❶ 鈣鈦礦型太陽能電池是什麼原理
飛秒檢測發現鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作回為吸光材料的太陽能答電池，即是將染料敏化太陽能電池中的染料作了相應的替換。在這種鈣鈦礦結構（，圖1）中，A一般為甲胺基，和也有報道；B多為金屬Pb原子，金屬Sn也有少量報道；X為Cl、Br、I等鹵素單原子或混合原子。目前在高效鈣鈦礦型太陽能電池中，最常見的鈣鈦礦材料是碘化鉛甲胺（），它的帶隙約為1.5 eV。
在接受太陽光照射時，鈣鈦礦層首先吸收光子產生電子-空穴對。由於鈣鈦礦材激子束縛能的差異，這些載流子或者成為自由載流子，或者形成激子。而且，因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴散距離和壽命較長。例如，的載流子擴散長度至少為100nm，而的擴散長度甚至大於。這就是鈣鈦礦太陽能電池優異性能的來源。
❷ 高中化學競賽考試范圍
全國高中化學競賽大綱
說明：
1. 本基本要求旨在明確全國初賽和決賽試題的知識水平，作為試題命題的依據。本基本要求不涉及國家隊選手選拔的要求。
2. 現行中學化學教學大綱、新近發布的普通高中化學課程標准實驗教科書（A1-2，B1-6）及高考說明規定的內容均屬初賽要求。具有高中文化程度的公民的常識以及高中數學、物理、生物、地理與環境科學等學科的基本內容（包括與化學相關的我國基本國情、宇宙、地球的基本知識等）也是化學競賽的內容。初賽基本要求對某些化學原理的定量關系、物質結構、立體化學和有機化學作適當補充，一般說來，補充的內容是中學化學內容的自然生長點。
3. 決賽基本要求是在初賽基本要求的基礎上作適當補充。
4. 全國高中學生化學競賽是學生在教師指導下的研究性學習，是一種課外活動。課外活動的總時數是制定競賽基本要求的重要制約因素。本基本要求估計初賽基本要求需40單元（每單元3小時）的課外活動（註：40單元是按高一、高二兩年約40周，每周一單元計算的）；決賽基本要求需追加30單元課外活動（其中實驗至少10單元）（註：30單元是按10、11和12月共三個月約14周，每周2～3個單元計算的）。
5. 最近三年同一級別競賽試題涉及符合本要求的知識自動成為下屆競賽的要求。
6. 本基本要求若有必要做出調整，在競賽前三個月發出通知。新基本要求啟用後，原基本要求自動失效。
初賽：
1. 有效數字。在化學計算和化學實驗中正確使用有效數字。定量儀器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）測量數據的有效數字。運算結果的有效數字。
2. 氣體。理想氣體標准狀態。理想氣體狀態方程。氣體密度。分壓定律。氣體相對分子質量測定原理。氣體溶解度（亨利定律）。
3. 溶液。溶液濃度。溶解度。溶液配製（按濃度的精確度選擇儀器）。重結晶及溶質/溶劑相對量的估算。過濾與洗滌(洗滌液選擇、洗滌方式選擇)。溶劑（包括混合溶劑）。膠體。
4. 容量分析。被測物、基準物質、標准溶液、指示劑、滴定反應等基本概念。酸鹼滴定的滴定曲線（酸鹼強度、濃度、溶劑極性對滴定突躍影響的定性關系）。酸鹼滴定指示劑的選擇。高錳酸鉀、重鉻酸鉀、硫代硫酸鈉、EDTA為標准溶液的基本滴定反應。分析結果的計算。分析結果的准確度和精密度。
5. 原子結構。核外電子運動狀態: 用s、p、d等來表示基態構型（包括中性原子、正離子和負離子）核外電子排布。電離能、電子親合能、電負性。
6. 元素周期律與元素周期系。主族與副族。過渡元素。主、副族同族元素從上到下性質變化一般規律；同周期元素從左到右性質變化一般規律。原子半徑和離子半徑。s、p、d、ds、f-區元素的基本化學性質和原子的電子構型。元素在周期表中的位置與核外電子結構（電子層數、價電子層與價電子數）的關系。最高氧化態與族序數的關系。對角線規則。金屬性、非金屬性與周期表位置的關系。金屬與非金屬在周期表中的位置。半金屬。主、副族重要而常見元素的名稱、符號及在周期表中的位置、常見氧化態及主要形態。鉑系元素的概念。
7. 分子結構。路易斯結構式（電子式）。價層電子對互斥模型對簡單分子（包括離子）幾何構型的預測。雜化軌道理論對簡單分子（包括離子）幾何構型的解釋。共價鍵。鍵長、鍵角、鍵能。σ 鍵和π 鍵。離域π 鍵。共軛（離域）的一般概念。等電子體的一般概念。分子的極性。相似相溶規律。
8． 配合物。路易斯酸鹼的概念。配位鍵。重要而常見的配合物的中心離子（原子）和重要而常見的配體（水、羥離子、鹵離子、擬鹵離子、氨分子、酸根離子、不飽和烴等）。螯合物及螯合效應。重要而常見的絡合劑及其重要而常見的配合反應。配合反應與酸鹼反應、沉澱反應、氧化還原反應的聯系（定性說明）。配合物幾何構型和異構現象基本概念。配合物的雜化軌道理論。八面體配合物的晶體場理論。Ti(H2O)63+的顏色。
9． 分子間作用力。范德華力。氫鍵。其他分子間作用力的一般概念。
10. 晶體結構。晶胞。原子坐標。晶格能。晶胞中原子數或分子數的計算及與化學式的關系。分子晶體、原子晶體、離子晶體和金屬晶體。配位數。晶體的堆積與填隙模型。常見的晶體結構類型，如NaCl、CsCl、閃鋅礦（ZnS）、螢石（CaF2）、金剛石、石墨、硒、冰、乾冰、尿素、金紅石、鈣鈦礦、鉀、鎂、銅等。
11. 化學平衡。平衡常數與轉化率。弱酸、弱鹼的電離常數。溶度積。利用平衡常數的計算。熵的概念。
12. 離子方程式的正確書寫。
13. 電化學。氧化態。氧化還原的基本概念和反應的書寫與配平。原電池。電極符號、電極反應、原電池符號、原電池反應。標准電極電勢。用標准電極電勢判斷反應的方向及氧化劑與還原劑的強弱。電解池的電極符號與電極反應。電解與電鍍。電化學腐蝕。常見化學電源。pH、絡合劑、沉澱劑對氧化還原反應影響的定性說明。
14. 元素化學。鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛、硼、鋁。鹼土金屬、鹼金屬、稀有氣體。鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過渡元素氧化態。氧化物和氫氧化物的酸鹼性和兩性。常見難溶鹽。氫化物的基本分類和主要性質。常見無機酸鹼的形態和基本性質。水溶液中的常見離子的顏色、化學性質、定性檢出（不使用特殊試劑）和分離。制備單質的一般方法。
15. 有機化學。有機化合物基本類型——烷、烯、炔、環烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、醯胺、硝基化合物、磺酸的系統命名、基本性質及相互轉化。異構現象。C=C加成。馬可尼科夫規則。C=O加成。取代反應。芳香烴取代反應及定位規則。芳香烴側鏈的取代反應和氧化反應。碳鏈增長與縮短的基本反應。分子的手性及不對稱碳原子的R、S構型判斷。糖、脂肪、蛋白質。
16. 天然高分子與合成高分子化學初步知識。
決賽：
本基本要求在初賽要求基礎上增加下列內容，不涉及微積分。
1. 原子結構。四個量子數的物理意義及取值。單電子原子軌道能量的計算。S、p、d原子軌道圖像。
2. 分子結構。分子軌道基本概念。定域鍵鍵級。分子軌道理論對氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的結構和性質的解釋。一維箱中粒子能級。超分子基本概念。
3. 晶體結構。點陣的基本概念。晶系。宏觀對稱元素。十四種空間點陣類型。
4. 化學熱力學基礎。熱力學能（內能）、焓、熱容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、標准熵及有關計算。自由能變化與反應的方向性。吉布斯-亥姆霍茲方程及其應用。范特霍夫等溫方程及其應用。標准自由能與標准平衡常數。平衡常數與溫度的關系。熱化學循環。熱力學分解溫度（標態與非標態）。相、相律和相圖。克拉貝龍方程及其應用(不要求微積分)。
5. 稀溶液通性（不要求化學勢）。
6. 化學動力學基礎。反應速率基本概念。反應級數。用實驗數據推求反應級數。一級反應積分式及有關計算（速率常數、半衰期、碳-14法推斷年代等等）。阿累尼烏斯方程及計算（活化能的概念與計算；速率常數的計算；溫度對速率常數影響的計算等）。活化能與反應熱的關系。反應機理一般概念。推求速率方程。催化劑對反應影響的本質。
7. 酸鹼質子理論。緩沖溶液。利用酸鹼平衡常數的計算。溶度積原理及有關計算。
8. Nernst方程及有關計算。原電池電動勢的計算。pH對原電池的電動勢、電極電勢、氧化還原反應方向的影響。沉澱劑、絡合劑對氧化還原反應方向的影響。
9. 配合物的配位場理論的初步認識。配合物的磁性。分裂能與穩定化能。利用配合物的平衡常數的計算。絡合滴定。軟硬酸鹼。
10. 元素化學描述性知識達到國際競賽大綱三級水平。
11. 自然界氮、氧、碳的循環。環境污染及治理、生態平衡、綠色化學的一般概念。
12. 有機化學描述性知識達到國際競賽大綱三級水平(不要求不對稱合成,不要求外消旋體拆分)。
13. 氨基酸、多肽與蛋白質的基本概念。DNA與RNA。
14. 糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纖維素與澱粉。
15. 簡單有機化合物的系統命名。
16. 有機立體化學基本概念。構型與構象。順反異構（trans-、cis-和Z-、E-構型）。手性異構。endo-和exo-。D,L構型。
17. 利用無機和有機的基本反應對簡單化合物的鑒定和結構推斷。
18. 有機制備與有機合成的基本操作。電子天平。配製溶液、加熱、冷卻、沉澱、結晶、重結晶、過濾（包括抽濾）、洗滌、蒸發濃縮、常壓蒸餾與迴流、傾析、分液、攪拌、乾燥。通過中間過程檢測（如pH、溫度、顏色等）對實驗條件進行控制。產率和轉化率的計算。實驗室安全與事故緊急處置的知識與操作。廢棄物處置。儀器洗滌和乾燥。實驗工作面的安排和整理。原始數據的記錄。
19. 常見容量分析的基本操作、基本反應及分析結果的計算。容量分析的誤差分析。
20. 分光光度法。比色分析。
❸ 稀土指的是什麼
稀土就是化學元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)，以及與鑭系的15個元素密切相關的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。
名稱由來和分類
稀土[xītǔ]一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現，當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
編輯本段概述
日本是稀土的主要使用國，目前中國出口的稀土數量居全球之首 稀土作為許多重大武器系統的關鍵材料，美國幾乎都需從中國進口（某些程度上是戰略的儲備）。 稀土是中國最豐富的戰略資源，它是很多高精尖產業所必不可少原料，中國有不少戰略資源如鐵礦等貧乏，但稀土資源卻非常豐富。 在當前，資源是一個國家的寶貴財富，也是發展中國家維護自身權益，對抗大國強權的重要武器。中國改革開放的總設計師鄧小平同志曾經意味深長地說：「中東有石油，我們有稀土。」稀土是一組同時具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料， 是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,同時也對改造某些傳統產業， 如農業、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛, 可以使用稀土的功能材料種類繁多， 正在形成一個規模宏大的高技術產業群, 有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。有「工業維生素」的美稱。
稀土及材料 (15張)
編輯本段稀土用途
在軍事方面
稀土有工業「黃金」之稱，由於其具有優良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。比如大幅度提高用於製造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用於軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰後幾次局部戰爭中壓倒性控制，以及能夠對敵人肆無忌憚地公開殺戮，正緣於稀土科技領域的超人一等。
在冶金工業方面
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，並可以改善鋼的加工性能；稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵，由於這種球墨鑄鐵特別適用於生產有特殊要求的復雜球鐵件，被廣泛用於汽車、拖拉機、柴油機等機械製造業；稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理化學性能，並提高合金室溫及高溫機械性能。
在石油化工方面
用稀土製成的分子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，因而取代了硅酸鋁催化劑用於石油催化裂化過程；在合成氨生產過程中，用少量的硝酸稀土為助催化劑，其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中，採用環烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產品性能優良，具有設備掛膠少，運轉穩定，後處理工序短等優點；復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑，環烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
在玻璃陶瓷方面
稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用於光學玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過程中，可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用，降低玻璃中的鐵含量，以達到脫除玻璃中綠色的目的；添加稀土氧化物可以製得不同用途的光學玻璃和特種玻璃，其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性，並能使製品呈現不同的顏色和光澤，被廣泛用於陶瓷工業。
在新材料方面
稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用於電子及航天工業；純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用於微波與電子工業；用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體激光材料；稀土六硼化物可用於製作電子發射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫熱電材料；近年來，世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物製作的超導材料，可在液氮溫區獲得超導體，使超導材料的研製取得了突破性進展。稀土永磁微電機
此外，稀土還廣泛用於照明光源，投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉；在農業方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產量增加5~10%；在輕紡工業中，稀土氯化物還廣泛用於鞣製毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農業方面作用
研究結果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發育，增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發，提高種子發芽率，促進幼苗生長。除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。 大量的研究還表明，使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節比對照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結莢數增加14.8～26.6個，3粒莢數增多，增產14.5%～20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和早熟。並可抑制貯藏過程中呼吸強度，降低腐爛率。
編輯本段世界主要稀土國家蘊含概況
全球稀土蘊藏量示意圖（資料圖）
中國
我國是名副其實的世界第一大稀土資源國，已探明的稀土資源量約6588萬噸。我國稀土資源不但儲量豐富，而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優勢，為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中。 中國稀土礦床在地域分布上具有面廣而又相對集中的特點。截止目前為止，地質工作者已在全國三分之二以上的省（區）發現上千處礦床、礦點和礦化產地，除內蒙古的白雲鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區外，山東、湖南、廣西、雲南、貴州、福建、浙江、湖北、河南、山西、遼寧、陝西、新疆等省區亦有稀土礦床發現，但是資源量要比礦化集中富集區少得多。全國稀土資源總量的98%分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區，形成北、南、東、西的分布格局，並具有北輕南重的分布特點。 但是因為中國稀土占據著幾個世界第一：儲量佔世界總儲量的第一，尤其是在軍事領域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土；生產規模第一，2005年中國稀土產量佔全世界的96%；出口量世界第一，中國產量的60%用於出口，出口量占國際貿易的63%以上，而且中國是世界上惟一大量供應不同等級、不同品種稀土產品的國家。可以說，中國是在敞開了門不計成本地向世界供應。據國家發改委的報告，中國的稀土冶煉分離年生產能力20萬噸，超過世界年需求量的一倍。而中國的大方，造就了一些國家的貪婪。 以製造業和電子工業起家的日本、韓國自身資源短缺，對稀土的依賴不言而喻。中國出口量的近70%都去了這兩個國家。至於稀土儲量世界第二的美國，早早便封存了國內最大的稀土礦芒廷帕斯礦，鉬的生產也已停止，轉而每年從我國大量進口。西歐國家儲量本就不多，就更加珍愛本國稀土資源，也是我國稀土重要用戶。發達國家的貪婪表現在，除了生產所需，它們不但通過政府撥款超額購進，存儲在各自國家的倉庫中——這種做法，日美韓等國行之有年；除了購買，還通過投資等方式規避中國法律，參與稀土開發，行公開掠奪之實。
美國
美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時，作為副產品可回收黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦。位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦，是世界上最大的單一氟碳鈰礦，該礦山1949年勘探放射性礦物時發現，稀土品位為5～10%REO，儲量達500萬噸之多（佔全球百分之十三），是一大型稀土礦。 美國很早就開采獨居石，現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km，寬1.2km，厚為6m，獨居石較為豐富。此外，北卡羅來納州、南卡羅來納州、喬治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布，儲量也相當可觀。不過美國早已關閉了許多的稀土礦，包括全球最大的芒廷帕斯礦山
印度
印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始，最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床，它在1911～1945年間的供礦量佔世界的一半，現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中，在比哈爾邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床，規模巨大。印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納范拉庫里奇採的重砂獨居石佔5～6%。鈦鐵礦佔65%，金紅石3%，鋯英石5～6%，石榴石7～8%。
前蘇聯
前蘇聯的稀土儲量很大，主要是伴生礦床位於科拉半島，存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。 前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土，此外，在磷灰石礦石中，還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦，含稀土為29～34%。另外，在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。
澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產大國，獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。 澳大利亞可開發利用的稀土資源，還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦，南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。
加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區的鈾礦，主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成，在濕法提鈾時，可把稀土也提出來。 此外，在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦，也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦，也含有釔和重稀土正准備開發。
南非
南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦，伴生有獨居石，是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外，在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土，在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦，正計劃和研究回收。
馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物，曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。
埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區，屬於河濱沙礦，礦源由上游風化的沖積砂沉積而成，獨居石儲量約20萬噸。
巴西
巴西是世界稀土生產的最古老國家，1884年開始向德國輸出獨居石，曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海，從里約熱內盧到北部福塔萊薩，長達約643km地區，礦床規模大。
編輯本段稀土生產與分離
概述
稀土市場是一個多元化的市場，它不只是一個產品，而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬，均具有多種多樣的用途。加上相關的化合物和混合物，產品不計其數。首先從最初的礦石開采起，我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過程。
稀土選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學性質的差異，採用不同的選礦方法，藉助不同的選礦工藝，不同的選礦設備，把礦石中的有用礦物富集起來，除去有害雜質，並使之與脈石礦物分離的機械加工過程。 當前我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要求，在冶煉前經選礦，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。 稀土礦的選礦一般採用浮選法，並常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。 內蒙古白雲鄂博礦山的稀土礦床，是鐵白雲石的碳酸岩型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨居石外，還有數種含鈮、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後，用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠。選礦廠的任務是將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機上磨礦分級，再用圓筒磁選機選得62～65%Fe2O3（氧化鐵）的一次鐵精礦。其尾礦繼續進行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3（氧化鐵）以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦，經選礦設備再處理後，可得到REO60%以上的稀土精礦。
稀土冶煉方法
稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。 濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處於溶液、溶劑之中，如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是採用沉澱、結晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程。現應用較普遍的是有機溶劑萃取法，它是工業分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復雜，產品純度高，該法生產成品應用面廣闊。 火法冶金工藝過程簡單，生產率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法製取稀土合金，熔鹽電解法製取稀土金屬或合金，金屬熱還原法製取稀土合金等。火法冶金的共同特點是在高溫條件下生產。
稀土精礦的分解
稀土精礦中的稀土，一般呈難溶於水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態。必須通過各種化學變化將稀土轉化為溶於水或無機酸的化合物，經過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，製成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產品或分離單一稀土的原料，這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。 分解稀土精礦有很多方法，總的來說可分為三類，即酸法、鹼法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。鹼法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據精礦的類型、品位特點、產品方案、便於非稀土元素的回收與綜合利用、利於勞動衛生與環境保護、經濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。 目前，雖然已發現有近200種稀散元素礦物，但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦床，迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規模都不大。
碳酸稀土和氯化稀土的生產
這是稀土工業中最主要的兩種初級產品，一般地說，目前有兩個主要工藝生產這兩種產品。 一個工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉窯中焙燒。經過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液，稱之為浸出液。然後往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉澱下來，過濾後即得碳酸稀土。 另一種工藝叫燒鹼法工藝，簡稱鹼法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃鹼液攪勻，在高溫下熔融反應，稀土精礦即被分解，稀土變為氫氧化稀土，把鹼餅經水洗除去鈉鹽和多餘的鹼，然後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，調酸度除去雜質，過濾後的氯化稀土溶液經濃縮結晶即製得固體的氯化稀土。
編輯本段磷礦中伴生稀土的回收
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外， 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊岩礦共生。由於稀土的離子半徑（0. 848～0. 106 nm）與 Ca2+（0. 106 nm）很接近,稀土以類質同象方式賦存於磷礦岩中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸，稀土平均含量為 0. 5‰ , 估計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特殊等特點，國內外已經開展了多種回收工藝研究， 可分為濕法和熱法; 濕法中，根據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。熱法磷酸生產過程中， 稀土主要進入硅酸鹽熔渣中, 可採用大量鹽酸或硝酸分解浸出， 過濾除去硅石後, 再採用TBP等萃取回收稀土， 稀土回收率可以達到 60%。隨著磷礦資源不斷利用, 正轉向低品質磷礦的開發， 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸濕法磷酸生產過程中, 通過控制稀土在磷酸中的富集， 再採用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發的方法更具有優勢。
編輯本段稀土元素的分離
目前，除Pm以外的16個稀土元素都可提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中，分離提取出單一純稀土元素，在化學工藝上是比較復雜和困難的。其主要原因有二個，一是鑭系元素之間的物理性質和化學性質十分相似，多數稀土離子半徑居於相鄰兩元素之間，非常相近，在水溶液中都是穩定的三價態。稀土離子與水的親和力大，因受水合物的保護，其化學性質非常相似，分離提純極為困難。二是稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等)。因此，在分離稀土元素的工藝流程中，不但要考慮這十幾個化學性質極其相近的稀土元素之間的分離，而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質元素之間的分離。
編輯本段分離方法
分步法
從1794年發現的釔(Y)到1905年發現的鑥(Lu)為止，所有天然存在的稀土元素間的單一分離，還有居里夫婦發現的鐳，都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是：將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解後，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉澱)。析出物中，溶解度較小的稀土元素得到富集，溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小，必須重復操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來，因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年，一次分離重復操作竟達2萬次，對於化學工作者而言，其艱辛的程度，可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產單一稀土。
離子交換法
由於分步法不能大量生產單一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙，第二次世界大戰後，美國原子彈研製計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展，因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質相似，為盡快推進原子能的研究，就將稀土作為其代用品加以利用。而且，為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素，並除去鈾、釷中的稀土元素，研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法)，進而用於稀土元素的分離。 離子交換色層法的原理是：首先將陽離子交換樹脂填充於柱子內，再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端，然後讓淋洗液從上到下流經柱子。形成了絡合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡合物分解，再吸附於樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由於稀土離子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同，因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣，親和力大的稀土向下流動快，結果先到達出口端。 離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處理，一次操作周期花費時間長，還有樹脂的再生、交換等所耗成本高，因此，這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來，而被溶劑萃取法取代。但由於離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點，目前，為製取超高純單品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離製取一稀土產。
溶劑萃取法
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法，簡稱溶劑萃取法，它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳質過程。 溶劑萃取法在石油化工、有機化學、葯物化學和分析化學方面應用較早。但近四十年來，由於原子能科學技術的發展，超純物質及稀有元素生產的需要，溶劑萃取法在核燃料工業、稀有冶金等工業方面，得到了很大的發展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面，均達到了很高的水平。 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉澱、分級結晶、離子交換等分離方法相比，具有分離效果好、生產能力大、便於快速連續生產、易於實現自動控制等一系列優點，因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。 溶劑萃取法的分離設備有混合澄清槽、離心萃取器等，提純稀土所用的萃取劑有：以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑，以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高，與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。 萃取工藝過程一般可分為三個主要階段：萃取、洗滌、反萃取。
❹ 我想知道關於稀土的一些概念
稀土就是化學元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)，以及與鑭系的15個元素密切相關的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。
稀土[xītǔ]一詞是歷史遺留下來名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現，當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
概述
日本是稀土的主要使用國，目前中國出口的稀土數量居全球之首 稀土作為許多重大武器系統的關鍵材料，美國幾乎都需從中國進口（某些程度上是戰略的儲備）。 稀土是中國最豐富的戰略資源，它是很多高精尖產業所必不可少原料，中國有不少戰略資源如鐵礦等貧乏，但稀土資源卻非常豐富。 在當前，資源是一個國家的寶貴財富，也是發展中國家維護自身權益，對抗大國強權的重要武器。中國改革開放的總設計師鄧小平同志曾經意味深長地說：「中東有石油，我們有稀土。」稀土是一組同時具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料， 是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,同時也對改造某些傳統產業， 如農業、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛, 可以使用稀土的功能材料種類繁多， 正在形成一個規模宏大的高技術產業群, 有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。有「工業維生素」的美稱。
稀土及材料 (15張)
編輯本段稀土用途
在軍事方面
稀土有工業「黃金」之稱，由於其具有優良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。比如大幅度提高用於製造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用於軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰後幾次局部戰爭中壓倒性控制，以及能夠對敵人肆無忌憚地公開殺戮，正緣於稀土科技領域的超人一等。
在冶金工業方面
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，並可以改善鋼的加工性能；稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵，由於這種球墨鑄鐵特別適用於生產有特殊要求的復雜球鐵件，被廣泛用於汽車、拖拉機、柴油機等機械製造業；稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理化學性能，並提高合金室溫及高溫機械性能。
在石油化工方面
用稀土製成的分子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，因而取代了硅酸鋁催化劑用於石油催化裂化過程；在合成氨生產過程中，用少量的硝酸稀土為助催化劑，其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中，採用環烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產品性能優良，具有設備掛膠少，運轉穩定，後處理工序短等優點；復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑，環烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
在玻璃陶瓷方面
稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用於光學玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過程中，可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用，降低玻璃中的鐵含量，以達到脫除玻璃中綠色的目的；添加稀土氧化物可以製得不同用途的光學玻璃和特種玻璃，其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性，並能使製品呈現不同的顏色和光澤，被廣泛用於陶瓷工業。
在新材料方面
稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用於電子及航天工業；純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用於微波與電子工業；用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體激光材料；稀土六硼化物可用於製作電子發射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫熱電材料；近年來，世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物製作的超導材料，可在液氮溫區獲得超導體，使超導材料的研製取得了突破性進展。 稀土永磁微電機
此外，稀土還廣泛用於照明光源，投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉；在農業方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產量增加5~10%；在輕紡工業中，稀土氯化物還廣泛用於鞣製毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農業方面作用
研究結果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發育，增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發，提高種子發芽率，促進幼苗生長。除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。 大量的研究還表明，使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節比對照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結莢數增加14.8～26.6個，3粒莢數增多，增產14.5%～20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和早熟。並可抑制貯藏過程中呼吸強度，降低腐爛率。
編輯本段世界主要稀土國家蘊含概況
全球稀土蘊藏量示意圖（資料圖）
中國
我國是名副其實的世界第一大稀土資源國，已探明的稀土資源量約6588萬噸。我國稀土資源不但儲量豐富，而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優勢，為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中。 中國稀土礦床在地域分布上具有面廣而又相對集中的特點。截止目前為止，地質工作者已在全國三分之二以上的省（區）發現上千處礦床、礦點和礦化產地，除內蒙古的白雲鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區外，山東、湖南、廣西、雲南、貴州、福建、浙江、湖北、河南、山西、遼寧、陝西、新疆等省區亦有稀土礦床發現，但是資源量要比礦化集中富集區少得多。全國稀土資源總量的98%分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區，形成北、南、東、西的分布格局，並具有北輕南重的分布特點。 但是因為中國稀土占據著幾個世界第一：儲量佔世界總儲量的第一，尤其是在軍事領域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土；生產規模第一，2005年中國稀土產量佔全世界的96%；出口量世界第一，中國產量的60%用於出口，出口量占國際貿易的63%以上，而且中國是世界上惟一大量供應不同等級、不同品種稀土產品的國家。可以說，中國是在敞開了門不計成本地向世界供應。據國家發改委的報告，中國的稀土冶煉分離年生產能力20萬噸，超過世界年需求量的一倍。而中國的大方，造就了一些國家的貪婪。 以製造業和電子工業起家的日本、韓國自身資源短缺，對稀土的依賴不言而喻。中國出口量的近70%都去了這兩個國家。至於稀土儲量世界第二的美國，早早便封存了國內最大的稀土礦芒廷帕斯礦，鉬的生產也已停止，轉而每年從我國大量進口。西歐國家儲量本就不多，就更加珍愛本國稀土資源，也是我國稀土重要用戶。發達國家的貪婪表現在，除了生產所需，它們不但通過政府撥款超額購進，存儲在各自國家的倉庫中——這種做法，日美韓等國行之有年；除了購買，還通過投資等方式規避中國法律，參與稀土開發，行公開掠奪之實。
美國
美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時，作為副產品可回收黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦。位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦，是世界上最大的單一氟碳鈰礦，該礦山1949年勘探放射性礦物時發現，稀土品位為5～10%REO，儲量達500萬噸之多（佔全球百分之十三），是一大型稀土礦。 美國很早就開采獨居石，現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km，寬1.2km，厚為6m，獨居石較為豐富。此外，北卡羅來納州、南卡羅來納州、喬治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布，儲量也相當可觀。不過美國早已關閉了許多的稀土礦，包括全球最大的芒廷帕斯礦山
印度
印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始，最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床，它在1911～1945年間的供礦量佔世界的一半，現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中，在比哈爾邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床，規模巨大。印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納范拉庫里奇採的重砂獨居石佔5～6%。鈦鐵礦佔65%，金紅石3%，鋯英石5～6%，石榴石7～8%。
前蘇聯
前蘇聯的稀土儲量很大，主要是伴生礦床位於科拉半島，存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。 前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土，此外，在磷灰石礦石中，還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦，含稀土為29～34%。另外，在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。
澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產大國，獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。 澳大利亞可開發利用的稀土資源，還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦，南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。
加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區的鈾礦，主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成，在濕法提鈾時，可把稀土也提出來。 此外，在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦，也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦，也含有釔和重稀土正准備開發。
南非
南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦，伴生有獨居石，是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外，在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土，在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦，正計劃和研究回收。
馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物，曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。
埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區，屬於河濱沙礦，礦源由上游風化的沖積砂沉積而成，獨居石儲量約20萬噸。
巴西
巴西是世界稀土生產的最古老國家，1884年開始向德國輸出獨居石，曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海，從里約熱內盧到北部福塔萊薩，長達約643km地區，礦床規模大。
編輯本段稀土生產與分離
概述
稀土市場是一個多元化的市場，它不只是一個產品，而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬，均具有多種多樣的用途。加上相關的化合物和混合物，產品不計其數。首先從最初的礦石開采起，我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過程。
稀土選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學性質的差異，採用不同的選礦方法，藉助不同的選礦工藝，不同的選礦設備，把礦石中的有用礦物富集起來，除去有害雜質，並使之與脈石礦物分離的機械加工過程。 當前我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要求，在冶煉前經選礦，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。 稀土礦的選礦一般採用浮選法，並常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。 內蒙古白雲鄂博礦山的稀土礦床，是鐵白雲石的碳酸岩型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨居石外，還有數種含鈮、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後，用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠。選礦廠的任務是將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機上磨礦分級，再用圓筒磁選機選得62～65%Fe2O3（氧化鐵）的一次鐵精礦。其尾礦繼續進行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3（氧化鐵）以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦，經選礦設備再處理後，可得到REO60%以上的稀土精礦。
稀土冶煉方法
稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。 濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處於溶液、溶劑之中，如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是採用沉澱、結晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程。現應用較普遍的是有機溶劑萃取法，它是工業分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復雜，產品純度高，該法生產成品應用面廣闊。 火法冶金工藝過程簡單，生產率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法製取稀土合金，熔鹽電解法製取稀土金屬或合金，金屬熱還原法製取稀土合金等。火法冶金的共同特點是在高溫條件下生產。
稀土精礦的分解
稀土精礦中的稀土，一般呈難溶於水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態。必須通過各種化學變化將稀土轉化為溶於水或無機酸的化合物，經過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，製成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產品或分離單一稀土的原料，這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。 分解稀土精礦有很多方法，總的來說可分為三類，即酸法、鹼法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。鹼法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據精礦的類型、品位特點、產品方案、便於非稀土元素的回收與綜合利用、利於勞動衛生與環境保護、經濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。 目前，雖然已發現有近200種稀散元素礦物，但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦床，迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規模都不大。
碳酸稀土和氯化稀土的生產
這是稀土工業中最主要的兩種初級產品，一般地說，目前有兩個主要工藝生產這兩種產品。 一個工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉窯中焙燒。經過焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液，稱之為浸出液。然後往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉澱下來，過濾後即得碳酸稀土。 另一種工藝叫燒鹼法工藝，簡稱鹼法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃鹼液攪勻，在高溫下熔融反應，稀土精礦即被分解，稀土變為氫氧化稀土，把鹼餅經水洗除去鈉鹽和多餘的鹼，然後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，調酸度除去雜質，過濾後的氯化稀土溶液經濃縮結晶即製得固體的氯化稀土。
編輯本段磷礦中伴生稀土的回收
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外， 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊岩礦共生。由於稀土的離子半徑（0. 848～0. 106 nm）與 Ca2+（0. 106 nm）很接近,稀土以類質同象方式賦存於磷礦岩中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸，稀土平均含量為 0. 5‰ , 估計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特殊等特點，國內外已經開展了多種回收工藝研究， 可分為濕法和熱法; 濕法中，根據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。熱法磷酸生產過程中， 稀土主要進入硅酸鹽熔渣中, 可採用大量鹽酸或硝酸分解浸出， 過濾除去硅石後, 再採用TBP等萃取回收稀土， 稀土回收率可以達到 60%。隨著磷礦資源不斷利用, 正轉向低品質磷礦的開發， 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸濕法磷酸生產過程中, 通過控制稀土在磷酸中的富集， 再採用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發的方法更具有優勢。
編輯本段稀土元素的分離
目前，除Pm以外的16個稀土元素都可提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中，分離提取出單一純稀土元素，在化學工藝上是比較復雜和困難的。其主要原因有二個，一是鑭系元素之間的物理性質和化學性質十分相似，多數稀土離子半徑居於相鄰兩元素之間，非常相近，在水溶液中都是穩定的三價態。稀土離子與水的親和力大，因受水合物的保護，其化學性質非常相似，分離提純極為困難。二是稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等)。因此，在分離稀土元素的工藝流程中，不但要考慮這十幾個化學性質極其相近的稀土元素之間的分離，而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質元素之間的分離。
編輯本段分離方法
分步法
從1794年發現的釔(Y)到1905年發現的鑥(Lu)為止，所有天然存在的稀土元素間的單一分離，還有居里夫婦發現的鐳，都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是：將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解後，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉澱)。析出物中，溶解度較小的稀土元素得到富集，溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小，必須重復操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來，因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年，一次分離重復操作竟達2萬次，對於化學工作者而言，其艱辛的程度，可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產單一稀土。
離子交換法
由於分步法不能大量生產單一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙，第二次世界大戰後，美國原子彈研製計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展，因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質相似，為盡快推進原子能的研究，就將稀土作為其代用品加以利用。而且，為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素，並除去鈾、釷中的稀土元素，研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法)，進而用於稀土元素的分離。 離子交換色層法的原理是：首先將陽離子交換樹脂填充於柱子內，再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端，然後讓淋洗液從上到下流經柱子。形成了絡合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡合物分解，再吸附於樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由於稀土離子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同，因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣，親和力大的稀土向下流動快，結果先到達出口端。 離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處理，一次操作周期花費時間長，還有樹脂的再生、交換等所耗成本高，因此，這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來，而被溶劑萃取法取代。但由於離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點，目前，為製取超高純單品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離製取一稀土產。
溶劑萃取法
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法，簡稱溶劑萃取法，它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳質過程。 溶劑萃取法在石油化工、有機化學、葯物化學和分析化學方面應用較早。但近四十年來，由於原子能科學技術的發展，超純物質及稀有元素生產的需要，溶劑萃取法在核燃料工業、稀有冶金等工業方面，得到了很大的發展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面，均達到了很高的水平。 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉澱、分級結晶、離子交換等分離方法相比，具有分離效果好、生產能力大、便於快速連續生產、易於實現自動控制等一系列優點，因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。 溶劑萃取法的分離設備有混合澄清槽、離心萃取器等，提純稀土所用的萃取劑有：以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑，以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高，與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。 萃取工藝過程一般可分為三個主要階段：萃取、洗滌、反萃取。
編輯本段稀土金屬的生產
生產原料
稀土樣品(8張)稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬。混合稀土金屬的組成與礦石中原有的稀土成份接近，單一金屬是各稀土分離精製的金屬。以稀土氧化物(除釤、銪、鐿及銩的氧化物外)為原料用一般冶金方法很難還原成單一金屬，因其生成熱很大、穩定性高。因此目前生產稀土金屬常用的原料是它們的氯化物和氟化物。
熔鹽電解法
❺ 鈣鈦礦太陽能電池這個研究方向怎麼樣
就目前來看很好。
對於從事材料合成的人而言，鈣鈦礦制備很簡單，而且可調控成分很多回（有機陽離子、金屬答離子、無機陰離子），研究有潛力；
對於從事基礎研究的人而言，研究鈣鈦礦獨特的光電轉換機制及電學特性，也會比較受關注。