有色金属中稀土元素的化学分析
稀土就是化学元素周期表中镧系元素
稀土就是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（Rare Earth）。
简称稀土（RE或R）。
稀土的分类】1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。
2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。
稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。
它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。
它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。
【名称由来】17种稀土元素名称的由来及用途镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。
镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。
她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈（Ce） "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。
元素周期表中的稀土元素性质解析
元素周期表中的稀土元素性质解析元素周期表是化学家们对元素进行分类和归纳的重要工具。
在这个表中，稀土元素是一组特殊的元素，它们的性质独特而丰富。
本文将对稀土元素的性质进行解析，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性。
稀土元素是指周期表中镧系和锕系两个连续的元素系列。
它们的原子序数从57到71，以及90到103。
稀土元素的共同特点是外层电子结构比较复杂，容易形成稳定的化合物。
这也是为什么稀土元素在许多领域中都有广泛的应用。
首先，稀土元素在材料科学领域中扮演着重要的角色。
由于稀土元素具有特殊的电子结构，它们可以形成多种不同的化合物，这些化合物具有特殊的物理和化学性质。
例如，稀土元素可以用于制备高温超导材料，这些材料在低温下具有极低的电阻。
此外，稀土元素还可以用于制备磁性材料，这些材料在磁场中表现出强磁性。
因此，稀土元素在电子器件和磁性材料的制备中具有重要的应用价值。
其次，稀土元素在环境科学中也发挥着重要作用。
稀土元素在地球化学循环中扮演着重要角色，它们可以作为地球化学指示物来研究地球的演化和环境变化。
此外，稀土元素还可以用于环境污染的治理。
例如，稀土元素可以用作催化剂，促进有害气体的转化和降解。
因此，稀土元素在环境保护和治理中具有重要的应用潜力。
此外，稀土元素还在生物医学领域中发挥着重要作用。
稀土元素可以用于制备生物标记物和荧光探针，用于生物分析和成像。
例如，稀土元素可以用于制备荧光染料，这些染料在细胞和组织中具有较强的荧光信号，可以用于研究生物分子的定位和功能。
此外，稀土元素还可以用于制备荧光探针，用于疾病的诊断和治疗。
因此，稀土元素在生物医学研究和临床应用中具有广阔的前景。
最后，稀土元素还在冶金工业中发挥着重要作用。
稀土元素可以用于制备高强度的合金材料，这些材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
此外，稀土元素还可以用于改善金属的熔点和流动性，提高金属的冶炼和加工性能。
因此，稀土元素在冶金工业中具有重要的应用价值。
稀土元素与其他金属的合金化研究
稀土元素与其他金属的合金化研究在现代材料科学领域中，稀土元素与其他金属的合金化研究是一个备受关注的重要课题。
稀土元素因其独特的电子结构和化学性质，在与其他金属形成合金时，往往能够赋予合金优异的性能，从而在众多领域展现出巨大的应用潜力。
稀土元素是指元素周期表中原子序数从 57 号至 71 号的镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪和钇，共 17 种元素。
这些元素具有未充满的 4f 电子层结构，这使得它们在与其他金属合金化时能够产生独特的物理、化学和力学性能。
稀土元素与其他金属的合金化过程涉及到复杂的物理化学变化。
在合金化过程中，稀土元素可以通过固溶强化、弥散强化、细晶强化等多种机制来提高合金的性能。
例如，在钢铁中加入少量的稀土元素，可以显著改善钢的韧性、耐磨性和耐腐蚀性。
这是因为稀土元素能够细化钢的晶粒，减少夹杂物的含量，从而提高钢的质量。
在有色金属合金中，稀土元素的作用同样不可小觑。
以铝合金为例，添加稀土元素可以提高铝合金的强度、硬度和耐热性。
稀土元素能够与铝形成稳定的化合物，阻碍位错运动，从而强化合金的力学性能。
在镁合金中，稀土元素的加入可以有效地提高镁合金的耐腐蚀性和高温性能，扩大了镁合金在航空航天、汽车等领域的应用范围。
稀土元素与其他金属的合金化还可以改善合金的磁性、光学和电学性能。
在磁性材料中，如钕铁硼永磁材料，稀土元素的存在是其具有高磁能积和矫顽力的关键。
在光学材料中，稀土元素掺杂的玻璃和晶体具有独特的发光性能，被广泛应用于激光、照明和显示等领域。
在电学材料中，稀土元素合金化的半导体材料具有优异的电学特性，为电子器件的发展提供了新的可能性。
然而，稀土元素与其他金属的合金化研究也面临着一些挑战。
首先，稀土元素的价格相对较高，这在一定程度上限制了其在大规模工业生产中的应用。
因此，如何在保证合金性能的前提下降低稀土元素的用量是一个亟待解决的问题。
其次，稀土元素的化学活性较高，在合金化过程中容易与其他杂质元素发生反应，从而影响合金的性能。
浅谈有色金属中稀土元素的化学分析
作者： 马荧朝
作者机构： 吉林省有色金属地质勘查局六0六队,辽宁通化134002
出版物刊名： 化工管理
页码： 96-96页
年卷期： 2018年 第14期
主题词： 化工生产;稀土元素;有色金属
摘要：延展性、高强度和高熔点是有色金属的重要特性,其被广泛使用在我国的电子、化学、机械、航空、国防建设等产业和领域中。
稀土元素是有色金属中的一种成分,因能够强化晶界,被称为＂工业维生素＂,能够在化工生产中起到强化有色金属结构组织的作用。
下文中,笔者将结合个人从事化工生产与实验的经验,分析稀土元素在化工生产中的作用,阐述稀土元素在不同类型合金金属中的化学分析方法与注意事项,以供同行借鉴与参考。
稀土元素(研)资料课件
供需平衡状况
近年来，全球稀土元素供需状况 总体保持平衡，但未来随着新兴 产业的发展，需求还将继续增长。
市场价格波动
影响因素
稀土元素市场价格波动受多种因素影响，包 括全球供需状况、政策调整、技术进步等。
价格走势
近年来，稀土元素市场价格呈现波动上涨趋势，未 来随着需求的增长，价格仍有上涨空间。
溶剂萃取法
原理
利用不同物质在两种不混溶液体中的溶解度差异，将目标稀土元素从 一种溶剂转移到另一种溶剂中。
步骤
混合、搅拌、分离、回收。
优点
高效、选择性高、操作简便。
缺点
需要大量有机溶剂，可能产生环境污染。
离子交换法
原理 利用离子交换剂与溶液中的离子发生交 换反应，将目标稀土元素留在离子交换
剂上，从而实现分离。 优点
选择性。
润滑油
02
添加稀土元素可改善润滑油的性能，延长润滑油的使用寿命。
高分子合成
03
在合成高分子材料中加入稀土元素，可改善其热稳定性、光稳
定性和力学性能。
玻璃陶瓷
玻璃
添加稀土元素可改变玻璃的透光性、颜色和电学性能，制造出各 种特殊功能的玻璃。
陶瓷
在陶瓷材料中加入稀土元素，可改善其力学性能、热稳定性和电学 性能。
稀土元素(研)资料课 件
目录
CONTENTS
• 稀土元素简介 • 稀土元素提取技术 • 稀土元素在各领域的应用 • 稀土元素的环境影响 • 稀土元素的市场前景 • 我国稀土政策与法规
01 稀土元素简介
定义与特性
定义
稀土元素是指元素周期表中镧系元素 加上钪和钇共17种元素的总称。
我国稀土在铝及其它有色金属中的运用
我国稀土在铝及其它有色金属中的运用摘要：稀土在铝及其它有色金属中的运用早期是在国外进行的。
虽然针对稀土的应用与研究是从上世纪六十年代才正式开始的，但我国针对该领域的快速发展从理论研究到现实运用这一阶段付出了较大工作量，赢得了一定的成就。
本文主要针对我国稀土在铝及其它有色金属中的运用进行探讨分析，提出相应的应用对策，期望以此实现对我国经济发展的促进。
关键词：有色金属；铝；稀土；应用对策前言：稀土具有高化学活性、低电势和特殊的电子壳层排列，能与几乎所有元素相互作用。
在铝及其他有色金属中比较常用到的稀土主要由Ce(铈)、Y(钇)、Sc(钪)，以及La(镧)等组成，通常情况下，会与成核剂、变质剂，以及脱气剂一同加入铝液中，以此实现对熔体的净化，并且能够将其微观结构改善、细化晶粒，有着非常重要的运用意义。
一、稀土在铝及其它有色金属中的作用机理（一）净化作用因为在实际铸造过程中，一旦过多的氧化性夹杂物以及气体等就将带入铸件，会产生针孔、裂纹、夹杂物等缺陷，铝以及其他有色金属的强度将进一步降低。
在铝及其它有色金属中应用稀土，不仅能够减少杂质的出现，而且还可以进一步减少各种有害元素对其造成的危害，具有一定净化作用[1]。
稀土能够和各种有色金属中存在的杂质以及有害元素之间进行反应，产生脱氧、脱硫，以及脱氧脱硫反应，此种反应可以有效减少危害，尽可能避免有色金属被低熔点金属作用所危害，有着稀释以及稳固氢原子的重要效用，进而以此将氢元素危害降到最低，同时，此反应还有着还原氮元素以及艰去氮元素的效果。
（二）变质作用稀土对铝及其他有色金属而言有着十分良好的变质作用[2]。
通常情况下，稀土原子半径要比铝原子半径大，其性质相对活跃。
在铝及其它有色金属中应用稀土的方式除了能够降低各种有害元素的危害以外，还可以与铝及其它有色金属中的合金以及微合金产生一定作用。
如在铝及其它有色金属中具有固溶量及强化作用，针对镍、铁等固溶度较低的金属元素，利用稀土可以表现出微合金化反应的效果，而对于铝、铜等金属则可以表现出一定的核心化反应效果。
稀土元素知识简介
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（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。
稀土金属(rareearthmetals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。
它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)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)。
它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。
名称由来稀土18世纪末叶开始陆续发现，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镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
这些稀土元素的发现，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的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。
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。
过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。
性质应用稀土金属具有可塑性，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。
主要特点稀土元素在地壳中平均含量为165.35×10-6(黎彤，1976)。
稀土元素的特点
稀土元素的特点稀土元素是指周期表中镧系元素和钪、钇两个元素的总称。
稀土元素具有以下特点：1. 稀有性：稀土元素在地壳中的含量相对较低，因此被称为稀土元素。
它们的平均含量约为地壳总量的0.02%，比金、银等贵金属还要稀有。
2. 多样性：稀土元素共有17个，包括镧、铈、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪、铪和锶。
它们具有不同的原子序数、原子量和化学性质，因此在自然界中呈现出多样性。
3. 化学活性：稀土元素的原子结构比较复杂，电子排布有一定的特殊性。
它们在化学反应中表现出较高的化学活性，能够与其他元素形成多种化合物。
这使得稀土元素具有广泛的应用前景。
4. 磁性：稀土元素中的钕、钐和铽具有较强的磁性，被广泛应用于磁性材料的制备中。
这些磁性稀土元素在电子技术、磁记录和磁医学等领域发挥着重要作用。
5. 光学性能：稀土元素中的铒、镓、镧、铽等元素具有较好的光学性能，能够发射出特定波长的光，因此在激光器、荧光粉和光纤通信等领域有广泛应用。
6. 放射性：稀土元素中的一些同位素具有放射性，如镧系元素中的镭和钋。
这些放射性稀土元素在核能、医学诊断和治疗等领域发挥着重要作用。
7. 高温稳定性：稀土元素具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温环境下保持较好的性能。
这使得稀土元素在航空航天、核工程和高温材料等领域有重要应用。
8. 催化性能：稀土元素在化学反应中表现出良好的催化性能，能够加速反应速率和改善反应选择性。
因此，在石油加工、化学工业和环境保护等领域有广泛应用。
总的来说，稀土元素具有稀有性、多样性、化学活性、磁性、光学性能、放射性、高温稳定性和催化性能等特点。
这些特点使得稀土元素在各个领域具有广泛的应用价值。
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有色金属中稀土元素的化学分析
发表时间：2018-12-20T09:25:25.597Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：赵芳
[导读] 摘要：稀土元素作为工业合金的必要元素，其稳定性和结构功能会对合金本身的性能产生很大的影响，为了有效的提高有色金属的使用性能，必须对有色金属中的稀土元素进行化学分析，对其性能进行稳定的控制，本文主要分析了有色金属中稀土元素的作用，并对进一步提有色金属稀土元素的分析和应用进行了阐述。
西藏玉龙铜业股份公司 854000
摘要：稀土元素作为工业合金的必要元素，其稳定性和结构功能会对合金本身的性能产生很大的影响，为了有效的提高有色金属的使用性能，必须对有色金属中的稀土元素进行化学分析，对其性能进行稳定的控制，本文主要分析了有色金属中稀土元素的作用，并对进一步提有色金属稀土元素的分析和应用进行了阐述。
关键词：有色金属；稀土元素；化学分析
有色金属中的稀土元素在化学领域应用广泛，为了提高合金的稳定性和结构功能性，必须要对稀土元素中的各项元素进行化学分析，以进一步提升合金的性能，稀土元素的引入能够降低合金中的氢含量，改变金属的耐高温氧化性和耐腐蚀性提升合金表面张力，通过与金属杂质发生作用，析出的化合物能够有效提升合金的刚度，减少裂缝现象的出现，但是在当前的研究过程当中，稀土元素应用仍然存在着一定的问题需要解决。
一、有色金属中稀土元素的作用
1.稀土元素可以降低氢的含量
当氢融入到液态金属中时，会以原子态的形式在有色金属当中存在，所以为了减少原子形态对有色金属本身产生的影响，必须要引入稀土元素，稀土元素中稀土元素能够有效降低铝和其合金中氢的含量，研究表明通过有色金属中加入适当的稀土元素，能够有效降低轻的含量，减少裂纹的产生，增强有色金属的材料性能，减少工程事故的出现。
2.稀土元素能够改变有色金属中杂质的存在状态
由于有色金属中存在很多杂质，那么利用稀土元素可以充分的与这些杂质金属进行反应，形成不同的化合物，因此改变部分金属的固溶方式，降低金属的电阻率，同时稀土元素和非金属元素能够通过化学反应来形成熔点较高的化合物，细化其中的有色金属晶粒网络结构，形成稳定的高熔点的化合物，进一步提升有色金属的综合性能。
稀土元素与金属杂质发生作用是能够有效的改变产品的库容存在方式，强化合金的效果，稀土元素与金属杂质之间发生的化学反应生成物熔点较高，从而使得机体的整体熔点升高，它能够使得枝晶网络和晶粒网络变细，稀土元素能够有效的降低块状物的存在，添加稀土混合物能够使氧元素和氢元素明显减少，降低合金中杂质的含量。
3.改变金属表面张力
当稀土元素融入合金，是能够有效降低机体表面张力，提高合金的成型性和主导性，对于金属合金性能进行衡量时，通常以金属的成型性和主导性为指标，当适量的稀土元素融入到铝和铝合金中时，可以有效的降低合金表面张力，提升金属的性能，减少金属裂缝现象的出现
4.改变有色金属及合金耐高温氧化和耐腐蚀性
在有色金属中，特别是铝中，通过加入多种混合的稀土，与没有加入稀土的铝相比，在海水中合金的耐腐蚀性和耐高温氧化性都有所增强，由此表明将适当的稀土化合物混入到有色金属合金当中，可以有效的改善金属和合金的耐腐蚀性和耐高温氧化性，以提升合金的性能。
二、有色金属中稀土元素的化学应用
1.铝合金
在铝合金中通过与稀土元素的混合，采用电化学测试方法，将25%的氢氧化钾溶液作为稀土元素化学分析的介质，同时利用金属箔作为辅助性电极进行实验，放置在电化学溶液中，利用丙醇去除电机铝合金表面覆盖的化学反应物，可以发现到稀土元素加入到铝合金中时的活性降低，不易与溶液中的稀土元素发生反应的抗腐蚀性能得到了提升，同时稀土元素能够对铝合金的放电现象进行抑制，使其在强碱笥溶液中具有较好的稳定性。
通过实验可以发现，稀土元素能够有效的强化铝合金的性能，提高铝合金的稳定性，能够对铝合金的综合性能进行全面的提升，并且加入稀土元素以后能够让铝参加化学反应并由此产生氯化合物，这些化合物从铝合金中析出时，能够有效的提高铝合金的纯度和强度，稀土元素能够单独对铝合金起到强化和净化的作用，目前在工业生产中，铝合金稀土元素的化学应用在许多方面都应用广泛。
2.铜合金
在铜合金中，来信元素应用较广其中蓝颜的利用频率较多，它能够提高铜金属的耐腐蚀性，所以可以选择硝酸溶液作为反应溶液，利用点滴的方式来研究稀土元素在铜合金中的反应，利用硝酸溶液进行提纯，在保证试验温度和恒温的状况下获取强度转化膜，利用SEM手段分析转化膜元素的性能，这类合金通常体现为铜离子和镧系元素的共同化合物，耐腐蚀性强，能够有效的保护合金的内部构造不受损坏，实验表明，稀土的添加能够有效的提升合金的耐腐蚀性，特别是铜合金中，对于稀土元素的利用较广，所以在大电流和高压的双重作用下，可采用稀土铜合金来铸造。
3.镁合金
在镁合金中加入适量的稀土元素，可以有效的去除氢氧硫铁等杂质，对熔体具有较好的净化作用，增强镁合金的稳定性，使其具有更高的强度和延展性，当前在我国的汽车和航天事业当中，镁合金应用较广，能够有效的保证生产出来的产品具有较好的稳定性，同时在高温高压化的环境下不易发生反应，镁合金的高延展性为我国汽车和航天事业提供了更好的材料支持，这对于我国航空航天事业的进一步发展也是十分有利的。
4.钨合金
钨合金由于具有较好的耐高温和稳定性，在很多行业当中都有所应用，通过在钨合金当中引入稀土元素可以进一步提升合金的强度和延展性，稀土元素能够进一步细化为元素内部的晶粒，对于钨铜合金的电触头材料，钨铜合金具有较好的耐压性和耐电烧蚀性，但由于结合力较差，或者由于局部性能分布不均匀，容易产生腐蚀事故，针对这种状况，可以将稀土元素适量插入其中，稀土元素深入到合金的内
部，对基本的晶粒进行分散，起到晶粒细化的作用，通过不同形式的添加和不同的添加量，改良性能也会存在不同随着新材料和新技术的不断开发，现代工业对于钨铜合金的质量和性能也有了更高的要求，因此在稀土元素化学分析中，可以有效的提升钨铜合金的稳定性，并且在工业发展当中具有更广阔的应用前景，当前我国的工业生产采用的最为广泛的钨合金中含有大量的镍铁金属元素，这类钨合金抗拉性和弹性较好，延展性也很好，但却没有磁性，因此在一些精密仪器当中有所应用，能通过将稀土元素加入其中，能够细化内部结构组织，进一步提升合金的强度和拉伸性能，通过对稀土元素种类的改变，钨合金的性能也会发生改变，随着稀土元素的不断引入，钨合金的综合性能也有所改善，因此钨合金的复合材料也应用更加广泛。
总之，合金作为一种改良金属，将稀土元素作为改性元素引入其中，能够有效的提升有色金属和合金的强度，并对金属的晶粒进行细化，在实际的生产操作过程当中，将稀土元素加入到合金中能够改良合金性能，提升合金的使用效果，这种改良方法能够有效的提升我国科技制造业发展水平，使合金材料具有更加广阔的发展前景。
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