稀土,曾稱稀土金屬,或稱稀土元素,是元素周期表第Ⅲ族副族元素鈧、釔和鑭系元素共17種化學(xué)元素的合稱。被廣泛應(yīng)用于電子、新能源、環(huán)境保護(hù)、激光材料等新興領(lǐng)域。
19日,日本研究人員宣布,在印度洋東部的海底發(fā)現(xiàn)了含有高濃度稀土的海底泥。這是在太平洋之外的海域首次發(fā)現(xiàn)含有稀土的海底泥,這證明稀土有可能在全球的海洋廣泛分布。海底泥在水深約5600米處,最高濃度達(dá)到1113ppm(百萬(wàn)分比濃度),平均濃度也達(dá)到約700ppm,與太平洋的稀土濃度相似。
稀土
日本研究人員19日宣布,他們?cè)谟《妊髺|部的海底發(fā)現(xiàn)了含有高濃度稀土的海底泥。這是在太平洋之外的海域首次發(fā)現(xiàn)含有稀土的海底泥,這證明稀土有可能在全球的海洋廣泛分布。
在約5600米的海底以下
稀土是高科技材料中不可或缺的一種資源。日本東京大學(xué)教授加藤泰浩率領(lǐng)的研究小組,去年曾在日本附近的太平洋海底發(fā)現(xiàn)含有稀土的海底泥。此次發(fā)現(xiàn)稀土的地點(diǎn)位于印度尼西亞雅加達(dá)以西約1000公里的印度洋海域,距澳大利亞所屬的科科斯群島不遠(yuǎn)。
研究人員通過(guò)分析鉆探的海底泥樣品,發(fā)現(xiàn)在水深約5600米的海底以下75至120米處,存在含有稀土的泥層,最高濃度達(dá)到1113ppm(百萬(wàn)分比濃度),平均濃度也達(dá)到約700ppm。
由印度洋海嶺活動(dòng)而形成
與太平洋相比,該地點(diǎn)存在稀土的位置更深,開采更為困難。其稀土濃度與太平洋的稀土濃度相似,是中國(guó)陸地礦床的數(shù)倍,特別是稀有的鏑等稀土元素非常豐富。
研究人員認(rèn)為,中央海嶺噴出的氧化鐵等物質(zhì)會(huì)吸收海水中的稀土而堆積在附近,此次發(fā)現(xiàn)的稀土就是由于印度洋中央海嶺的活動(dòng)而形成的。海嶺又稱海底山脈,位于大洋中央部分的海嶺,就叫中央海嶺。
加藤泰浩指出:“這說(shuō)明含有稀土的海底泥并非是太平洋特有的,意義非常重大。其他海域也有可能發(fā)現(xiàn)能夠開發(fā)的稀土礦床。”
日本重點(diǎn)勘探試采稀土礦
日本政府內(nèi)閣會(huì)議今年通過(guò)作為日本今后五年海洋政策方針的新《海洋基本計(jì)劃》。根據(jù)這一基本計(jì)劃,日本將把振興海洋產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),資源方面的重點(diǎn)是勘探和試開采稀土礦。
稀土是日本在海洋礦產(chǎn)開發(fā)方面的主攻目標(biāo)。為減少對(duì)中國(guó)稀土的依賴,日本除了通過(guò)技術(shù)攻關(guān)減少稀土使用量外,還希望從日本近海的深海中開采出“國(guó)產(chǎn)稀土”。
今年1月,日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)體利用“海嶺”號(hào)深海調(diào)查船,從日本最東端的南鳥島周邊的海底泥中發(fā)現(xiàn)高濃度稀土。分析顯示,在南鳥島以南約200公里的海底之下3米左右的淺層泥沙中,存在濃度最高達(dá)到0.66%的稀土,這是目前發(fā)現(xiàn)的全球濃度較高的有工業(yè)利用價(jià)值的稀土。
東京大學(xué)教授加藤泰浩認(rèn)為,南鳥島周邊的稀土蘊(yùn)藏量至少相當(dāng)于日本國(guó)內(nèi)數(shù)百年的消費(fèi)量。他希望三年內(nèi)日本能開發(fā)出大量采集深海海底泥的技術(shù),并通過(guò)降低采集和提煉成本,最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采。據(jù)研究小組估算,如果每天開采1萬(wàn)噸海底稀土泥,能夠滿足日本目前稀土總需求量的四成。
全球稀土需求增速將超7%
一份美國(guó)能源部的報(bào)告顯示,鏑、鋱、銪、釹和釔這五種稀土礦物質(zhì)供應(yīng)短缺將對(duì)包括風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池板在內(nèi)的清潔能源技術(shù)不斷增加的使用量產(chǎn)生威脅。該報(bào)告研究了16種元素以及相關(guān)的材料,其中包括鎳和錳(用于制造電池)。
對(duì)這些所謂重要元素進(jìn)行研究是在稀土價(jià)格暴漲后開始的,價(jià)格暴漲是由于中國(guó)2010年限制稀土出口。美國(guó)能源部的一位官員稱,稀土需求的增長(zhǎng)速度快于鋼鐵等其他金屬的需求增速。
中國(guó)是世界上稀土資源最豐富的國(guó)家,素有“稀土王國(guó)”之稱,總保有儲(chǔ)量約9000萬(wàn)噸,占世界已探明稀土總量的36%(2010年數(shù)據(jù))。中國(guó)曾滿足世界上97%的稀土金屬需求。2010年9月,中國(guó)政府暫停稀土對(duì)日本的出口兩個(gè)月,世界倍感恐慌,紛紛加大對(duì)本國(guó)資源的安全控制。
由于全球?qū)ο⊥两饘俚膹?qiáng)烈需求,美國(guó)稀土生產(chǎn)商和技術(shù)公司Molycorp Minerals2010年12月重新啟動(dòng)了開采作業(yè)。
美國(guó)近年啟動(dòng)了本國(guó)稀土元素的開發(fā),最著名的是位于加州莫哈韋沙漠東部的芒廷帕司稀土礦山(Mountain Pass),主要開采鈰、釹等金屬。該礦山曾經(jīng)是世界上最大的稀土礦山之一,具有50多年的開發(fā)歷史,擁有超過(guò)50英畝的大型露天采坑。2002年由于環(huán)保問(wèn)題、以及中國(guó)廉價(jià)出口稀土的影響被迫關(guān)停,默默沉寂了10多年。
但即使中國(guó)不采取限制性政策、美國(guó)加州芒廷帕司礦山全力恢復(fù)生產(chǎn),全球性的稀土供不應(yīng)求局面也很快會(huì)到來(lái)。特別是釹和鏑,它們廣泛用于產(chǎn)生強(qiáng)磁,是電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備必不可少的組件。美國(guó)能源部預(yù)測(cè),由于電動(dòng)汽車和風(fēng)力電廠的快速擴(kuò)張,2015年將出現(xiàn)這些稀土金屬的緊缺。
美國(guó)能源部稱,盡管2011年下半年稀土價(jià)格出現(xiàn)下跌,但其價(jià)格仍然不穩(wěn)定,這導(dǎo)致一些公司想方設(shè)法減少對(duì)稀土的依賴。能源部也正研究如何提高稀土使用效率,其中包括回收及增加美國(guó)稀土產(chǎn)量。能源部遠(yuǎn)景研究項(xiàng)目機(jī)構(gòu)已撥款約3160萬(wàn)美元給14個(gè)研究項(xiàng)目(研究減少或消除使用稀土元素的方法)。
澳大利亞的一些礦山也在開發(fā)作業(yè),跟美國(guó)的芒廷帕司稀土礦加在一起能夠在某種程度上提高全球性供給,但還遠(yuǎn)不足以解決未來(lái)幾年的稀土危機(jī)。
2011年8月,美國(guó)弗里多尼亞集團(tuán)的研究報(bào)告顯示,由于電池、電子產(chǎn)品、汽車和永磁鐵產(chǎn)量增長(zhǎng),全球稀土需求有望以年均7.1%的速度快增,到2015年達(dá)到18萬(wàn)噸。如果按美元計(jì)價(jià),稀土的銷售額將從2010年時(shí)的30億美元增至2015年時(shí)的92億美元。
資料
稀土元素
稀土元素從18世紀(jì)末葉開始陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),共有17種。
稀土是制造被稱為“靈巧炸彈”的精密制導(dǎo)武器、雷達(dá)和夜視鏡等各種武器裝備不可缺少的元素。因其天然豐度小,又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在,故叫“稀土”。
稀土元素被廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲(chǔ)氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chǔ)材料、光導(dǎo)纖維材料等。
一部高性能汽車,整個(gè)車身超過(guò)十個(gè)部件用到稀土元素,全車基本所有馬達(dá)都使用了含稀土的釹鐵硼磁鐵。節(jié)能環(huán)保的氫動(dòng)力汽車,更是依賴稀土元素存儲(chǔ)氫能源來(lái)提供動(dòng)力。目前廣受關(guān)注的蘋果電子產(chǎn)品:ipad、iphone,高分辨率顯示屏使用稀土拋光粉拋光、機(jī)身外殼使用了稀土作為添加劑的高性能塑料和鋁鎂合金、手機(jī)震動(dòng)馬達(dá)和高保真耳機(jī)都使用了含稀土的釹鐵硼磁鐵。
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