高纯稀土的生产及应用

2010-11-03

   一、高纯稀土生产状况

   稀土元素由于其特殊的电子结构,使得它们的物理性质和化学性质都很相似,因此将它们分离就很难,分离出高纯单一的稀土就更难。高纯单一稀土的一般概念是:认为稀土纯度在99.99%--99.999%(4N-5N),纯度在99.9999%(6N)以上,称为超高纯。

   我国的稀土资源非常丰富,但在八十年代的时候,我国所用的高纯稀土和稀土试剂都要进口,价格也非常昂贵。在稀土分离技术上,国外对我国严格保密,而且拒绝转让。因此独立开发生产高纯稀土势在必行,对提高我国的稀土产品档次,增加稀土资源的附加值,有积极的现实意义。

   目前工业化稀土分离主要采用溶剂萃取技术,该技术在八十年代日趋成熟,而广泛应用于稀土分离工业,应用该技术生产的稀土纯度一般在此99.95%以下,个别元素(La,Ce,Y)能达到4N-5N,但要生产4N--6N的其他稀土元素,萃取技术就显得力不从心了,所以采用离子交换技术就能显出它的优势。因此,萃取技术和离子交换技术在稀土分离中,是一种互补的技术手段,萃取技术适合大规模的(数百吨)稀土分组分离,而离子交换技术则适用于小规模的(数吨)高纯稀土制备。

   九十年代初,我公司和国内的一些高校及研究机构合作,开展高效离子交换技术分离高纯稀土的中试和工业化尝试,经过上百次的试验,获得了可靠的工艺参数,确定了合理的工艺流程,后来顺利实现工业化生产。就现有的生产设备和工艺技术,在国内处于领先地位,也是国内唯一商业化运转生产高纯和超高纯稀土产品的设备。在国际上也只有日本,美国和英国有这种技术生产高纯稀土,因此,我们的产品达到了国际水平。产品经过国内外用户的使用,获得很高的评价,对我们的产品质量都非常满意。

   二、高纯稀土的应用前景

   由于稀土元素有非常丰富的4f电子结构,表现出许多光、电、磁的特性,在高科技光电磁材料中,有着不可替代的作用,被誉为二十一世纪的新材料的“宝库“,目前大量使用的彩电荧光粉,Ni-H电池,高性能磁性材料等,都是稀土在高科技应用中的典范。而高纯稀土的应用主要集中在发光材料领域,如:荧光粉、发光粉、晶体材料、光纤材料、光学玻璃等,还有在电子材料、超磁致伸缩材料高科技领域。随着光电子通讯技术的高速发展,对光电材料要求越来越高,特别对高纯稀土的需求也越来越大,发展前景十分美好。

   1、晶体材料:主要用>5N的Pr6O11、Nd2O3、Er2O3、Ho2O3、Tm2O3、Lu2O3,Y2O3等。90%以上的激光晶体需要掺杂这些高纯稀土。

   2、光纤材料:用>5N的Er2O3掺杂的光纤,制作长距传输光纤放大器,6N-7N的LaF3潜在的新型光纤(研究阶段)。

   3、光学玻璃:用4N-5N的La2O3、Nd2O3、Er2O3、Pr6O11等,制造高级光学玻璃及激光玻璃。

   4、发光材料:用>4N的Eu2O3、Tb4O7、Gd2O3、Dy2O3>5N的Y2O3制造显示器的彩粉、节能灯粉、自发光粉等,现正在开发使用的高清晰显示器(PDP)所用的纯度及粒度要求更高,需求也较大。还有>5N的Sc、Tm、Dy、Ho用于大型卤光灯。

   5、电子材料:主要有可擦拭磁光记录材料(>4N的Tb、Dy),磁泡存贮材料(>4N的Gd)。在电子陶瓷材料、阴极发射材料、超导材料、发光二极管、高级电容器、闪烁晶体材料等,都不同程度需用高纯稀土。

   6、超磁致伸缩材料:是一种非常具有潜力的智能材料,目前主要用于军事,主要使用高纯的Tb、Dy。 总之,高纯稀土在高科技材料各个领域,占有十分重要的地位,应用的领域不断扩大,对纯度要求不断提高,应用数量也不断增加,前景非常美好,是稀土产品的发展方向。

关键词:稀土 磁性材料

 

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