什么是稀土元素（REEs）？

稀土元素是元素周期表中一起出现的一组17种化学元素（见图）。该组由钇和15种镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥）组成。钪存在于大多数稀土元素矿床中，有时被归类为稀土元素。国际纯粹与应用化学联合会将钪纳入其稀土元素定义。

稀土元素周期表： 稀土元素是15种镧系元素，加上钇。钪存在于大多数稀土元素矿床中，有时被归类为稀土元素。图片来源：Geology.com。

稀土元素的用途

稀土金属及其合金用于人们日常使用的许多设备，如计算机内存、DVD、可充电电池、手机、催化转化器、磁铁、荧光灯等。

在过去的二十年里，对许多需要稀土金属的物品的需求激增。20年前，很少有人拥有手机，但今天有超过50亿人拥有移动设备。[3] 稀土元素在计算机中的使用增长几乎与手机一样快。

许多可充电电池都是用稀土化合物制成的。对电池的需求是由对手机、阅读器、便携式电脑和相机等便携式电子设备的需求驱动的。

每辆电动汽车和混合动力电动汽车的电池中都含有几磅稀土化合物。随着对能源独立、气候变化和其他问题的担忧推动了电动汽车和混合动力汽车的销售，对稀土化合物电池的需求将更快地攀升。

稀土被用作催化剂、荧光粉和抛光化合物。这些用于空气污染控制、电子设备上的照明屏幕以及光学质量玻璃的抛光。预计所有这些产品的需求都将不断增长。

稀土元素的用途： 该图表显示了2017年美国稀土元素的使用情况。许多车辆在排气系统中使用稀土催化剂来控制空气污染。通过添加稀土金属，大量合金变得更耐用。玻璃、花岗岩、大理石和宝石通常用氧化铈粉末抛光。许多电机和发电机都含有稀土元素制成的磁铁。数字显示器、显示器和电视中使用的磷光体是由稀土氧化物制成的。大多数电脑、手机和电动汽车电池都是用稀土金属制成的。

关键防御用途

稀土元素在我们的国防中起着至关重要的作用。军方使用夜视镜、精确制导武器、通信设备、GPS设备、电池和其他国防电子设备。这给美国军方带来了巨大的优势。稀土金属是制造装甲车和撞击时会破碎的弹丸中使用的超硬合金的关键成分。

稀土元素的国防用途
镧	夜视镜
钕	激光测距仪、制导系统、通信
铕	灯具和显示器中的荧光粉和荧光粉
铒	光纤数据传输中的放大器
钐	高温下稳定的永磁体
钐	精确制导武器
钐	隐身技术中白噪声的产生

这些元素真的“稀有”吗？

稀土元素并不像其名称所暗示的那样“稀有”。铥和镥是两种含量最低的稀土元素，但它们的平均地壳丰度几乎是金地壳丰度的200倍[1]。然而，这些金属很难开采，因为很难发现它们的浓度高到足以进行经济开采。

你知道吗 美国使用的大部分钪用于铝合金棒球棍和其他运动器材[4]。钪还用于半导体和特种照明。图片版权归iStockphoto/Dori OConnell所有。

稀土生产和贸易史

Pre-1965

1965年之前，稀土元素的需求相对较少。当时，世界上大部分的供应来自印度和巴西的砂矿。20世纪50年代，南非成为含稀土独居石矿床的主要生产国。当时，加利福尼亚州的山口矿从前寒武纪碳酸盐岩中生产少量的稀土氧化物。

彩色电视点燃需求

20世纪60年代中期，随着第一台彩色电视机进入市场，对稀土元素的需求首次爆发。铕是产生彩色图像的基本材料。山口矿开始从氟碳铈矿中生产铕，氟碳铈矿含有约0.1%的铕。这一努力使山口矿成为世界上最大的稀土生产商，并使美国成为主要生产国。

中国进入市场

中国从20世纪80年代初开始大量生产稀土氧化物，并在20世纪90年代初成为世界领先的生产国。在20世纪90年代和21世纪初，中国稳步加强了对世界稀土氧化物市场的控制。他们以如此低的价格出售稀土，以至于山口矿和世界各地的许多其他矿无法竞争并停止运营。

国防和消费电子产品需求

与此同时，随着稀土金属被设计成各种各样的国防、航空、工业和消费电子产品，世界需求激增。中国利用其主导地位，开始限制出口，允许稀土氧化物价格升至历史水平。

中国是最大的稀土消费国

除了是世界上最大的稀土材料生产国，中国也是主要的消费国。他们主要将稀土用于制造面向国内和出口市场的电子产品。日本和美国是稀土材料的第二大和第三大消费国。中国不愿出售稀土可能是为了保护其增值制造业。

中国生产主导地位的顶峰？

中国的主导地位可能在2010年达到顶峰，当时他们控制着世界上约95%的稀土产量，许多稀土氧化物的价格在短短几年内上涨了500%以上。这是全世界稀土消费者和矿商的觉醒。美国、澳大利亚、加拿大和其他国家的矿业公司开始重新评估旧的稀土前景，并探索新的前景。

高昂的价格也促使制造商做了三件事：1）寻求减少生产每种产品所需的稀土元素量的方法；2） 寻找替代材料来代替稀土元素；以及3）开发不需要稀土元素的替代产品。

这一努力导致某些类型磁铁中使用的稀土材料数量减少，并从稀土照明产品转向发光二极管技术。在美国，每单位制成品的稀土平均消费量有所下降，但对更多用稀土元素制造的产品的需求有所增加。其结果是消费增加。

中国在国外购买资源

中国公司一直在其他国家购买稀土资源。2009年，中国有色金属矿业公司收购了澳大利亚莱纳斯公司的多数股权，莱纳斯公司是中国以外稀土元素产量最高的公司之一。他们还购买了赞比亚的巴卢巴矿。

中国境外稀土生产

澳大利亚的矿山于2011年开始生产稀土氧化物。2012年和2013年，它们供应了世界产量的2%至3%。2012年，山口矿重新投产，2013年美国生产了世界上约4%的稀土元素。巴西、马来西亚、俄罗斯、泰国和越南的产量继续或增加。

你知道吗 稀土磁体用于风力涡轮机。一些大型涡轮机需要两吨稀土磁铁。这些磁铁非常坚固，使涡轮机效率很高。稀土磁体用于许多替代能源应用中的涡轮机和发电机。

你知道吗 过去十年，稀土材料的价格和需求急剧上升。中国生产约90%的供应。澳大利亚和美国的存款正在恢复运营，exploration许多新领域的勘探正在取得进展。

重稀土和轻稀土元素： 稀土元素通常分为“重稀土”和“轻稀土”。镧、铈、镨、钕、钷和钐是“轻稀土。”钇、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥是“重稀土。”虽然钇比轻稀土元素轻，但由于其与天然矿床中重稀土的化学和物理联系，它被归入重稀土组。

你知道吗 每辆混合动力汽车和电动汽车都有一个大电池。每个电池都是用几磅稀土化合物制成的。在能源独立、气候变化和其他问题的推动下，电动汽车的使用预计将迅速增加。这将增加对稀土材料的需求。图片版权归iStockphoto/Mark Stay所有。

你知道吗 微量的稀土金属用于大多数小型电子设备。这些设备的寿命很短，稀土元素回收利用很少。每年有数十亿美元被丢弃。图片版权归iStockphoto/Bakaleev Aleksey所有。

世界矿山产量和储量 （2017年估算）
国家	生产 (吨)	保留 (吨)
美国	--	1,400,000
澳大利亚	20,000	3,400,000
巴西	2,000	22,000,000
加拿大	--	830,000
中国	105,000	44,000,000
格陵兰	--	1,500,000
印度	1,500	6,900,000
马拉维	--	140,000
马来西亚	300	30,000
俄罗斯	3,000	18,000,000
南非	--	860,000
泰国	1,600	无公开数据
越南	100	22,000,000
全世界总和	130,000	120,000,000

世界稀土矿产资源

“稀土在地壳中相对丰富，但发现的可开采浓度比大多数其他矿石少。美国和世界资源主要包含在氟碳铈矿和独居石中。中国和美国的氟碳铈矿矿床占世界稀土经济资源的最大比例，而澳大利亚、巴西、中国、印度、马来西亚、南非、斯里兰卡、泰国和美国的独居石矿床占第二大部分。 [7]

稀土氧化物： 这些稀土氧化物被用作示踪剂，以确定流域的哪些部分正在被侵蚀[5]。从顶部中心顺时针：镨、铈、镧、钕、钐和钆。图片来源：Peggy Greb，美国农业部图片库。

稀土元素展望

未来十年，全球对汽车、消费电子产品、节能照明和催化剂的需求预计将迅速增长。稀土磁体需求预计将增加，可充电电池的需求也将增加。医疗技术的新发展预计将增加手术激光、磁共振成像和正电子发射断层扫描闪烁探测器的使用。

稀土元素在所有这些行业中都有大量使用，因此对它们的需求应该仍然很高。

稀土元素参考文献

[1] Rare Earth Elements - Critical Resources for High Technology: United States Geological Survey, Fact Sheet 087-02. [2] Rare Earths: Joseph Gambogi, United States Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2017. [3] Smartphone Ownership Is Growing Rapidly Around the World, but Not Always Equally: Laura Silver, Pew Research Center, article on the Pew Research Center website, February 2019. [4] Rare Earths: Joseph Gambogi, United States Geological Survey, Minerals Yearbook 2011. [5] A Rare-Earth Approach to Tracing Soil Erosion: United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service. [6] China's Ace in the Hole: Rare Earth Elements: Cindy A. Hurst, National Defense University Press. [7] The Geology of Rare Earth Elements: Republication of "The Principal Rare Earth Elements Deposits of the United States - A Summary of Domestic Deposits and a Global Perspective." [7] Rare Earth Elements and National Security: Council on Foreign Relations Energy Report, 2014.