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能源環境新聞

日本研究人員印度洋海底發現激光材料-高濃度稀土

星之球激光 來源:光電論壇2013-05-23 我要評論(0 )   

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、釔和鑭係元素共17種化學元素的合稱。被廣泛應用於(yu) 電子、新能源、環境保護、激光材料等新興(xing) 領域。 19...

     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、釔和鑭係元素共17種化學元素的合稱。被廣泛應用於(yu) 電子、新能源、環境保護、激光材料等新興(xing) 領域。

    19日,日本研究人員宣布,在印度洋東(dong) 部的海底發現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現含有稀土的海底泥,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,最高濃度達到1113ppm(百萬(wan) 分比濃度),平均濃度也達到約700ppm,與(yu) 太平洋的稀土濃度相似。
 稀土

    日本研究人員19日宣布,他們(men) 在印度洋東(dong) 部的海底發現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現含有稀土的海底泥,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(dong) 京大學教授加藤泰浩率領的研究小組,去年曾在日本附近的太平洋海底發現含有稀土的海底泥。此次發現稀土的地點位於(yu) 印度尼西亞(ya) 雅加達以西約1000公裏的印度洋海域,距澳大利亞(ya) 所屬的科科斯群島不遠。

    研究人員通過分析鑽探的海底泥樣品,發現在水深約5600米的海底以下75至120米處,存在含有稀土的泥層,最高濃度達到1113ppm(百萬(wan) 分比濃度),平均濃度也達到約700ppm。

    由印度洋海嶺活動而形成

    與(yu) 太平洋相比,該地點存在稀土的位置更深,開采更為(wei) 困難。其稀土濃度與(yu) 太平洋的稀土濃度相似,是中國陸地礦床的數倍,特別是稀有的鏑等稀土元素非常豐(feng) 富。

    研究人員認為(wei) ,中央海嶺噴出的氧化鐵等物質會(hui) 吸收海水中的稀土而堆積在附近,此次發現的稀土就是由於(yu) 印度洋中央海嶺的活動而形成的。海嶺又稱海底山脈,位於(yu) 大洋中央部分的海嶺,就叫中央海嶺。

    加藤泰浩指出:“這說明含有稀土的海底泥並非是太平洋特有的,意義(yi) 非常重大。其他海域也有可能發現能夠開發的稀土礦床。”

    日本重點勘探試采稀土礦

    日本政府內(nei) 閣會(hui) 議今年通過作為(wei) 日本今後五年海洋政策方針的新《海洋基本計劃》。根據這一基本計劃,日本將把振興(xing) 海洋產(chan) 業(ye) 作為(wei) 新的經濟增長點,資源方麵的重點是勘探和試開采稀土礦。

    稀土是日本在海洋礦產(chan) 開發方麵的主攻目標。為(wei) 減少對中國稀土的依賴,日本除了通過技術攻關(guan) 減少稀土使用量外,還希望從(cong) 日本近海的深海中開采出“國產(chan) 稀土”。

    今年1月,日本海洋研究開發機構和東(dong) 京大學的聯合研究團體(ti) 利用“海嶺”號深海調查船,從(cong) 日本最東(dong) 端的南鳥島周邊的海底泥中發現高濃度稀土。分析顯示,在南鳥島以南約200公裏的海底之下3米左右的淺層泥沙中,存在濃度最高達到0.66%的稀土,這是目前發現的全球濃度較高的有工業(ye) 利用價(jia) 值的稀土。

     東(dong) 京大學教授加藤泰浩認為(wei) ,南鳥島周邊的稀土蘊藏量至少相當於(yu) 日本國內(nei) 數百年的消費量。他希望三年內(nei) 日本能開發出大量采集深海海底泥的技術,並通過降低采集和提煉成本,最終實現商業(ye) 化開采。據研究小組估算,如果每天開采1萬(wan) 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%

    一份美國能源部的報告顯示,鏑、鋱、銪、釹和釔這五種稀土礦物質供應短缺將對包括風力渦輪機和太陽能電池板在內(nei) 的清潔能源技術不斷增加的使用量產(chan) 生威脅。該報告研究了16種元素以及相關(guan) 的材料,其中包括鎳和錳(用於(yu) 製造電池)。

    對這些所謂重要元素進行研究是在稀土價(jia) 格暴漲後開始的,價(jia) 格暴漲是由於(yu) 中國2010年限製稀土出口。美國能源部的一位官員稱,稀土需求的增長速度快於(yu) 鋼鐵等其他金屬的需求增速。

    中國是世界上稀土資源最豐(feng) 富的國家,素有“稀土王國”之稱,總保有儲(chu) 量約9000萬(wan) 噸,占世界已探明稀土總量的36%(2010年數據)。中國曾滿足世界上97%的稀土金屬需求。2010年9月,中國政府暫停稀土對日本的出口兩(liang) 個(ge) 月,世界倍感恐慌,紛紛加大對本國資源的安全控製。

    由於(yu) 全球對稀土金屬的強烈需求,美國稀土生產(chan) 商和技術公司Molycorp Minerals2010年12月重新啟動了開采作業(ye) 。

    美國近年啟動了本國稀土元素的開發,最著名的是位於(yu) 加州莫哈韋沙漠東(dong) 部的芒廷帕司稀土礦山(Mountain Pass),主要開采鈰、釹等金屬。該礦山曾經是世界上最大的稀土礦山之一,具有50多年的開發曆史,擁有超過50英畝(mu) 的大型露天采坑。2002年由於(yu) 環保問題、以及中國廉價(jia) 出口稀土的影響被迫關(guan) 停,默默沉寂了10多年。

    但即使中國不采取限製性政策、美國加州芒廷帕司礦山全力恢複生產(chan) ,全球性的稀土供不應求局麵也很快會(hui) 到來。特別是釹和鏑,它們(men) 廣泛用於(yu) 產(chan) 生強磁,是電動汽車、混合動力車和風力發電設備必不可少的組件。美國能源部預測,由於(yu) 電動汽車和風力電廠的快速擴張,2015年將出現這些稀土金屬的緊缺。

    美國能源部稱,盡管2011年下半年稀土價(jia) 格出現下跌,但其價(jia) 格仍然不穩定,這導致一些公司想方設法減少對稀土的依賴。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稀土產(chan) 量。能源部遠景研究項目機構已撥款約3160萬(wan) 美元給14個(ge) 研究項目(研究減少或消除使用稀土元素的方法)。

    澳大利亞(ya) 的一些礦山也在開發作業(ye) ,跟美國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,但還遠不足以解決(jue) 未來幾年的稀土危機。

    2011年8月,美國弗裏多尼亞(ya) 集團的研究報告顯示,由於(yu) 電池、電子產(chan) 品、汽車和永磁鐵產(chan) 量增長,全球稀土需求有望以年均7.1%的速度快增,到2015年達到18萬(wan) 噸。如果按美元計價(jia) ,稀土的銷售額將從(cong) 2010年時的30億(yi) 美元增至2015年時的92億(yi) 美元。

    資料

    稀土元素

    稀土元素從(cong) 18世紀末葉開始陸續被發現,共有17種。

    稀土是製造被稱為(wei) “靈巧炸彈”的精密製導武器、雷達和夜視鏡等各種武器裝備不可缺少的元素。因其天然豐(feng) 度小,又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在,故叫“稀土”。

    稀土元素被廣泛應用於(yu) 電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農(nong) 業(ye) 等領域。應用稀土可生產(chan) 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(chu) 氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chu) 材料、光導纖維材料等。

    一部高性能汽車,整個(ge) 車身超過十個(ge) 部件用到稀土元素,全車基本所有馬達都使用了含稀土的釹鐵硼磁鐵。節能環保的氫動力汽車,更是依賴稀土元素存儲(chu) 氫能源來提供動力。目前廣受關(guan) 注的蘋果電子產(chan) 品:ipads、iphoness,高分辨率顯示屏使用稀土拋光粉拋光、機身外殼使用了稀土作為(wei) 添加劑的高性能塑料和鋁鎂合金、手機震動馬達和高保真耳機都使用了含稀土的釹鐵硼磁鐵。

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