稀土（Rare earth）是元素周期表中鑭系(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥)15個(gè)元素和21號元素鈧、39號元素釔(共17個(gè)元素)的總稱。自然界中有250種稀土礦。

最早發(fā)現(xiàn)稀土的是芬蘭化學(xué)家加多林（John Gadolin）。1794年，他從一塊形似瀝青的重質(zhì)礦石中分離出第一種稀土“元素”（釔土，即Y2O3）。

因?yàn)?8世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少，當(dāng)時(shí)只能用化學(xué)法制得少量不溶于水的氧化物，歷史上習(xí)慣地把這種氧化物稱為“土”，因而得名稀土。

2024年6月29日，國務(wù)院總理李強(qiáng)簽署國務(wù)院令，公布《稀土管理?xiàng)l例》，自2024年10月1日起施行。

組成元素

根據(jù)稀土原色的物理化學(xué)性質(zhì)的差異性和相似性，以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征，十七種稀土元素通常分為三組。

輕稀土組：鑭、鈰、鐠、釹、钷

中稀土組：釤、銪、釓、鋱、鏑

重稀土組：鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔

已發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上，其中具有工業(yè)價(jià)值的約50～60種，最重要的稀土礦物有氟碳鈰(鑭)礦、獨(dú)居石、磷釔礦、離子吸附型稀土礦、褐釔鈮礦等。

按萃取分離分類：

輕稀土（P204弱酸度萃取）—鑭、鈰、鐠、釹

中稀土（P204低酸度萃取）—釤、銪、釓、鋱和鏑

重稀土（P204中酸度萃取）—鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔

理化性質(zhì)

稀土金屬的光澤介于銀和鐵之間。雜質(zhì)含量對它們的性質(zhì)影響很大，使之物理性質(zhì)常有明顯差異。大多數(shù)稀土金屬具有順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具有更強(qiáng)的鐵磁性；鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性。純稀土金屬導(dǎo)電性好，雜質(zhì)含量越高，導(dǎo)電性越差。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。鑭在6K時(shí)是超導(dǎo)體。鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓顯示其物理性質(zhì)的極大差異。釤、銪、釓的熱中子吸收截面比鎘、硼還大。稀土元素的化學(xué)活潑性很強(qiáng)，能生成極穩(wěn)定的氧化物、鹵化物和硫化物等。在較低的溫度下能與氫、碳、氮、磷及其他元素起作用，除釤、釔、釓之外，都能被腐蝕，并能溶于任何濃度的硫酸、鹽酸，還溶于濃硝酸、堿金屬氯化物溶液。與水作用放出氫氣。

稀土元素通常缺少硫化物和硫酸鹽（只有極個(gè)別的），這說明其具有親氧性。

稀土的硅酸鹽主要是島狀，沒有層狀、架狀和鏈狀構(gòu)造；

部分稀土礦物（特別是復(fù)雜的氧化物及硅酸鹽）呈現(xiàn)非晶質(zhì)狀態(tài)；

稀土礦物的分布，在巖漿巖及偉晶巖中以硅酸鹽及氧化物為主，在熱液礦床及風(fēng)化殼礦床中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主。富釔的礦物大部分都賦存在花崗巖類巖石和與其有關(guān)的偉晶巖、氣水熱液礦床中。

稀土元素由于其原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)和晶體化學(xué)性質(zhì)相近而經(jīng)常共生在同一個(gè)礦物中，即鈰族稀土和釔族稀土元素常共存在一個(gè)礦物中，但這類元素并非等量共存，有些礦物以含鈰族稀土為主，有些礦物則以釔族為主。在已發(fā)現(xiàn)的250多種稀土礦物和含稀土元素的礦物，適合現(xiàn)今選冶條件的工業(yè)礦物僅有10余種。

常見類型

原礦

獨(dú)居石

獨(dú)居石（Monazite）又名磷鈰鑭礦?；瘜W(xué)成分及性質(zhì)：（Ce，La，Y，Th）[PO4]。成分變化很大。礦物成分中稀土氧化物含量可達(dá)50～68%。類質(zhì)同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。獨(dú)居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：單斜晶系，斜方柱晶類。晶體成板狀，晶面常有條紋，有時(shí)為柱、錐、粒狀。

物理性質(zhì)：呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色。具有強(qiáng)玻璃光澤。硬度5.0～5.5，性脆。比重4.9～5.5。電磁性中弱。在X射線下發(fā)綠光。在陰極射線下不發(fā)光。

生成狀態(tài)：產(chǎn)在花崗巖及花崗偉晶巖中；稀有金屬碳酸巖中；云英巖與石英巖中；云霞正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中；阿爾卑斯山脈中；混合巖中；及風(fēng)化殼與砂礦中。

用途：主要用來提取稀土元素。

產(chǎn)地：具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的獨(dú)居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床。最重要的海濱砂礦床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加、南非、馬來西亞、中國、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨(dú)居石的重砂礦床。

獨(dú)居石的生產(chǎn)呈下降趨勢，主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性，對環(huán)境有害。

氟碳鈰礦

化學(xué)成分性質(zhì)：（Ce，La）[CO3]F。機(jī)械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳鈰礦易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：

六方晶系。復(fù)三方雙錐晶類。晶體呈六方柱狀或板狀。細(xì)粒狀集合體。

物理性質(zhì)：黃色、紅褐色、淺綠或褐色。玻璃光澤、油脂光澤，條痕呈白色、黃色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有時(shí)具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下無色或淡黃色，在陰極射線下不發(fā)光 [5]。

生成狀態(tài)：產(chǎn)于稀有金屬碳酸巖中；花崗巖及花崗偉晶巖中；與花崗正長巖有關(guān)的石英脈中；石英─鐵錳碳酸鹽巖脈中；砂礦中。

用途：它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。鈰族元素可用于制作合金，提高金屬的彈性、韌性和強(qiáng)度，是制作噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈、發(fā)動(dòng)機(jī)及耐熱機(jī)械的重要零件。亦可用作防輻射線的防護(hù)外殼等。此外，鈰族元素還用于制作各種有色玻璃。

磷釔礦

化學(xué)成分及性質(zhì)：Y[PO4]。成分中Y2O 361.4%，P2O5 38.6%。有釔族稀土元素混入，其中以鐿、鉺、鏑、釓為主。尚有鋯、鈾、釷等元素代替釔，同時(shí)伴隨有硅代替磷。一般來說，磷釔礦中鈾的含量大于釷。磷釔礦化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：四方晶系、復(fù)四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀。

物理性質(zhì)：黃色、紅褐色，有時(shí)呈黃綠色，亦呈棕色或淡褐色。條痕淡褐色。玻璃光澤，油脂光澤。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。

生成狀態(tài)：主要產(chǎn)于花崗巖、花崗偉晶巖中。亦產(chǎn)于堿性花崗巖以及有關(guān)的礦床中。在砂礦中亦有產(chǎn)出。 用途：大量富集時(shí)，用作提煉稀土元素的礦物原料。

鑭釩褐簾石

日本山口大學(xué)、愛媛大學(xué)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組發(fā)表一份公報(bào)說，他們在三重縣發(fā)現(xiàn)了一種含有稀土的新品種礦物。稀土在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展高新技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中具有“點(diǎn)石成金”的作用。而新礦物是2011年4月在三重縣伊勢市的山中發(fā)現(xiàn)的，它是含有稀土鑭和稀有金屬釩的一種特殊褐簾石。2013年3月1日，這種礦物被國際礦物學(xué)協(xié)會(huì)認(rèn)定為新礦物，并被命名為“鑭釩褐簾石”。

相關(guān)化合物

碳酸鹽和氯化物是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級產(chǎn)品，一般地說，當(dāng)前有兩個(gè)主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品。

一是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進(jìn)入水溶液，稱之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來，過濾后即得碳酸稀土。

另一種工藝叫燒堿法工藝，簡稱堿法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥?，把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿，然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土。

磷礦稀土

自然界的稀土元素有相當(dāng)大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由于稀土的離子半徑（0.848～0.106nm）與 Ca2 （0.106nm）很接近，稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦巖中。世界磷礦總儲(chǔ)量約為1000億噸，稀土平均含量為0.5‰，估計(jì)世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。針對礦中稀土含量低及其賦存狀態(tài)特殊等特點(diǎn)，國內(nèi)外已經(jīng)開展了多種回收工藝研究，可分為濕法和熱法：

濕法中，根據(jù)分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法。從磷化工過程回收稀土有多種，均和磷礦加工方式密切相關(guān)。

熱法生產(chǎn)過程中，稀土主要進(jìn)入硅酸鹽熔渣中，可采用大量鹽酸或硝酸分解浸出，過濾除去硅石后，再采用TBP等萃取回收稀土，稀土回收率可以達(dá)到60%。

混合稀土

由稀土礦中提取出含有鑭、鈰、鐠、釹及少量釤、銪、釓混合的氧化物或氯化物，經(jīng)熔鹽電解制出的金屬混合物。稀土總量大于98%，鈰大于48%的輕稀土。

工業(yè)制備方法

選礦

選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，采用不同的選礦方法，借助不同的選礦工藝，不同的選礦設(shè)備，把礦石中的有用礦物富集起來，除去有害雜質(zhì)，并使之與脈石礦物分離的機(jī)械加工過程。

當(dāng)前中國和世界上其它國家開采出來的稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至有的更低，為了滿足冶煉的生產(chǎn)要求，在冶煉前經(jīng)選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開，以提高稀土氧化物的含量，得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦。稀土礦的選礦一般采用浮選法，并常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。

內(nèi)蒙古白云鄂博礦山的稀土礦床，是鐵白云石的碳酸巖型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物（除氟碳鈰礦、獨(dú)居石外，還有數(shù)種含鈮、稀土礦物）。采出的礦石中含鐵30%左右，稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎后，用火車運(yùn)至包頭鋼鐵集團(tuán)公司的選礦廠。選礦廠的任務(wù)是將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機(jī)上磨礦分級，再用圓筒磁選機(jī)選得62～65