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稀土元素及其在涂料工业中的应用 陈秀云 一 概况 稀土元素又称稀土金属 是稀有元素中的一类 稀土元素包括钪 钇和镧系元素,共有钪 钇 镧 铈 镨 钕 钜 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥十七种元素 自从1794 年发现钇土到 1945 年分离出最后一个稀土元素钜共经历了 150 多年,跨越了三 个世纪 然而稀土化学的发展和稀土元素的应用是最近数十年的事 自二十世纪40 年代 后,原子能工业的迅速发展促进了稀土元素的研究工作,50年代稀土元素的分离技术进步很 快,60 年代后稀土元素的应用得到蓬勃的发展 现在,稀土元素的应用范围已扩展到科学技 术的各个方面,尤其是在近代一些新功能材料的研制和应用中已成为不可缺少的原料 稀土元素的化学性质很活泼,可制成多种有用的稀土化合物,例如有稀土氧化物 稀土卤化物 稀土磷酸盐 稀土硫酸盐 稀土羧酸盐 稀土硝酸盐 稀土碳酸盐 稀土钒酸盐 稀土釉 料盐 稀土铬合物等 稀土元素还具有优良的物理性质,例如它的光学 电学和磁学性质使 它成为举世瞩目的 极待开发的新材料宝库 我国的稀土矿藏资源得天独厚,主要分布在内蒙古 江西 青海 福建 陕西 广西 四川 等地 现已探明仅内蒙古白云鄂博矿区的稀土氧化物储量即达1 亿吨左右 据报道我国稀土 矿源占世界储量的 70 80% 我国的稀土资源与国外相比,不仅储量大,而且分布广 矿种 全 类型多 这为我国的稀土工业 稀土科研及应用提供了优越的条件 我国应大力开发 和研制国内外市场紧缺的具有特种功能的稀土高新科技材料和产品,变资源优势为产业优 势 本文主要阐述稀土元素及其化合物的应用,特别是在涂料工业中的应用 二 国内外开发应用现状 国外对稀土元素的开发与应用很重视 早在1930 年以前就用ThO2 和CeO2制成白炽灯纱 罩 用稀土制打火石 用稀土氧化物制弧光灯碳极的芯子 到60年代以后稀土元素的应用 更广,例如镧用于制造玻璃 铈用于玻璃的脱色和抛光 镨和钕用于玻璃着色 铕用于制造 荧光粉 钐用于制磁性材料等 特别是在近二 三十年中 国外对稀土元素的研究和应用 蓬勃发展,稀土元素在冶金 化工以及新型功能材料中的应用广泛 在这二 三十年,我国对 稀土元素的研究及应用也取得了较大的进展 目前稀土元素已取得的主要应用归纳如下 1.在冶金工业中的应用 稀土元素在冶金工业中的用量很大,约占稀土总用量的三分之一,主要是用于钢铁工业 在炼钢中使用的稀土为混合稀土金属或稀土硅铁合金 稀土加入钢水中可起脱硫脱氧改变 夹杂物形态的作用,从而可提高钢材的可塑性 韧性等物理性能等 还发现钢中的适量稀土 金属对焊缝与基体金属的氢致裂纹有明显的抑制作用 近几年我国对稀土在钢中的应用研 究进展较快 目前用稀土处理的钢种有40 多种,例如有汽车冲压部件用钢 齿轮用钢 耐热 钢 弹簧钢等 稀土在铸铁中的应用主要是作石墨球化剂(稀土镁铁合金 稀土镁硅铁合金 稀土镁钙硅 铁合金等) 形核剂和对有害元素的控制剂,从而提高铸造性能 改善铸件的机械性能 稀 土铸铁在国内发展较快,主要用于钢锭模 轧辊 铸管和异型件四个方面 稀土在有色合金中广泛应用,能改善其物理机械性能 应用最多的是铝 镁 铜三个合金系 列 2.在石油催化裂化中的应用 石油裂化工业中使用的稀土主要是用于制造稀土分子筛裂化催化剂 稀土分子筛裂化催化剂 的活性高 选择性好 汽油的生产率高,因而在国内外都受到重视 稀土在这方面的用量很 大 国产稀土催化剂质量已达国际水平 除满足国内需要外,还有部分出口 稀土裂化催化 剂一般采用混合氯化稀土与钠型 -型分子筛进行交换制得 3.在玻璃工业中的应用 稀土在玻璃工业中的应用主要有三点,玻璃着色剂 玻璃脱色剂 制造特殊性能玻璃 稀土 玻璃着色剂主要采用钕 镨和铒的氧化物,还可配合氧化铈使用 脱色剂一般采用二氧化铈 氧化钕 制造特种玻璃例如可用铈或镧等稀土 4.在陶瓷工业中的应用 在陶瓷和瓷釉中添加稀土可以减少釉的破裂性并使其具有光泽 稀土用作陶瓷颜料, 目前研 究最多的是以氧化锆 氧化硅为基质的镨黄颜料,其次还有以Al2O3 和SiO2 为基质的铈钼黄 及铈钨黄黄色颜料 其他的稀土颜料有紫罗兰色颜料(Nd2O+Al2O2+B2O3) 绿色颜料( 由钒 锆盐与镨黄制成) 红色颜料( 由氧化铈和氧化镨为着色剂,加于ZrO2