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    稀土在地殼中的豐度

    稀土作為一組元素,除了具有神奇的物理、化學特性,稀土在國際市場中的獨特地位也令人十分著迷。從今年開始,西瓜就在此開一個小小的專欄,
            稀土作為一組元素,除了具有神奇的物理、化學特性,稀土在國際市場中的獨特地位也令人十分著迷
      相信很多人都想知道到底有多少稀土?其實,這個問題真的很難回答,畢竟數百年來人們在探索的過程中不斷地發現了大量的稀土資源,大陸、海洋,甚至月球上都發現了稀土。準確的回答這個問題是不可能的,但是在一定的精確度上對地球上到底有多少稀土進行衡量是可行的,這就需要介紹我們要討論的主題——元素在地殼中的豐度。
     
      所謂豐度指的是一種化學元素在地殼中的重量占地殼中重量的比例,豐度的確定基于大量地質調查數據。根據元素在地殼中的豐度,我們可以對元素在地球上的重量進行一定的評估和比較。表1是我們引自《CRC handbook of chemistry and physics》的稀土元素在地殼中的豐度數據。
    表1 稀土元素的豐度和參考價格
                  
    元素 英文名稱 元素
    符號
    原子
    序數
    原子量 地殼豐度
    (ppm)
    排序 參考價格
    (金屬,萬元/噸)
    Lanthanum La 57 138.91 39 3 2.8
    Cerium Ce 58 140.12 66.5 1 2.7
    Praseodymium Pr 59 140.91 9.2 6 56
    Neodymium Nd 60 144.24 41.5 2 62
    Samarium Sm 62 150.36 7.05 7 8.8
    Europium Eu 63 151.96 2.0 12 -
    Gadolinium Gd 64 157.25 6.2 8 33
    Terbium Tb 65 158.92 1.2 14 920
    Dysprosium Dy 66 162.50 5.2 9 245
    Holmium Ho 67 164.93 1.3 13 -
    Erbium Er 68 167.26 3.5 10 -
    Thulium Tm 69 168.93 0.52 16 -
    Ytterbium Yb 70 173.04 3.2 11 -
    Lutetium Lu 71 174.97 0.8 15 -
    Yttrium Y 39 88.91 33 4 20
    Scandium Sc 21   22 5 -
    平均值 15.14 - 148.8
    中位值 5.7 - -
     
     
      從表中可以看到,除鈧以外的15種稀土元素的平均豐度15.14,中位值為5.7。豐度最高的元素是鈰,達到了66.5。最低的是銩,只有0.52。由于稀土元素數量較多,各個元素應用領域不同,因此某個元素的價格即與豐度所反映的稀缺程度有關,更加取決于該元素的需求大小。目前需求量最大的釹、鐠、鋱和鏑分別是41.5、9.2、1.2和5.2,前兩種相對豐富,后者則十分稀缺。作為對比,我們從同一本手冊引用了金銀貴金屬和鈷鎳小金屬在地殼中的豐富數據,參見下表。
    表2 貴金屬、小金屬等元素的豐度和價格
     
    元素 英文
    名稱
    元素
    符號
    原子序數 原子量 地殼豐度(ppm) 2020參考價格
    (金屬,萬元/噸)
    Gold Au 79 197.0 0.004 40000
    Silver Ag 47 107.9 0.075 400
    Platinum Pt 78 195.1 0.005 20000
    平均值 0.028 20133
    Cobalt Co 27 58.93 25 29
    Lithium Li 3 6.94 20 50
    Niobium Nb 41 92.91 20 900
    平均值 22 326
    Nickel Ni 28 58.69 84 13
    Copper Cu 29 63.55 60 5.8
    平均值 72 9.4
     
     
      通過對比可知,稀土元素的豐度與金、銀、鉑相比要豐富的多,前者平均豐度是后者的540倍,后者平均價格是前者的135倍。稀土元素的平均豐度與鈷、鋰、鈮相近,后者平均豐度約是前者的1.45倍,后者的平均價格約是前者的2.19倍。稀土元素的平均豐度是銅、鎳元素平均豐度的三分之一,平均價格是銅、鎳平均價格的15.8倍。
     
      結合參考價格數據,我們會發現雖然稀土在地殼中的豐度較大,但是依然表現出了巨大的稀缺性,價格遠高于一些豐度遠小于它的資源。這就引出了一個極其重要的問題,賦存豐富未必意味著充足。這里可以套用經濟學里面的流動性概念,房子、機器、金銀和貨幣同是資產,但是在他們轉化為現金時卻具有不同的價格,其原因在于這些資產的流動性不同。易于變現的資產變現容易,反之則難。從資產變為先進需要各種各樣的環節,不但有折價,還要損耗時間。因此即便擁有大量的房屋、機器的巨富,當遇到繼續大量現金的時候,老財主也會遇到遠水難解近渴,不得不含淚甩賣家資的困境。這也是為什么常常聽到擁有大量資產的企業因為資金鏈斷裂而破產的真實原因。
     
      對于稀土資源而言也是如此,從蘊藏在地底的資源轉化為可以使用的產品,其間至少包含了探礦、采礦、選礦、分離和環境治理五個環節,每一個環節都需要消耗一定的成本和時間,其中探礦和采礦更是投入大、風險大、回報周期長的環節,并且極大的依賴于礦產的品位、賦存條件和共伴生情況等因素。而稀土恰恰具有不利于這些環節上節約成本和時間的因素。從賦存情況看,含有稀土的近300種礦物中的絕大部分都與其它礦物具有密切的共生或者伴生關系,這直接導致稀土資源的品位較低,進而導致采礦成本高昂(一般品位越低,要挖的礦石量就越大,當然也有例外),選礦工藝復雜昂貴(要與其它礦物完全分離通常需要將礦石磨碎到極小的粒度,還有結合多種選礦工藝才能實現分離)。
     
      共伴生的特點還引起了另外一個比較頭痛的問題,稀土常常與放射性元素伴生,主要是釷,也包括鈾。盡管現代的稀土選礦和分離工藝已經能夠將稀土元素和放射性元素分離開來,但是除了必不可少的成本問題外,分離出來的放射性元素的處理和存放顯得更加困難。
     
      正是因為有如此多的限制因素,我們才會看到雖然全球范圍內有超過一千個礦山中發現了儲量可觀的稀土資源,但是真正能夠實現開采和運營的卻少的可憐。實際上,在現有的技術條件下,絕大部分稀土資源并不具備開發的經濟性,或者可開發性。也就意味著稀土資源具有十分明顯的稀缺性,全世界的人民當且用且珍惜。
     
      眾所周知,中國擁有豐富的稀土資源,而且是具備開采經濟型的稀土資源。無論是北方草原的白云鄂博,還是散布在贛南、粵北的稀土資源,這都是中華民族祖先留給我們的珍貴財富。西瓜很認同《稀土管理條例》(征求意見稿)“立法目的”一節中關于稀土資源使用原則的描述,對于如此優質的稀缺資源,一定要合理、可持續的使用。萬萬不能被“豐度”和“儲量”等數據的表象所迷惑,畢竟守得住的青山綠水,才真是用不完的金山銀山!
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