开发前景光明的稀土应用技术，本文主要内容关键词为：光明论文,稀土论文,应用技术论文,前景论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
镧、铈、镨、钕等17种稀土元素，由于原子结构的特殊，电子能级异常丰富，具有许多优异的光、电、磁等物理特性，加之它们化学性质也十分活泼，能与其他元素组成品种繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素和神奇的材料的宝库”。
稀土的神奇特性，是被人们逐渐认识的。发展到现在，稀土已经应用于冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织染色、皮革揉制和农牧养殖业等传统产业中，并逐渐发展到光、电、磁多功能高科技新材料中。
稀土节能灯
当今世界上流行使用的新型电光源大都与稀土有关，其中使用最多的电光源是稀土三基色荧光灯。所说的三基色是指红、绿、蓝三种荧光粉，都是以稀土元素作为主要成份。稀土三基色荧光粉是世界各国用来生产高效节能灯的主要原材料。真正的稀土三基色节能灯与普通的白炽灯相比节电率高达80％，而且可以获得与日光相近的色温，使得被照物体颜色纯正不失真，其生产过程不污染环境，被公认为当今理想的绿色照明工程。
目前常用的稀土三基色节能灯的外型以紧凑型为主，按灯管造型分为单U、双U、三U、单H、双H、单π、双π等多种类型，也有的做成细管型。稀土三基色节能灯不但高效节能，而使用寿命也比白炽灯高5至8倍。稀土三基色节能灯是世界各国目前大力提倡推广的新型电光源，在欧美和日本等国已取代了白炽灯。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作“绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。
稀土铝导线
稀土元素是铝、镁、锌、铜等有色金属良好的净化剂和变质剂，在冶炼过程中添加千分之几的稀土就可以起到消除有害杂质、细化晶粒和合金化等作用，从而可提高有色金属的使用性能。稀土在铝合金中的作用更为显著，不论是铸造铝合金还是加工铝合金，稀土的加入都起到了改善性能的作用。
在铝导线中加入稀土可以明显地提高电线电缆的综合性能。硅是影响电线导电的主要杂质，而我国的电解铝中含硅最又较高，使得我国以前生产的铝导线导电性能常常达不到国际电工委员会的标准，成为长期困扰我国铝导线行业的一大难题。应用稀土处理铝的冶炼，可使铝液中的硅化物从晶界析出，克服了硅的有害影响，明显地改善了导电性能。同时稀土还能细化晶粒，提高了电线电缆的机械性能和加工性能。我国生产的稀土铝合金制成的电线电缆，不但导电性能略高于国际电工委员会的标准，而且比普通的铝导线的强度提高了20％、抗腐蚀性提高了一倍。
稀土汽车尾气净化剂
机动车是现代化城市的主要交通工具，目前我国的机动车的动力大多是以燃油为主，由于油料燃烧不完全，排出的尾气含有多种有害气体。当空燃比空气过少时，形成“浓缩燃烧”，使燃油中的一氧化碳和碳氢化合物转化不完全。当空燃比空气过多时形成“稀薄燃烧”使燃油中的氮氧化物还原困难。其中的一氧化碳、碳氢化合物，氮氧化物都是有害气体。如果在大、中城市里汽车过于集中使用，汽车尾气不经过净化就会造成严重的空气污染。目前净化汽车尾气主要是采用机前燃油电喷和机后催化转化技术。近年来应用稀土做成汽车尾气催化剂获得成功。
催化转化技术是由催化转化器和催化剂组成，催化转化器是由金属壳箱体、蜂窝陶瓷和减震隔热垫构成。催化剂是由多种金属及氧化物组成，它被均匀地涂覆在蜂窝陶瓷上。催化剂又分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂和稀土与少贵金属催化剂。贵金属催化剂净化效率高，但成本也高。非贵金属催化剂成本低但净化效率也差。而应用稀土代替部份贵重金属制成的催化剂成本低而且能获得满意的净化效果。
出于稀土的特性，使稀土在汽车尾气净化过程中起到了多方面的作用。稀土元素具有独特的储氧功能，可使一氧化碳转化成二氧化碳；稀土元素具有变价特性，可以增加催化剂的活性；稀土元素还可以改善催化剂的抗铅硫中毒性能，提高了催化剂的使用寿命；稀土还可以增加催化剂的热稳定性。所以开发稀土少贵金属的汽车尾气净化剂，是取稀土之长补贵金属贵少之短，生产出具有中国特色的汽车尾气净化剂。
稀土镍氢电池
随着科技的发展和生活水平的提高，电池是人们生活必不可少的用品。人们希望在容量相同的情况下获得重量轻、体积小而且能反复充电寿命长，又无污染的电池。长期以来市场使用的可充电的二次电池以镍镉电池和锂电池为主，但是镍镉电池最大的缺点是所使用的负极材料是毒性很大的金属镉，用过的废电池处理不当会严重污染环境，而且它在充电时有记忆效应。锂电池成本又比较高。
而稀土镍氢电池具有镍镉电池和锂电池所没有的优点，被称作绿色电池。
稀土镍氢电池比镍镉电池的能量密度大1.5至2倍，无论是生产还是使用过程中都无污染，稀土镍合金与镍镉合金性能相近，用稀土镍合金做负极材料在体积、容量、电压上都能达到标准要求。而稀土镍氢电池的价格和安全性能优于锂电池。目前生产的5号稀土镍氢电池的电容量可达到1200毫安小时以上，可反复充电500次以上，并可以实现快速充电，而且没有记忆效应。
当前广泛使用的移动电话、笔记本电脑、收录机、摄像机等都用上了稀土镍氢电池。而今后最大的应用市场是电动自行车和电动汽车。作为绿色电池的稀土镍氢电池，由于它的环保特性，其生产和使用已引起了各国的注意，日本是镍氢电池的最大生产国，约占世界总产量的80％。充分利用我国丰富的稀土资源，扩大生产绿色电池，对环境保护可做出更大贡献。
稀土永磁材料
稀土钕铁硼永磁体，是将稀土金属钕、工业纯铁和硼及其他稀有金属按一定比例经过冶炼、破碎制粉、取向成形、烧结、切割成型、镀膜防腐、充磁等一系列工艺而获得的磁体。它比过去传统的磁体的磁能积高出5至10倍以上，矫顽力也高出10倍。这种磁体被人们称为一代磁王。
稀土永磁体由于它的优越的性能、原材料资源又丰富，使用稀土永磁制成稀土永磁电机不但体积小、重量轻，而且能够达到节能的效果。稀土永磁广泛应用于扬声器上才能实现通讯设备的小型化。由于强大的磁性能使得医用核磁共振成像仪更加清晰。稀土永磁现在已经广泛应用于民用技术和高科技领域，是现代科技必不可少的新型材料。
稀土光致发光材料
物体在紫外线光、太阳光或普通灯光照射后，该物体在黑暗的环境中具有一定的发光性能，这种物体叫光致发光材料。也可叫长余辉发光材料和蓄能发光材料。它们的发光强度和延缓时间的长短与该物体的材质有关。光致发光材料有多种，长见的有长磷光荧光体和稀土长余辉荧光体。长磷光荧光体是用硫化锌与铜制成的荧光体，此种荧光体成本低，但因硫化物性质不稳定有易潮解、抗老化性差、余辉延时时间短等缺点。稀土长余辉荧光体是在铝酸盐荧光体的基础上添加上二价的稀土铕和镝做成的长余辉荧光体，荧光延时可达12个小时以上。
光致发光材料无需电源并可在夜间起到标记作用，它有多种用途，用它可以制成街道路标、楼房门牌标号、消防安全标志、广告牌等。使用稀土长余辉荧光体制成的标记，荧光发光强度高，荧光延时时间长，具有广阔的应用前景。
稀土在钢中的应用
将混合稀土金属按一定的方法加入到钢水中，可以提高钢的某些性能。稀土在钢中有三大作用：1.净化作用。稀土元素与钢水中的氧、硫等有害元素的亲合力，形成稳定的化合物经镇静后上浮。稀土元素与钢水中的氮、氧亲合后形成气体夹杂，这些稀土气体夹杂从钢液中排出，减少了游离氮、氧的有害作用。2.变质作用。稀土与钢水中的硫化物形成球状稀土硫化物，取代了原来的条状硫化物夹杂。稀土可以控制钢中夹杂物的形态，从而提高了钢材韧性和抗疲劳性。3.微合金化作用。稀土在钢水中有一的固熔量，它在晶界的偏聚能抑制硫、磷及低熔点夹杂的晶界的偏析并与这些夹杂形成高熔点的化合物，消除了低熔点夹杂的有害影响。稀土净化和强化了晶界，阻碍了晶间裂纹的形成和扩展，提高了钢材的高温塑性和耐腐蚀性。
利用稀土处理钢液也是属于一种炉外精炼技术。经多年的研究和实践得出使用稀土金属丝的喂丝法是一种简便高效的加入方法。此方法的特点是具有投资少、无污染、稀土利用率高的特点。在钢的铸锭过程中用喂丝机将稀土金属丝连续加入到钢液中，经钢液的自动搅拌使稀土充分与钢水接触，达到净化、变质和合金化的作用。
我国稀土资源丰富，也是一个钢产量排在世界前列的大国，将稀土的资源优势转化为钢材的品质优势，稀土在钢中的应用大有作为。