稀土金属的综合利用
化学先生 / 2019-05-18
如果你有打火机，只要用大拇指把打火机上的可动部分一按，“味嚓”一声，小转轮底下进出了火花，就把汽油灯芯或可燃气体给点着了。
打火机打火，关键在于金刚砂转轮底下的那一小块打火石。打火石不是普通的石头，而是一种稍加摩擦或打就很容易氧化并发火燃烧的金属，是一种用钢、等稀土金属与铁的合金制成的。这种发火合金现在已被广泛地应用到曳光弹子弹和点火装置以及其他军事设施上。
讲到稀土金属，前面已经说过成员可真不少，总共17个，被称为“稀土十七姊妹”。
稀土金属大都有一副朴素的银灰色的外表，只有少数几种呈淡黄色或浅蓝色。它们的外貌相像，化学性质相似，所以在矿物中经常共生在一起，只有钪是例外。从1794年芬兰人加多林在1种不寻常的黑色矿石一一硅铍钇矿中分离出第一种稀土金属钇，到1947年美国人马林斯基等从铀的裂变产物中找到钷，其间经历150多年，才终于把稀土家族的全部成员找齐。
从发现到应用还有一个相当长的时期。钇、铈、等少数几种稀土金属到20世纪50年代，其余多数稀土金属到20世纪60年代，才开始进行工业性生产。即使到今天，我们还很少有机会看到单一的纯稀土金属。工业上往往直接利用混合稀土金属，也就是包含有多种稀土金属的合金。
稀土金属的用途日广，用量增大，越来越成为我们生产和生活中的得力助手。
稀土十七姊妹”的化学性质活浚，几乎能同所有的元素起作用。在电真空技术中，混合稀土金属和铝、钍的合金用作电子管的消气剂，清除里面的残余气体，提高电子管的真空质量。
稀土金属的光谱非常丰富，而且能量分布均匀，可以得到强度很高、颜色非常匀称的弧光。电器工业用稀土金属的各种氟化物(主要是氟化铈)制造碳弧电极，用到探照灯、弧光灯和彩色电视等方面，灯的亮度增强，发光时间持久。
稀土金属的化合物是极重要的发光材料。它们以某种方式吸收外界的能量，然后把它转化成为光发射出来。单一的高纯稀土氧化物如氧化钇、氧化、氧化、氧化、氧化铽等，可以制成各种荧光体，广泛应用到彩色电视机、彩色和黑白大屏幕投影电视、航空显示器、X射线增感屏等方面，同时也可用来制作超短余辉材料、各种灯用荧光粉等。
日光灯是于家万户不可缺少的光源，它省电，发光效率高，但也有不足，主要是显色性差，灯光下看物体白淡淡的。如果采用稀土三基色(红、绿蓝)荧光粉，并按一定配比涂在灯管上，那么发光效率就可以更高，节电25％，而且显色性好，能够充分显示被照物体的本来颜色，光线柔和，对保护视力也大有好处。
一台彩色电视机就用上了五种稀土金属:电视机的玻壳里含有氧化敏，玻壳要用氧化钕抛光，氧化钪被用作彩色显像管里电子枪上的阴极，荧光屏上的红色荧光粉是钇和销的氧化物。这种荧光粉的发光效率高，色彩鲜艳稳定，能使图像亮度增强40％。
此外，稀土发光材料还被用做投影电视白色荧光粉、超短余解辉荧光粉其他各种灯用荧光粉、X射线增感屏用荧光粉等。用于X射线增感屏的稀土荧光粉，可使增感倍数达到5倍之多，这不仅大大降低了X射线剂量，减少了它对人体的危害，而且还能节约能源，延长X射线管的使用寿命，有利于有关设备的小型化。
人们从60年代起就开始认识到稀土金属的催化性能。裂化是石油的化学加工过程，目的是把石油的大分子裂解成更多的小分子，也就是以重质油品为原料，制得较轻较贵重的油品(如汽油)。这个过程在催化剂的作用下可以进行得更快更有效。过去石油催化裂化都用合成硅酸铝作催化剂，1962年，人们研制出一种稀土分子筛催化剂来逐步代替它，与原来的催化剂相比，稀士分子筛催化剂的活性高，寿命长，处理能力提高24％，汽油产率增长13％，还能改善所产汽油的质量。
直到现在，石油化工仍然是稀土金属的主要用户之一。除了把铈族混合稀土氯化物和富铜稀土氯化物制备的微球分子筛，用于石油的催化裂化过程外，稀土催化还可以用到其他各个方面，比如硫酸铈是氧化一氧化硫的催化剂，氯化铈是聚酯生产的催化剂，硝酸铈是合成耐纶、人造羊毛的催化剂。一种稀土金属错、敏的催化剂已用到合成橡胶的生产上，化肥生产过程中也要用到稀土催化剂。
近些年来，稀土金属还在消除公害、防止污染方面初显身手。比如，稀土化合物可以用来有效地清除工业废水里的磷酸盐、氟化物等杂质。某些稀土金属与另外一些金属的复合氧化物，可以用于净化气体，一个典型的例子是把例铜锰氧化物制成催化剂，用到汽车排气系统中，它能催化一氧化碳和碳氢化合物在较高温度下氧化，变成二氧化碳和水，使一辆汽车即使行驶万里也不冒一缕黑烟，既减轻了大气污染，又节省了汽油消耗。
在油漆、颜料、纺织、化学试剂、照相药品等生产部门，稀土金属的化合物也得到了广泛的应用。在日常使用的各种塑料制品的生产中，加进适量的稀土化合物，不仅可防止塑料制品的老化，且能提高它们的耐磨、耐热、耐酸性能。稀土化合物用于皮革和毛线的染色，对皮革具有去臭、防腐、防蛀、防酸的效果，着色牢固，日晒雨淋也不易褪色;对毛线则有增强光泽和鲜艳度的功能，穿在身上蓬松柔软而不起球。
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