材料一:
我国是稀土资源最丰富的国家,稀土储量和产量均居世界首位,是世界上第一生产、消费和出口国。有明显的“北轻南重”的特点,轻稀土以包头、四川、山东等地矿为主,重稀土以江西、广东、福建等地矿为主。
稀土是化学元素周期表中镧系(镧、铈、镨、钕……)15个元素和21号元素钪、39号元素钇(共17个元素)的总称。可分成轻稀土、中稀土、重稀土。已发现的最重要的稀土矿物有氟碳铈(镧)矿、独居石、磷钇矿等。比如氟碳铈矿,用途广泛,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料,铈族元素可用于制作合金,提高金属的弹性、韧性和强度,来制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件,亦可用于制造防辐射线的防护外壳等。中国最大的氟碳铈矿位于内蒙古的白云鄂博,是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。氟碳铈矿因与铁共生,可以随铁矿开采,它与独居石一道随铁矿挖出,再回收利用,生产成本低。
随着科技技术的迅速发展,稀土这种具有神奇功能的工业“维生素”已成为当今尖端科学和高新技术产品不可缺少的材料,并且已广泛应用于工农业生产的各个领域。
(摘编自中国稀土学会著《稀土》(1——3卷)
材料二:
中国2017年稀土元素各领域的应用比例
品种行业 有色金属 汽车 石化 玻璃 陶瓷 电池 抛光粉(显示器) 荧光粉(显示器、灯具)
镧 26% 5% 90% 24% 17% 50% 31.5% 8.5%
铈 52% 90% 10% 66% 12% 33.4% 65% 11%
镨 5.5% 2% 1% 6% 3.3% 3.5%
钕 16.5% 3% 3% 12% 10%
钇 2% 53% 69.2%
其他 4% 3.3% 11.3%
(摘编自《2017年中国稀土行业供给情况及市场需求趋势分析》)
材料三:
稀土元素能形成化学性质稳定的氧化物(如三氧化二钇、二氧化镨、三氧化二铈等),玻璃中三氧化二铈的含量增加,玻璃由无色变成黄色,而后变成橙色,再变成黑色。在我国,稀土元素应用广泛,目前全世界的玻璃、陶瓷生产中稀土的用量是稀土总产量的30%左右,但我国稀土用量仅占总产量的3%~5%,还有巨大的发展空间。我们以中国景德镇地区的实验为例,分述如下:
(1)特种陶瓷
稀土应用是指稀土元素或稀土氧化物的应用,稀土以掺杂的形式放到稀土陶瓷材料中,微量的掺杂可以极大地改变陶瓷材料的烧结性能、致密度和机械性能等。在基础釉料中分别加入稀土氧化物,烧成后,稀土釉的稳定性和光泽度均比基础白釉有所改善。研究表明,添加三氧化二钇、二氧化镨、三氧化二铈的陶瓷,能在1370℃的高温下保持不变,形成的材料具有较高的高温抗弯强度和较好的抗氧化性能,可提高材料的高温断裂韧性。
(2)着色颜料
稀土中的铈、镨、钕等(或氧化物),用于陶瓷着色颜料中,具有色彩鲜艳、稳定、耐高温性能好、遮盖力强、呈色均匀等特点,专门用来克服各种陶瓷颜料和色釉的缺陷,起到了着色剂或助色剂的作用。有些陶瓷加热到高温时比低温时的色泽要差很多,引入稀土元素(或氧化物)就可以解决这一难题。例如:镧在陶瓷釉料中无色,瓷釉中加入少量的镧,可使釉面晶莹夺目,起到光泽剂的作用;铈在瓷釉中是良好的乳浊剂,可制成白度高,遮盖强的乳浊釉,其乳浊效果比加入乳浊剂更好,不仅釉面光泽晶莹,又能减少龟裂;镨黄颜料是高温稳定、色调柔和的常用颜料,与其他色素配合又可得到绿色系列。
(摘编自耿谦等《稀土元素在玻璃陶瓷中的应用》)
4. 下列不属于“稀土”应用的一项是
A. 铈族元素用于制作导弹、发动机及耐热机械的重要零件。
B. 作为功能神奇的工业“维生素”用于工农业生产。
C. 通过改变三氧化二铈的含量改变玻璃的颜色。
D. 有些陶瓷加热到高温时的色泽比低温时要差。
5. 下列对材料相关内容的概括和分析,不正确的一项是
A. 我国是稀土生产、消费和出口大国,矿物有“北轻南重”的特点,可见这种矿物在我国不同地域,其品种储量有差异。
B. 中国最大的氟碳铈矿在内蒙古的白云鄂博,是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿,随铁矿一道开采,纯度高,易开采,生产成本也低。
C. 2017年稀土元素体在石化、陶瓷、荧光粉等领域使用所占百分比不高,但在汽车、玻璃、抛光粉等领域使用所占百分比较高。
D. 镧可使釉面晶莹夺目,铈乳浊效果好,镨黄颜料高温稳定、色调柔和,它们各有特点,能克服陶瓷颜料和色釉的缺陷。
6. 请结合材料,分析我国稀土在陶生产领域使用的现状。
答
4 D 项,“有些陶瓷加热到高温时的色泽比低温时要差”错误,依据材料三中“有些陶瓷加热到高温时比低温时的色泽要差很多,引入稀土元素(或氧化物)就可以解决这一难题”可知,选项这句是陈述陶瓷在不同温度下的色泽比对情况,不属于“稀土”应用。
5. B项,“中国最大的氟碳铈矿在内蒙古的白云鄂博……纯度高,易开采……”错误,选项篡改文意,依据材料一“白云鄂博……氟碳铈矿因与铁共生,可以随铁矿开采,它与独居石一道随铁矿挖出,再回收利用,生产成本低”内容可知,并未说“纯度高”“易开采”。
6. ①用量占比小,发展空间大。我国稀土元素在玻璃、陶瓷生产中的用量仅占总产量的3%~5%。②作为生产特种陶瓷的添加剂以改善陶瓷性能。微量稀土氧化物掺杂进入陶瓷材料可以极大地改变陶瓷材料的烧结性能、致密度和机械性能等。③用于陶瓷着色原料中以改善着色缺陷。陶瓷着色原料中加入稀土元素(或氧化物),可以起到着色剂或助色剂的作用,专门用来克服各种陶瓷颜料和色釉的缺陷。