《稀有金属元素》课件

稀有金属元素目录定义与分类1稀有金属的基本概念特性与元素介绍2物理化学特性与主要元素应用与生产3工业应用及提取技术经济意义与展望4什么是稀有金属？定义与常见金属的区别储量少、分布稀散、难以提取的金属元素储量比铁铝铜少，应用特殊，价值高稀有金属的特点储量少分布稀散地壳中含量极低，全球分布有很少形成独立矿床，多伴生于限其他矿物中提取困难冶炼工艺复杂，分离纯化成本高稀有金属的分类稀土金属分散元素17种元素组成，化学性质相似地壳中分布极稀散的金属元素放射性元素贵金属具有放射性且应用特殊的金属元素稀少且具有高经济价值的金属稀土金属概述种元素17原子序数57-71的镧系元素及钪和钇相似性质化学性质相近，分离难度大工业价值现代高科技产业的关键原材料分散元素概述主要元素分布特点锂、铷、铯、铍、锆、铪、钒、极度分散，很少形成独立矿床铌、钽等应用范围新能源、航空航天、电子、核工业等高端领域贵金属概述金投资、电子、首饰银导电、杀菌、摄影铂族催化、医疗、高温应用放射性元素概述主要元素铀、钍等具有放射性的重金属元素能源应用核反应堆燃料，核能发电的基础特殊用途医疗放射治疗，科学研究，军事应用稀有金属的物理特性特性表现应用优势熔点多数熔点高耐高温材料密度变化范围大轻质或高密度材料导电性多数良好电子材料首选稀有金属的化学特性催化性能促进化学反应速率氧化还原性电子得失能力强活泼性部分元素化学性质活泼稀土元素镧（）La原子结构主要用途原子序数57，核外电子排布高折射率光学玻璃，氢气储存[Xe]5d¹6s²材料催化剂石油裂化催化剂重要组成部分稀土元素铈（）Ce物理化学性质工业应用银白色金属，活泼，易氧化玻璃抛光粉，汽车尾气催化转化器原子序数58，铈的化合物呈黄色自清洁烤箱涂层，铝合金添加剂稀土元素钕（）Nd磁性特点汽车应用电子产品制造永磁体的关键元电动汽车马达必备，每手机扬声器，硬盘驱动素，磁性极强辆约1千克器关键材料稀土元素钐（）Sm核能工业磁性材料核反应堆控制棒材料，高中子吸钐钴永磁体，耐高温特性优异收能力其他应用激光材料，红外吸收玻璃，催化剂稀土元素铕（）Eu发光特性显示应用优异的荧光材料，发出鲜艳红光彩电荧光粉，LED照明的红色荧光粉量子效率高，色纯度好防伪标记，安全标识稀土元素钆（）Gd医学影像磁性材料核磁共振造影剂，增强成像效果磁光记录材料，数据存储温度测量中子吸收磁热效应，低温温度计核反应堆安全控制材料稀土元素铽（）Tb荧光特性发出明亮的绿色荧光，色纯度高显示应用液晶显示器背光源，绿色LED荧光粉特种玻璃法拉第旋光器，光电隔离器材料稀土元素镝（）Dy永磁应用特种合金提高钕铁硼磁体的耐温性，减添加到特种钢中，提高机械性少退磁能核工业核反应堆控制棒材料，中子吸收剂稀土元素钬（）Ho激光材料核工业钬激光器，医疗和牙科手术应用核反应堆控制棒，中子吸收性能好着色剂黄色和红色玻璃着色剂，独特色调稀土元素铒（）Er光通信激光材料着色应用光纤放大器核心掺杂元素铒激光器，眼科手术应用玻璃和搪瓷粉红色着色剂

1.55微米波长信号增益LIDAR系统光源防伪标记添加剂稀土元素铥（）Tm射线技术XX射线增强屏幕，提高成像质量医疗设备便携式X射线设备，野外急救激光应用蓝光激光器，高密度数据存储稀土元素镱（）Yb合金添加特种不锈钢添加剂，提高机械性能光学材料红外激光器，高功率光纤激光应力传感光纤应力传感器，结构健康监测稀土元素镥（）Lu镥是最重的稀土元素，用于PET扫描放射性示踪剂和石油裂化催化剂分散元素锂（）Li电池技术锂离子电池核心原料，电动汽车动力源轻质合金航空航天铝锂合金，减轻结构重量医药应用锂盐治疗躁郁症，精神药物分散元素铷（）Rb原子钟光电技术铷原子钟，GPS系统时间基准光电池，红外探测器敏感材料科研用途量子物理实验，玻色-爱因斯坦凝聚体分散元素铯（）Cs精密计时光电转换铯原子钟，国际时间标准光电管，红外探测器石油勘探催化应用油井测井仪器，密度测量有机合成催化剂，精细化工分散元素铍（）Be航空航天核工业电子工业轻质高强度合金，飞机结构件中子反射体，核反应堆材料铍铜合金，弹性电触点火箭喷嘴，导弹制导系统X射线窗口材料，高透过率散热器材料，高散热性能分散元素锆（）Zr核工业耐火材料燃料棒包壳，中子透过性好高温炉衬，熔点高达1855°C陶瓷工业化学工业高级陶瓷，锆英砂和氧化锆耐腐蚀设备，抗强酸强碱分散元素铪（）Hf超高温合金火箭发动机和燃气轮机材料半导体高k介电材料，替代二氧化硅核反应堆控制棒材料，中子吸收性好分散元素钒（）V特种钢材高强度工具钢，硬度高储能技术2钒液流电池，大规模储能催化剂硫酸生产催化剂，石油脱硫分散元素铌（）Nb超导材料特种钢材铌钛合金和铌锡合金，超导磁微合金化钢，提高强度和韧性体航空航天耐高温结构材料，火箭喷嘴分散元素钽（）Ta电子工业钽电容器，体积小容量大化学设备耐腐蚀容器，抗强酸医疗器械人体植入物，生物相容性好超硬材料钽碳化物，切削工具材料贵金属金（）Au年40001064°C

19.3应用历史熔点密度人类最早使用的金属之一相对较低，易于加工克/立方厘米，高密度金属贵金属银（）Ag电气工业最佳导电体，电子接点和开关摄影行业传统胶片和相纸感光材料医疗应用抗菌材料，伤口敷料贵金属铂（）Pt催化剂首饰制造温度测量汽车尾气净化器，石油高档珠宝，永不褪色变铂热电偶，精密温度标重整质准贵金属钯（）Pd贵金属铑（）Rh工业催化电镀工艺氮氧化物减排，有机合成催化反光镜面，耐腐蚀装饰层科学仪器高温炉元件，热电偶贵金属铱（）Ir高温电极标准器具1熔点高达2466°C，极端环境使用国际千克原器材料，化学稳定航天设备火花塞火箭推进器喷嘴，耐高温腐蚀高性能发动机火花塞电极放射性元素铀（）U核能燃料军事应用其他用途铀-235，核裂变主要燃料高浓缩铀，核武器材料同位素源，地质定年全球13%电力来源贫铀弹，高密度穿甲弹航海陀螺仪配重，船舶压舱放射性元素钍（）Th核能潜力2高温气冷堆比铀丰度高3-4倍，未来核能钍基球床堆燃料，安全性高新选择医学应用放射性同位素治疗，诊断显影稀有金属在电子工业中的应用储能元件半导体材料显示技术钽电容器，大容量小体积镓砷，铟磷，高速通信核心铟锡氧化物，透明导电膜稀有金属在航空航天领域的应用钛合金机身结构轻质高强，铍铝合金减轻卫星重量，镍基高温合金发动机耐1000℃高温，铼钨合金火箭喷嘴耐极端环境稀有金属在新能源领域的应用储能电池1锂、钴、镍，锂离子电池核心材料太阳能电池2铟、镓、硒，高效光电转换材料永磁电机钕、镝、镨，风力发电机磁体稀有金属在医疗领域的应用放射治疗医学影像医疗植入钴-60，癌症放射治疗钆造影剂，核磁共振增强钛、钽、铪，人体植入材料稀有金属在环保领域的应用尾气净化铂、钯、铑，汽车三元催化转化器节能照明铕、铽、铈，LED和节能灯荧光粉水处理锆、钛、铈，污水处理催化剂可再生能源锂、钒、镍，储能电池材料稀有金属的提取方法物理分离重力选矿，磁选，浮选化学浸出酸浸，碱浸，氯化浸取溶剂萃取有机萃取剂，分离纯化离子交换树脂吸附，洗脱分离稀有金属的冶炼技术预处理1破碎、磨矿、物理选矿化学处理2浸出、萃取、离子交换金属还原3高温熔炼、电解或化学还原精炼提纯4区熔提纯、电解精炼、真空蒸馏稀有金属的回收利用电子废弃物废旧催化器手机、电脑回收，提取金、银、钯汽车三元催化器，回收铂族金属工业废料废旧电池43冶炼废渣，加工废料再利用回收钴、锂、镍等电池金属稀有金属资源的全球分布中国稀有金属资源概况37%13%20%稀土储量钨储量钒资源全球第一，主要分布内蒙、四川、江西世界第一，江西、湖南为主要产区世界第三，四川、河北集中分布稀有金属的经济价值稀有金属的战略意义技术优势先进技术制高点，引领产业革命军事安全国防装备核心材料，武器制造基础产业命脉3高端制造业根基，国家工业支柱稀有金属开发的环境影响生态破坏水体污染放射性污染露天开采，破坏植被和地表景观酸性矿山废水，重金属渗漏铀、钍等伴生放射性元素污染稀有金属开发的可持续性资源保护战略资源库存管理，合理规划开采绿色开采清洁技术，减少环境足迹循环利用废弃物回收再利用，闭环经济替代研发研发替代材料，减少关键依赖稀有金属产业的未来趋势需求增长于新能源、人工智能、量子计算和医疗器械超导材料、纳米材料等高性能材料将带来技术变革稀有金属研究的前沿领域超导材料量子材料催化新材高温超导体，零电阻传拓扑绝缘体，量子计算单原子催化剂，高效能输基础转化提取技术生物浸出法，环保低能耗稀有金属产业的机遇与挑战市场机遇技术挑战新技术应用扩展，需求量持续增长提取冶炼能耗高，工艺复杂深加工产业升级，价值链延伸资源渐趋深部，开采难度加大回收再利用发展，城市矿产开发环保要求提高，处理成本增加稀有金属与未来科技量子计算可控核聚变脑机接口超导材料，低温计算环境超导磁体，中子吸收材料生物兼容电极，微型传感器总结与展望战略地位高科技产业命脉，国家战略物资可持续发展绿色开采，循环利用，减少环境影响创新驱动新材料开发，新工艺研究，新应用探索全球合作资源共享，技术协作，共同应对挑战。