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漫 谈 稀 土
袁忠信

      稀土元素般指的是元素周期表中原子序数从57到71的15个元素,其中铕以前的元素原子量较轻,一般称作轻稀土元素,铕以后的元素原子量较重,叫作重稀土元素。原子序数39的钇,虽然原子量相对轻得多,但因其化学性质和地球化学性质与重稀土元素近似,在自然界常与重稀土元素共同产出,常被归入重稀土之列。此外,国内有的学者也把原子序数为21的钪归入重稀土。
      稀土按字面容易被理解为稀少的土,其实它们在地壳中的含量并不少。
      稀土用途广泛,除冶金铸铁、玻璃陶瓷、石油化工、磁性材料等大宗用途外,在发热、发光、激光、超导以及阴极发射等高新技术材料领域应用发展很快。高新技术方面的应用目前尽管量还小,但发展前途很大。国外只有一些实验室在研究,而我国在这方面的研究成果显著,已大量用于农业增产实践。对于粮食、油料、水果、蔬菜和绵麻等经济作物,增产幅度可达5~10%。试验表明,适当使用稀土不会对环境和农产品质量产生不良影响。
自然界的稀土矿物和含稀土的矿物有好几百种。内生矿床中稀土矿物经常与含易挥发元素和碱金属元素的脉石矿物共生,如云母、方解石、重晶石、碱性角闪石等。矿床学家认为,在内生成矿作用中,稀土多半是易挥发元素和碱金属元素结合,从地下深处,甚至地幔,呈流动状态被带上来的。它们进入上部一个新的有利的物理化学环境后,由于条件改变,开始分解、沉淀,最终富集成矿。
      知道了稀土矿物常与哪些矿物共生,也就对有稀土的岩石有了大致的了解。稀土矿物和与其共生的造岩矿物具有相同或近似的形成历史,含矿岩石常可作为找寻稀土矿的直接标志。内生矿床中,多是火成岩。
在外生成矿作用中,稀土矿物中的独居石和磷钇矿是最能抗风化、耐磨蚀的矿物。它们从岩石解离出来后,能在河流中长距离运移而不解体,最后被带到海中形成层状或似层状的海滨砂矿。沿海地带海湾的形状,海岬、沙堤的位置等常常决定了这些层状矿的位置和产状。
      对外生稀土矿床,不能不提到风化壳离子吸附型矿床,它是我国独立研究,在世界上最早开发的矿床类型。稀土矿物中极不稳定的矿物是稀土的氟碳酸盐一氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳钙钇矿等。在我国南方湿热气候条件它们很容易风化,矿物会完全解体,游离出来的稀土呈阳离子状态,随地下水向下淋移并富集。最后,这些稀土阳离子被表面带负电荷离子的黏土矿物吸附,形成今日的风化壳稀土离子吸附型矿床。这类矿床由于矿石疏松,从矿石回收稀土的方法简便,开矿成本低,经济效益大。

 

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