 合 的 稀 土 氧 化 物 、 金 屬 及 其 合 金 、 單 一 及 混 合 稀 土 鹽 類 等 ， 共 計 300 多 個 品 種 、 500 多 個 規 格 。 後 者 指 一 切 含 稀 土 的 制 成 品 ， 如 稀 土 永 磁 體 、 稀 土 熒 光 粉 、 稀 土 拋 光 粉 、 稀 土 微 肥 、 稀 土 激 光 晶 體 、 稀 土 貯 氫 材 料 等 。 一 般 來 說 ， 礦 產 品 ， 初 級 產 品 ( 或 粗 產 品 ) 稱 上 游 產 品 ； 深 加 工 產 品 ( 或 單 一 產 品 、 高 純 產 品 ) 稱 中 游 產 品 ； 應 用 材 料 和 應 用 產 品 ( 或 器 件 ) 稱 下 游 產 品 。
從 稀 土 原 料 直 至 最 終 產 品 分 為 幾 個 階 段 ， 要 經 過 從 原 料 、 材 料 、 器 件 到 產 品 ， 每 一 個 環 節 都 有 其 關 鍵 的 技 術 。 越 接 近 最 終 產 品 ， 其 技 術 含 量 越 高 ， 當 然 附 加 值 也 越 高 。

四. 稀 土 的 藏 量 與 分 佈 如 何 ？

按 美 國 礦 務 部 於 1998 年 的 統 計 ， 全 球 已 勘 察 出 的 可 供 開 採 稀 土 礦 藏 約 四 千 五 百 萬 噸 (REO) ， 其 中 三 千 六 百 萬 噸 (REO) 在 中 國 ， 佔 全 球 儲 量 約 80% 。 亞 於 中 國 的 是 美 國 ， 其 稀 土 礦 藏 約 五 百 五 十 萬 噸 (REO) ， 其 他 地 方 如 印 度 、 澳 洲 、 俄 羅 斯 及 巴 西 等 地 方 亦 有 部 份 稀 土 礦 藏 ， 但 最 新 的 數 據 ， 中 國 佔 全 球 稀 土 量 的 比 例 已 有 所 下 降 。
中 國 的 稀 土 礦 藏 可 粗 略 分 為 北 方 礦 與 南 方 礦 。 北 方 礦 主 要 指 於 內 蒙 古 包 頭 與 鐵 礦 共 生 的 氟 碳 鈰 礦 ， 主 要 含 鑭 、 鈰 、 鐠 及 釹 四 個 輕 稀 土 元 素 ； 而 南 方 礦 以 江 西 及 廣 東 一 帶 的 離 子 吸 附 礦 為 主 ， 可 分 離 出 輕 稀 土 及 中 重 稀 土 各 個 元 素 。 直 至 現 在 只 有 在 中 國 發 現 此 優 質 的 稀 土 礦 。 稀 土 可 開 採 量 若 按 年 產 量 五 萬 噸 (REO) 計 ， 也 可 以 開 採 800 年 以 上 。
中 國 於 稀 土 的 儲 藏 量 和 生 產 量 和 使 用 量 均 佔 世 界 第 一 位 ， 生 產 、 提 煉 乃 至 研 究 開 發 技 術 均 屬 世 界 先 進 水 平 。 稀 土 使 用 量 居 於 第 二 位 和 第 三 位 的 是 美 國 和 日 本 。


耐 火 材 料

一. 什 麼 是 耐 火 材 料 ？

耐 火 材 料 是 指 能 抵 受 高 溫 甚 至 超 高 溫 的 功 能 材 料 ， 廣 泛 應 用 在 各 種 高 溫 熱 工 處 理 設 備 ， 如 煉 鋼 、 玻 璃 、 水 泥 等 窯 爐 。 耐 火 材 料 的 質 量 直 接 影 響 著 窯 爐 的 壽 命 以 及 其 最 終 工 業 產 品 的 品 質 。 耐 火 材 料 由 硅 石 、 白 雲 石 、 石 墨 礦 石 、 鋯 英 砂 、 鎂 砂 、 高 鋁 礦 及 鉻 精 礦 等 各 種 天 然 礦 石 經 各 種 工 藝 技 術 製 煉 而 成 ， 具 有 高 隔 熱 、 高 耐 熱 、 高 強 度 、 高 硬 度 、 體 積 穩 定 性 好 、 抗 氧 化 性 、 復 合 性 優 異 及 耐 磨 、 耐 蝕 等 特 性 。 有 些 耐 火 材 料 更 具 有 高 透 氣 度 、 可 導 熱 及 特 別 堅 硬 等 特 性 。

二. 定 型 耐 火 材 料 及 不 定 型 耐 火 材 料 有 什 麼 分 別 ？

定 型 的 耐 火 材 料 可 壓 成 磚 狀 ， 一 般 應 用 於 建 造 熱 處 理 設 備 ， 如 冶 金 窯 爐 等 。 不 定 型 的 耐 火 材 料 為 耐 火 澆 注 材 料 ， 可 塑 成 任 何 形 狀 ， 適 合 砌 造 不 同 的 高 溫 爐 ， 亦 可 用 於 不 同 的 熱 處 理 爐 的 內 襯 。

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