釔是一種應(yīng)用非常廣泛的金屬，金屬釔可以作為鎂、鈦、鋁等有色金屬的改性添加劑和優(yōu)良的凈化劑；氧化紀(jì)最廣泛的用途就是各種功能材料，在發(fā)光材料、激光材料、髙溫超導(dǎo)材料以及精密陶瓷材料等領(lǐng)域都顯現(xiàn)出非常優(yōu)越的性能。釔主要存在于離子型稀土礦，獨(dú)居石和磷釔礦中。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷突破，研究釔的分離提純技術(shù)和低成本制取氧化釔的生產(chǎn)工藝具有重要的作用。[1]
釔的起源簡(jiǎn)史
在目前已知的14種稀土元素中，釔元素是被人類發(fā)現(xiàn)的第一種稀土元素。如圖1所示，1784年，瑞典人卡爾·阿克塞爾·阿倫尼烏斯（Carl Axel Arrhenius)在斯德哥爾摩附近的伊特比村(Ytterby)意外發(fā)現(xiàn)了一塊致密的黑色礦石，便以村名將其命名為“Ytteerite”。直至1794年，芬蘭化學(xué)家約翰·加多林（Johan Gadolin)成功從此礦物中分離出含稀土Y元素的氧化物混合物。隨后，安德斯·古斯塔夫·埃克貝格(Anders Gustav Ekeberg)在此礦物中發(fā)現(xiàn)了一種新元素釔，將其命名為Yteelium；并且為紀(jì)念加多林作出的貢獻(xiàn)，將此礦石命名為硅鈹釔礦。1828年，德國(guó)化學(xué)家弗里德里希·沃勒(Friedrich WOhler)使用鉀加熱氧化釔的方法首次提取出純度較低的金屬釔。隨后，研究者逐漸在加多林發(fā)現(xiàn)的氧化物中發(fā)現(xiàn)了近八種新元素，占所有稀土元素的1/2以上。[2]
釔產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)
全球大部分釔產(chǎn)品產(chǎn)自中國(guó)南方的風(fēng)化離子吸附礦，主要分布在福建省、廣東省及江西省，廣西和湖南也有少量的離子礦。緬甸類似的粘土礦也生產(chǎn)釔。釔的主要消費(fèi)形式是生產(chǎn)陶瓷和熒光粉用氧化物。少量用于電子器件、激光、光學(xué)玻璃以及冶金應(yīng)用。與2022年相比，金屬釔及氧化物平均價(jià)格均有一定下滑。2023年，中國(guó)工信部公布的稀土采礦和分離指標(biāo)分別增長(zhǎng)至24萬噸REO與23萬噸REO，其中輕稀土礦產(chǎn)量指標(biāo)為220850噸，離子吸附礦指標(biāo)為19150噸。生產(chǎn)指標(biāo)中未明確記的占比。2023年，中國(guó)釔化合物及金屬出口量約為2900噸Y2O3，按照出口量遞減的順序，主要出口國(guó)分別為日本、意大利、美國(guó)及韓國(guó)。2022年，中國(guó)記化合物和金屬出口量為3400噸 Y2O3。[3]
釔的應(yīng)用
金屬釔是一種化學(xué)性質(zhì)較活潑的銀白色金屬﹐它主要通過金屬鈣熱還原氟化釔獲得,在空氣中易氧化失去金屬光澤。如圖2所示，在外部環(huán)境條件下，金屬釔通常以Y2O3、YCl3、YH3、Y(OH)3和金屬間化合物等形式存在，這些衍生物具有重要的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其中，氧化釔由于具有耐高溫、高熔點(diǎn)等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于冶金、醫(yī)療、光學(xué)、電池等領(lǐng)域。例如，氧化釔能夠作為耐火材料、高溫合金和原子反應(yīng)堆中鹽的主要添加劑，通過調(diào)控材料的微觀組織改善其各項(xiàng)性能；摻雜氧化釔制成的熒光粉也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于LED照明、等離子顯示板(PDP)、熒光光譜(FL)等光學(xué)材料中，也是目前國(guó)內(nèi)稀土釔的主要應(yīng)用領(lǐng)域；同時(shí)氧化釔還具有抗菌殺毒、藥物運(yùn)輸、生物成像等功能。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。除了氧化釔的重要應(yīng)用外，稀土釔元素制成的超氫YH，可用于制備超導(dǎo)材料，還能夠與Mg、Al、Fe等有色金屬通過合金化的手段明顯改善不同種類合金的力學(xué)性能、磁性、耐蝕性等，滿足航空航天、軍事等領(lǐng)域所需新材料的性能要求。[2]
參考文獻(xiàn)
[1] 王增凱.環(huán)烷酸萃取分離釔的研究[D].廣西師范大學(xué),2016.
[2] 張弛,黨乾,劉國(guó)懷,等.稀土釔的開發(fā)及應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào),2023,37(03):106-113.
[3] 王彥.2023年美國(guó)釔統(tǒng)計(jì)分析[J].稀土信息,2024,(03):29-31