1、引言
从前几年间，越来越多的人起头关注一类颇为特殊的金属——稀土元素。很多人从未听说过它们，或者可能只知路它们是元素周期表主体下方两行元素中的上方那一行。事实上，只管这类金属有着数量惊人的利用场景，但在十几年之前，公家对它们知之甚少。
稀土元素有多个名称：稀土金属、稀土，或简称为REE。它们是一组联系缜密的沉元素，共17种，蕴含钪（Sc）、钇（Y）和镧系元素。在图1的元素周期表中，它们用红色概括标出。其中，镧系元素本应位于钡（Ba）和铪（Hf）两种元素之间。
图1 元素周期表
这17种稀土元素具体蕴含：21号元素钪（Sc）、39号元素钇（Y）、57号元素镧（La）、58号元素铈（Ce）、59号元素镨（Pr）、60号元素钕（Nd）、61号元素钷（Pm）、62号元素钐（Sm）、63号元素铕（Eu）、64号元素钆（Gd）、65号元素铽（Tb）、66号元素镝（Dy）、67号元素钬（Ho）、68号元素铒（Er）、69号元素铥（Tm）、70号元素镱（Yb）和71号元素镥（Lu）。另表，凭据稀土元素的物理化学性质的差距性和类似性，以及它们在矿物中共生情况和分歧的离子半径可产生分歧性质的特点，十七种稀土元素通常分为三组。轻稀土组：镧、铈、镨、钕、钷，中稀土组：钐、铕、钆、铽、镝，沉稀土组：钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
2、名称
“稀土元素」剽一术语现实上是用词不当。首先，它们并非碱土金属——碱土金属指的是元素周期表中第2族的元素，蕴含铍、镁、钙、锶、钡和镭。相反，从图1中可看出，稀土元素属于过渡金属（第3B族）。其次，稀土元素也并不“稀少”。
“稀土元素」剽一名称的由来与其发现过程亲昵有关。大无数稀土元素发现于19世纪，仅有钇（1794年）、镥（1907年）和钷（1943年）之表。在19世纪，人们已知的稀土矿床仅有一处——瑞典伊特比镇左近的采石场，因而其时以为这类元素极度稀少。而“土”的由来则是：大无数稀土元素最初是以氧化物大局被提取出来的，在19世纪的重要科学说话法语中，元素的氧化物被称为该元素的“terre”（意为“土”）；在其时另一沉要科学说话德语中，元素的氧化物也被称作该元素的“Erde”（意为“土”）。
如前所述，稀土元素其实并不稀少。固然稀土矿床的数量相对有限，但这些元素的丰度却相当高。最常见的稀土元素是铈（Ce），其地壳丰度为60ppm，在地球地壳元素丰度排名中位列第27位，丰度高于排名第37位的铅（Pb，地壳丰度为10ppm）。即就是丰度最低的稀土元素之一 ——镥（地壳丰度为0.5ppm），其地壳丰度也约为金（0.0031ppm）的200倍。
在稀土元素系列内部，其丰度出现锯齿状散布（图2），该景象源于奥多-哈金斯法令。该法则指出，原子序数为偶数的元素丰度高于原子序数为奇数的元素。
图2 元素丰度（以原子分数暗示）随原子序数变动的曲线
3、重要矿石矿物
目前，稀土元素的重要矿石矿物为独居石、氟碳铈矿和磷钇矿。最早被利用的稀土矿物是加多林矿——多种稀土元素初次从该矿物中分离得到，但它并未实现工业化利用。而首个用于工业化提取稀土元素的矿石矿物是独居石。
独居石
独居石的通用化学式为CePO?。其名称源自希腊语“monazeis”（意为独处），一方面因其晶体常呈孤立状，另一方面也因该矿物在初次发现时较为罕见（见图3）。除铈（Ce）表，独居石中还含有其他稀土元素，且以轻稀土元素（LREEs：镧 La、铈 Ce、镨 Pr、钕 Nd、钐 Sm）为主，且必然出现多种稀土元素的混合状态。定名时会增长后缀 “-Ce”“-La”“-Nd”或“-Pr”，以暗示其中含量最高的稀土元素。独居石中通；购蓄剩═h）或铀（U），但二者含量普遍过低，无法作为有价值的副产品提取。
独居石通常作为次要矿物存在于花岗岩、花岗闪长岩及其伴生的伟晶岩中，同时也见于多种变质岩中。独居石之所以能形成富集，重要源于以下两个个性：（1）属于沉矿物，比沉介于 4.8 至5.5 之间，均匀值为 5.15；（2）抗风化能力极强。因而，在火成岩或变质岩母岩风化后，经搬运作用，独居石会富集于砂矿床和沉矿物砂中。
图3 独居石
氟碳铈矿
氟碳铈矿由瑞典化学家威廉?希辛格初次描述，其时他将其定名为碱式氟铈矿，该矿物发现于瑞典韦斯特曼兰省里达胡坦左近的贝什纳斯矿。氟碳铈矿的通用化学式为 Ce (CO?) F。
作为另一种重要的稀土矿石矿物，氟碳铈矿以轻稀土元素为主，重要含铈（Ce）、镧（La）、镨（Pr）和钕（Nd）；沉稀土元素中，仅钇（Y）较为常见。定名时需在矿物名前增长后缀“-Ce”“-La”“-Nd”或“-Y”，以批示其中含量占主导的稀土元素。此表，该矿物中还含有少量其他沉稀土元素，同时存在含羟基的变种矿物——羟基氟碳铈矿-(Ce)和羟基氟碳铈矿-(Nd)。
由于不含铀（U）和钍（Th），氟碳铈矿已取代独居石，成为提取轻稀土元素的重要矿石矿物。氟离子和碳酸根离子产生置换时，可能形成有关的派生矿物。只管氟碳铈矿散布宽泛，但从未以大规模荟萃的大局出现。它多见于多种火成岩中，如碳酸岩、脉状矿床、接触变质岩及伟晶岩。大型氟碳铈矿矿床通常与碳酸岩侵入体有关，而碳酸岩常与碱性侵入岩伴生。
图4 氟碳铈矿
磷钇矿
磷钇矿（图5）由贝采利乌斯初次描述，其样正本源于挪威的希德拉岛。该矿物名称源自希腊语“xenos”（意为表来的）和“time”（意为荣誉）。磷钇矿的通用化学式为YPO?。
与独居石、氟碳铈矿分歧，磷钇矿除含钇（Y）表，通；购写罅砍料⊥猎兀℉REEs：钇Y、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu）。其稀土氧化物（REO）含量最高可达67%，且以沉稀土氧化物为主。其中最常见的沉稀土元素为镝、镱、铒和钆，同时还含有少量铽、钬、铥和镥。
磷钇矿是提取沉稀土元素的重要起源，但与独居石类似，它也含有钍（Th）或铀（U）——这两种元素到底是可回收的副产品，还是需处置的杂质，取决于矿床地位及矿物中这两种元素的含量。
磷钇矿是伟晶岩及其他非基性火成岩中的副矿物，同时也常见于变质岩中。与独居石个性极度类似，磷钇矿同样拥有较高比沉，介于4.4至5.1之间，均匀值为4.75，因而也会富集于砂矿床和沉矿物砂中。不外，此类磷钇矿矿床散布并不宽泛。在锕系元素富集个性上，独居石偏差于富集钍，而磷钇矿则偏差于富集铀，但也能吸附大量钍。
图5 磷钇矿
异性石
异性石（见图6）由克拉普罗特于1810年初次描述。它是一种环状硅酸盐矿物，通用化学式为 Na?(Ca, Ce)?(Fe??, Mn??) ZrSi?O??(OH, Cl)?。其名称源自希腊语，意为“易分化的”，这指的是它易溶于酸的个性；鸪裳抑械囊煨允诓还暮图钚郧秩胙壹捌浒樯熬а抑。
图6 异性石（呈淡红色物质）
4、次要矿石矿物
其他稀土矿物种类繁多，但通常对稀土工业提取而言无沉要意思。表1列出了迄今为止已知的其他含稀土矿物。与重要稀土矿物类似，许屡次要稀土矿物也存在多种类似矿物——这是由于多种稀土元素可相互置换。对于这类矿物，人们会在其名称后增长后缀，以标识其中含量占主导的稀土元素，而每一种带后缀的矿物都是独立的矿物种类。例如，易解石就有明确分类：铈易解石、钕易解石和钇易解石。
表1 次要稀土矿物
矿物名称 | 化学式 |
易解石（Aeschynite） | (Ce, Ca, Fe)(Ti, Nb)2(O, OH)6) |
三斜闪石（Aenigmatite） | (Na,Ca)4(Fe,Ti,Mg)12Si12O40 |
褐帘石（斜帘石）（Allanite (Orthite)） | (Ca, Ce)(Al, Fe2+)(Si2O7)(SiO4)O(OH) |
钙铈锶矿（Ancylite） | SrCe(CO3)2(OH)·(H2O) |
磷灰石（Apatite） | Ca5(PO4)3F |
钛铀矿（Brannerite） | (U, Ca, Ce)(Ti, Fe)2O6 |
铈硅磷灰石（Britholite） | Ca2(Ce, Ca)3(SiO4,PO4)3(OH, F) |
铈硅石（Cerite） | (Ce,La,Ca)9(Mg,Fe)(SiO4)3(HSiO4)4(OH)3 |
方铈石（Cerianite） | (Ce, Th)O |
铈钍磷灰石（Cheralite） | (Ca, Ce)(Th, Ce)(PO4) |
水磷钇矿（Churchite） | YPO4?2(H2O) |
黑稀金矿（Euxenite） | (Y, Ce, Ca)(Nb, Ta, Ti)2O6 |
褐钇铌矿（Fergusonite） | Y(Nb, Ti)O4 |
氟碳铈铝石（Florencite） | (Ce, La)Al3(PO4)2(OH)6 |
硅铍钇矿（Gadolinite） | Y2Fe2+Be2Si2O10 |
黄河矿（Huanghoite） | BaCe(CO3)2F |
羟氟碳铈矿（Hydroxylbastnaesite） | (Ce, La, Nd)CO3(F, OH) |
硅碳铈钇矿（Kainosite） | Ce2(Y, Ce)2(Si4O12)(CO3)·H2O |
铈铌钙钛矿（Loparite） | (Na, Ce, Ca, Sr, Th)(Ti, Nb, Fe)O3 |
硅钛铈钠石（Mosandrite） | Na(Na,Ca)2(Ca,Ce,Y)4(Ti,Nb,Zr)(Si2O7)2(O, F)2F3 |
碳铈钙矿（Parisite） | Ca(Ce, La)2(CO3)3F2 |
硅钛铈钙石（Rinkite） | (Na, Ca)3(Ca, Ce)4Ti(Si2O7)2OF3 |
钐钇矿（Samarskite） | (Y, Fe3+, U) (Nb, Ta)5O4 |
碳铈钙矿（Synchisite） | Ca(Ce, Nd, Y)CO3F |
磷硅铈钠石（Steenstrupine） | Na14Ce6Mn2+Mn3+Fe22+(Zr,Th)(Si6O18)2(PO4)7?3(H2O) |
水碳钇矿（Tengerite） | Y2(CO3)3?2?3(H2O) |
硅钇矿（Thalenite） | Y3Si3O10(OH) |
钇钽矿（Yttrotantalite） | (Y,U,Fe)(Ta,Nb)O4 |
锆石（Zircon） | ZrSiO4 |
5、含稀土元素岩石
含稀土元素的重要岩石类型以火成岩为主，部门变质岩和沉积岩也有富集，主题类型及特点如下：
一、主题火成岩类型（稀土富集主力）
1、火成碳酸岩：与碱超基性杂岩体伴生，是轻稀土最重要的赋矿岩石。代表性矿物有独居石、氟碳铈矿，我国白云鄂博超大型稀土矿即与此类岩石有关，稀土总量常达数百至数千ppm。
2、碱性岩：蕴含霞石正长岩、霓石正长岩、碱性花岗岩等，富集轻稀土和高场强元素。常形成综合性矿床，如辽宁跑马岩体，矿物以绿层硅铈钛矿、异性石为主。
3、煌斑岩：浅成侵入岩（多呈岩墙产出），源区来自交代岩石圈地幔，部门富碳酸盐的煌斑岩稀土含量显著，内蒙古乌海地域已发现此类富稀土岩墙。
二、次要岩石类型（部门富集或含量较低）
1、花岗片麻岩（变质岩）：元古代变质岩中常见，稀土矿物为独居石、褐帘石，内蒙古巴彦淖尔地域此类岩石中高价值镨、钕占比可达18%-25%。
2、玄武岩（基性火成岩）：散布宽泛，稀土含量整体较低，其中碱性玄武岩轻稀土相对富集，配分特点与岩石成因（大洋/大陆）亲昵有关。
3、沉积岩：少数沉积岩如磷块岩、粘土岩会通过沉积作用吸附稀土元素，但工业价值远低于上述火成岩类型。
6、稀土矿床
稀土矿床大体可分为两类：由热液作用和岩浆作用形成的原生矿床，以及由风化作用和沉积作用形成的次生矿床。前人凭据矿床的矿物组合及形成的地质过程进行分类，具体类别蕴含：1、碳酸岩有关矿床；2、碱性火成岩有关矿床；3、岩浆热液矿床；4、风化残积矿床；5、砂矿矿床；6、海洋沉积矿床；7、煤中稀土矿床。
目前已在超过34个国度发现稀土矿床，按稀土氧化物（REO）含量推算，全球稀土储量估计约为1.3亿吨。储量排名靠前的国度蕴含中国（约33.8%）、越南（约16.9%）、巴西（约16.2%）、俄罗斯（约16.2%）、印度（约5.3%）、澳大利亚（约3.2%）和美国（约1.8%）。
自20世纪90年代末以来，中国在稀土市场占据主导职位，无论是原矿还是加工/提纯产品的供给，2000年代至2010年代初中国稀本地货量均占全球的90%以上。但近年来，受国际稀土市场调整影响，中国以表地域的稀土氧化物产量有所增长。中国的稀本地货量占比已降至全球的55%-70%，而美国、越南和泰国的产量则逐年上升。
图7 全球已知稀土元素矿山及矿床（2024）
7、我国重要的稀土矿床
白云鄂博稀土矿
白云鄂博铁-稀土-铌矿床位于内蒙古自治区包头市西北部，赋存于白云鄂博群中。该群由9个古元古代-中元古代沉积岩组组成，自下而上顺次定名为H1至H9，但H8岩性的划分存在争议。这些岩组重要由板岩和变砂岩组成，而H8岩组则以白云质大理岩为主，兼具细粒和粗粒结构。H8岩组呈器材向延长的纺锤状层状体，长度超过18千米，宽度超过1千米，是大无数矿石的重要赋矿围岩？蟠材诳矸荷⒉甲欧制缋嘈偷奶妓嵫衣。
由于成矿过程复杂（重要归因于矿化晚期及变质作用期间宽泛而强烈的热液蚀变与刷新），该矿床的成因一向存在争议。图8a-d展示了该矿床成因的一种可能模型：碳酸岩演化经历了三个分歧阶段——以镁铁碳酸岩（原生赋矿白云岩）为特点的岩浆阶段、由钙碳酸岩流体驱动的碳热阶段，以及伴有大量萤石沉积和碱性蚀变的热液阶段。尔后，强烈的地质机关运动导致部门刷新及稀土-铌富集。
复杂的多阶段稀土矿化重要源于钙碳酸岩流体与稍早侵入的镁铁碳酸岩产生的交代作用。此表，需把稳的是，只管镁铁碳酸岩岩浆中稀土元素已富集，但赋矿白云岩（即开采矿体）中最终稀土元素的大量富集，重要来自与钙碳酸岩有关的岩浆期后流体。
白云鄂博矿床中的重要含稀土矿物蕴含氟碳铈矿-（Ce）和独居石-（Ce），此表还有黄河矿、铈易解石、褐钕矿、铌铁矿等多种稀土和铌矿物。该矿床稀土储量约8亿吨，稀土氧化物均匀品位为6%；铌储量估计为220万吨，Nb?O?均匀品位为0.13%；铁矿总储量至少15亿吨，均匀品位为35%？蟠仓星嵯⊥梁考，占稀土总量的97%。
图8 左侧：白云鄂博稀土矿床形成模型（(a) 原生赋矿白云岩形成、(b) 碳热阶段、(c) 热液阶段、(d) 地质机关运动）；右侧：牦牛坪稀土矿床成矿流体演化与矿化过程（2024）
牦牛坪稀土矿
该矿床位于扬子板块西部与青藏高原东部接壤处，受攀西裂谷节造。赋矿围岩由泥盆纪-二叠纪泥质碎屑岩、石灰岩和第三纪崩积物组成；区内火成岩蕴含燕山期花岗岩、碱性正长岩-碳酸岩杂岩和中生代流纹岩，在矿床领域内宽泛散布。
稀土矿化赋存于脉状系统中，重要蕴含沉晶石-方解石伟晶岩脉，以及牦牛坪北东向正长岩-碳酸岩杂岩中的线性脉体。该杂岩体长约1400米，宽260-350米。通过流体包裹体钻研（图8e）对矿床成因进行了探求，了局批注成矿流体源自碳酸岩-正长岩杂岩：热液第一阶段产生霓长岩化，第二阶段出现不混溶流体，最后阶段产生稀土矿化。
然而，近期一项钻研提出，浅部持续的幔源岩浆底侵作用，结合不变的区域热异常，为稀土矿化的形成提供了有利前提。该矿床的重要含稀土矿物为氟碳铈矿-（Ce），伴有少量碳钙铈矿-（Ce）和独居石-（Ce），稀土储量以轻稀土富集为特点。此表，矿床还伴生有378万吨沉晶石、33万吨铅、240万吨萤石和174吨银储量。
离子吸附型矿床
中国南方存在另一类典型稀土矿床——风化壳淋积型矿床，又称“离子吸附型矿床”。这类矿床通常富含高价值轻稀土，少数则富含沉稀土。离子吸附型矿床的成分差距重要受母岩化学组成多样性的影响。
此类矿床形成于相对不变的机关地质环境（低隆升、低侵蚀速度），重要散布在中国南方部门地域。离子吸附型稀土矿床的形成过程为：在温暖高湿的地表环境中，母岩（尤其是花岗岩、片麻岩和花岗斑岩）经风化淋滤作用，溶化的稀土离子在迁徙过程中被黏土矿物吸附。此表，微生物在风化过程中对稀土元素的迁徙和分馏也拥有积极作用。
风化带富含稀土元素，厚度通常为3-10米。凭据矿物学特点，可将其分为四层：表层泥土层（0-2米）；全风化层（5-10米），为重要稀土矿体，稀土浓度通常为 0.03%-0.15%；半风化母岩层（3-5米）；母岩层或弱风化层（典型剖面见图9）。
图9 中国滇西地域离子吸附型黏土矿床典型模型（2024）
GA黄金甲入口成立于1999年4月30日，专业从事凿岩设备微风动工具钻研与造作。公司占有高水平的研发能力与丰硕的出产经验，选取优质的原资料、先进的出产工艺和缜密的检测伎俩，出产出机能良好、质量过硬的产品。“GA黄金甲入口”牌产品销往全国，并出口到澳大利亚、南非、巴西、智利、俄罗斯、韩国等100多个国度，深受用户好评。
公司总部位于雷锋故里长沙望城，现占有四大产业基地，总占地285012平方米，出产厂房208514平方米，员工1000多人。占有出产凿岩设备与风动工具用的研发、加工和检测等专业设备上千台套，自主研发出产各类潜孔钻具、跟管钻具、顶锤钻具、反循环钻具、牙轮钻具、潜孔钻机及各类规格的硬质合金和高强度合金结构钢等产品。2020年公司获评”国度专精特新幼巨人企业”,2022年获评”国度绿色工厂”。