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最寂寞的矿物——独居石
2021-03-11 15:27 来源: 国土资源科普与文化 赵芝 王登红 黄凡 沙俊生 发文机关: 地质调查科普网 【字体:   打印

为何寂寞?

独居石这个名字,怎么听都有点金庸之绝世高手或者琼瑶之伤心断肠人的感觉。

然而,这个名字是源于它经常以单晶体存在而来的:独居石是一种含有铈和镧的磷酸盐矿物,是一种稀土矿物,中文学名“磷铈镧矿”,(CeYLaThPO4是提炼铈、镧的主要矿物,商业钚的主要来源。所以说,从这个名字也可以看到来自地质学者们的浪漫情怀。

早先发现这种矿物会放射钍-232,之后会吸收慢中子而变成铀-233,而铀-233可作核燃料之用。1940合成又发现该矿石,可合成钚-239。而钚-239常被用在核子反应炉及核武器中。铈可用来作合金、打火石、抛光等的材料。此外,很多时候独居石中还含有钍,因此也可用来提炼钍。

显微镜下的独居石板状晶体

双面独居石

正:普通独居石中钍(ThO2)的含量一般在4%~12%之间,而富含钍的独居石中其含量可高达30%。人们可以从独居石中提取珍贵的稀土元素。

负:但也因钍的高毒性而承受环境被污染所带来的负面影响。长期处于放射性污染环境中人会引发各类慢性放射疾病,甚至引发白血病或各种癌症。

矿石中的独居石呈黄褐色晶体

用途甚广的独居石

随着科技的进步,稀土的应用范围逐渐超过了钍。而此时,“过剩”的钍又该如何利用呢?

1942年科学家发现用中子轰击钍232可产生铀233,钍一跃成为潜在的核燃料,用途再次超过稀土。在处理大量独居石获得核燃料的铀和钍的同时,剩余的大量稀土需要迫切处理。20世纪50年代末至60年代末,科学家们发现了稀土的一些特殊功能,并迅速应用到工业中。例如,广泛用于精炼石油的裂化催化剂、冶金工业,稀土的用量快速增加。1952年,我国开始研究从独居石中提取分离钍的研究,1954年,建立了从独居石中提取分离钍与混合稀土的工厂。之后稀土分离技术不断改进,从独居石中分离出了铈、镧、钐和钕等单一的稀土元素。稀土的应用也逐渐扩大到玻璃陶瓷、电光源等许多领域。1964年,我国建成了第一条以独居石为原料的稀土生产线。可见,稀土和钍的应用是相互促进的过程,科学研究、产品生产和资源的应用也是相互促进的过程。如今,无论军用还是民用,从独居石中分离出的铈、镧、钐和钕都具有广泛应用。例如,海湾战争中美军坦克的夜视仪中因加入了镧而可先发制敌;汽车玻璃中因添加了铈,能防紫外线的同时还可降低车内的温度;汽车尾气净化催化剂中因添加了铈而降低了尾气的排放量;2016年全球稀土消费中磁铁占23%,稀土磁铁可用于武器制导系统(永磁电机)、风力涡轮机、电动汽车等等;而钐和钕是组成永磁的重要元素;钍是核能发电厂中最重要的燃料之一,一般用来制造合金。

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