稀土 (REE Rare-Earth Element) --- 陳友祥 - 中無通訊第114期 2026年4月版
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稀土 (REE Rare-Earth Element) 陳友祥
稀土儲量相對集中於中國、俄羅斯、越南、印度、巴西、澳洲和美國七個國家。稀土原生礦床主要產於鹼性岩，這類岩石集中分布在中國的白雲鄂博、美國的芒廷帕斯 Mountain Pass 及澳洲的韋爾德山 Weld Mountain 幾個礦床之內，根據 1990 年儲量統計，這三個礦山占世界稀土總儲量的 90% 以上。另外稀土也存在一些海濱砂礦中，例如沿非洲東海岸、印度東西海岸、中國東南沿海、馬來亞半島、印尼、澳洲東西海岸及巴西海岸帶，都有稀土分布。
美國位於加州 California 的"芒廷帕斯" Mountain Pass，是一座露天稀土礦，1936 年開採黃金，1949 年探得放射性異常，發現了稀土，提煉稀土會產生大量含輻射廢水及廢礦，該礦洩漏廢水被起訴，判處罰款並賠償受影響地區，花費了超過 140 萬美元，並須提供官方認可清理計劃，方可繼續營運，該礦於 2025 年恢復運作。美國自 2022 年起，已恢復輕稀土加工能力，美國國防部亦資助重稀土加工。
美國 Mountain Pass 露天稀土礦。(維基百科圖片)
2000 年全球稀土產量圖，1984 年中國超越美國成產量最高國家 。(維基百科圖片)
十七種稀土中文名稱與粵音。
"稀土" 一詞，實在不大正確，直譯是 "稀土元素" 或 "稀土金屬" rare-earth metals，之所以 "稀"，少少的它與化學性質相似的元素混在一起，遍佈地殼，亦會連同放射性元素，不如銅、鐵之類集中，稀土金屬易氧化，自然界中含稀土礦物超過 250 種，包括中國南方的花崗岩，在地殼中稀土存量，約佔地殼萬分之壹點五，比鋅多三倍，比鉛多九倍，比金多三萬倍，這些礦物中通常也含有不少的錒系元素釷。
稀土包括 鈧、釔 與第 57 號元素 "鑭" lanthanum，至第 71 號元素 "鎦" ytterbium，共十五種鑭系元素的統稱，鑭系元素在地殼中常與 釔 一同出現在 獨居石 Monazite、薩馬斯克石 Samarskite、釔鈣石 Yttrocrasite、氟碳鈰礦 bastnäsite、磷釔礦 Xenotime 和 矽鈹釔礦 Gadolinite 等等..礦物中，其豐度也和大部份過渡金屬相當，"鑭" 於 1839 年 命名，"鈰" 更早，是 1803 年，隨後陸續發現其他元素，並分解出來，稀土元素彼此間的化學性質極度相似，分離過程非常困難，直到 1923 年，科學家才成功提取純鑭金屬。
十八世紀發現稀土，位於斯德哥爾摩群島的雷薩羅島上，有個小村莊"伊特比"Ytterby'，當地開採長石，用於玻璃和瓷器工業， 1789年，熱衷礦物的陸軍中尉，找到烏黑發亮的礦石，送交在瑞典的芬蘭化學教授 約翰· 加多林 Johan Gadolin，分離出新的金屬氧化物，用了發現地名 Ytterby，取名 ytterbia（氧化釔），縮寫 yttria，礦石用了教授名字，加多林石gadolinite，隨後四個新元素，均以"伊特比"命名，釔 yttrium、鐿 yttterbium、鋱terbium 和 鉺 erbium。
伊特比 Ytterby 採石場。(維基百科圖片)
加多林石 gadolinite。(維基百科圖片)
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最早發現的兩種「稀土元素」：氧化釔 (1794年) 和氧化鈰 (1803年)，鑭則於 1838 年首次被發現，後來被確認為一系列化學性質相似的元素中的第一個，並以其命名了整個系列，鑭系金屬呈銀白色，質地較軟，易氧化，需密封於氬氣罐內，鑭系金屬的電阻率相對較高，範圍在 29 至 134 微歐姆·cm 之間。這些數值可以與鋁等良導體進行比較，鋁的電阻率為 2.655 微歐姆·cm。鑭系元素均具有強順磁性，這反映在它們的磁化率上，其中最為人熟知就是釹 (粵音 女)，釹鐵硼磁鐵 NdFeB magnet 現今磁性最強的永久磁鐵。
古代 鑭、鈰..用作照明，製造媒氣燈紗罩，最初的燈罩發出綠光，並不成功，1891年改用二氧化釷，發出白光，製成大光燈 (見圖五、六)。還用作真空管陰極塗層、弧光燈、打火機火石、螢光燈 ( 光管 )、電視映像管螢幕..氧化鈰用作精密鏡片拋光粉。
現代稀土元素用途廣泛，遍及國防工業、太空科技、通訊、醫學..光學玻璃拋光粉、精煉催化劑、超導體、新型鋰離子電池、高效率 LED、金屬鹵化物燈、醫療核磁共振成像、臨床診斷與治療腫瘤、軍事激光測距儀..釔和釹可作為鎂的合金元素，用於製造飛機引擎中使用的高強度金屬。
鈧 Sc 質輕、耐高溫，鈧鋁合金，用於航空航天材料、運動器材，價格高達每克 270 美元。
釔 Y 添加於 LED 螢光粉中，改進顏色及效率，也用於製造電極、電解質、電子濾波器、雷射、超導體。過去，曾用於電視陰極射線管的紅色電子槍。
釔鋁石榴石 (YAG) 人工合成色彩鮮豔的寶石，具有良好的光學透明度、是高能量/高功率雷射系統的理想材料。
釔90 放射性同位素，用於治療多種癌症，包括淋巴瘤、白血病、肝癌、卵巢癌、大腸癌、胰臟癌和骨癌。
鑭系元素離子被用作雷射器發光材料中的活性介質，例如摻釹釔鋁石榴石 (Nd:YAG) 是一種高效率的雷射活性介質材料，它在紅外線波段發射激光，廣泛應用於軍事、醫療和氣象領域。亦被用於高溫超導體。鑭化合物可用作催化劑、玻璃添加劑、影棚燈和投影機的碳弧燈、火炬的點火元件、電子陰極、閃爍體以及鎢極氬弧焊電極。碳酸鑭可用作磷酸鹽結合劑，用於治療伴隨腎衰竭的高磷血症。
鈰 Ce 氧化鈰用於拋光玻璃，金屬鈰因其自燃特性而被用於鐵鈰打火機，白光 LED。
鐠 Pr 作為摻雜離子在光學和光子學領域有著廣泛的應用，包括雷射、光纖通訊..镨可用作玻璃著色劑，製造工業護目鏡。镨與釹結合，可製造以強度和耐久性著稱的高功率磁鐵。
釹 1927 年只用作玻璃染料，後來發現摻雜釹的玻璃可用作發射紅外線雷射，已被用於慣性約束聚變等超高功率。釹也與其他各種基板晶體一起使用，例如 Nd:YAG 雷射中的釔鋁石榴石。
銪 Eu 應用集中在其磷光特性上，紅色和藍色銪基螢光粉與黃/綠色鋱螢光粉組合使用，可產生白光，慳電膽透過改變螢光粉比例調節色溫。它能有效提高紅色螢光粉的強度。銪也用於製造螢光玻璃，提高螢光燈效率。它也被用於歐元紙幣的防偽螢光粉。
釓 Gd 用作磁力共振 MRI 掃描顯影劑。
鋱 Tb 磁致伸縮：產生的應變，比傳統磁致伸縮材料大 100 倍，比壓電材料大 2-5 倍。具有更大的輸出功率、更高的可靠性和更強的訊號輸出等優點。
鏑 Dy 鏑及其化合物極易磁化，因此被用於各種資料儲存應用，例如硬碟。
鈥 Ho 用於核反應器。
鉺 Er 摻鉺光纖放大器 EDFA (erbium-doped fiber amplifiers)，是光纖通訊系統中的重要器件，廣泛應用於光通訊領域，將鉺離子摻入玻璃、光纖材料，能令光信號輸出強度倍增，有如放大器，為了提高工作效率，摻鉺光纖通常會摻雜鋁或磷，摻雜劑有助於防止鉺離子聚集，並更有效地在激發光和訊號光之間傳遞能量。鉺離子廣泛應用於各種醫療領域(例如皮膚科、牙科)。
鐿 Yb 伽瑪射線源，伽馬射線能穿透人體軟組織，但會被骨骼等高密度物質阻擋，構成影像。鐿原子鐘，誤差小於1000萬億分之二。鐿摻雜劑，改善不銹鋼的晶粒細化、強度和其他機械性能。
鑥 Lu 穩定的鑥可用作煉油廠石油裂解的催化劑，也可用於烷基化、氫化和聚合反應。鑥鋁石榴石透鏡材料。
據 2019年 "國家材料腐蝕與防護科學數據中心" 指出：幾乎每隔三至五年，科學家們就能發現稀土的新用途，每六項發明中，就有一項離不開稀土。尚有很多元素，等待科學家們發現、發揮其獨特功能..造福人群。
稀土用途甚多，可從維基百科 https://en.wikipedia.org 或 Google 中搜尋，將十七種元素逐一輸入，會看到更詳細答案
參考資料：
中國稀土學會 國内外稀土礦產資源及其分佈概述
http://www.cs-re.org.cn/popular/a1887.html
BLOG: Ytterby elements: periodic table history
https://www.su.se/stockholm-university-baltic-sea-centre/web-magazine-baltic-eye/hazardous-substances/blog-ytterby-elements-periodic-table-history-1.616623
中國稀土學會 鑭、鈰...鏑等17种稀土元素名稱的由來及用途淺說
http://www.cs-re.org.cn/popular/a120.html
國家材料腐蝕與防護科學數據中心盤點 | 17種稀土用途一覽 看看哪些與航空航天相關？
https://www.corrdata.org.cn/news/industry/2019-06-04/173943.html
科學月刊不稀的稀土，難採的礦物 稀土的開採技術與汙染
https://www.scimonth.com.tw/archives/13459
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早年大牌檔大光燈，底座附有打汽裝置，裝載火水 ( 煤油 )，用時引燃並泵氣，火水汽化產生高溫，點燃燈紗發出白光，注滿火水可用四小時。(網上圖片)
大光燈。(網上圖片)
大光燈燈紗。(維基百科圖片)
鈧 Sc 高純度 99.998% 樹枝狀晶體，於惰性氣體中熔化，製成一立方公分顆粒。(維基百科圖片)
釔 Y 高純度 99.99% 樹枝狀晶體，於惰性氣體中熔化，製成一立方公分顆粒。(維基百科圖片)
釔鋁石榴石。(維基百科圖片)
鑭 La 置於充滿墮性氣體玻璃管中。(維基百科圖片)
鈰 Ce。(維基百科圖片)
鐠 Pr。(維基百科圖片)
釹 Nd 。 (維基百科圖片)
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釤 Sm。(維基百科圖片)
銪 Eu。(維基百科圖片)
釓 Gd。(維基百科圖片)
鋱 Tb。(維基百科圖片)
鏑 Dy。(維基百科圖片)
鈥 Ho 。 (維基百科圖片)
鉺 Er。(維基百科圖片)
銩 Tm。(維基百科圖片)
鐿 Yb。(維基百科圖片)
鑥 Lu。(維基百科圖片)
維基百科顯示 鉺 Er 的資料 https://en.wikipedia.org/wiki/Erbium。
補充資料 :
2018年9月VR2ZWP到新疆旅行，曾到「可可托海稀有金屬礦山公園」遊覽 (見圖A1、A2)，這礦坑曾發掘出多種稀土(見圖1雕像)，為國家航天和國防工業、及償還早期為援助朝鮮的蘇聯外債做出巨大貢獻(見圖A3)。
圖A1
圖A2
圖A3
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