钇是一种应用非常广泛的金属，金属钇可以作为镁、钛、铝等有色金属的改性添加剂和优良的净化剂；氧化纪最广泛的用途就是各种功能材料，在发光材料、激光材料、髙温超导材料以及精密陶瓷材料等领域都显现出非常优越的性能。钇主要存在于离子型稀土矿，独居石和磷钇矿中。随着应用领域的不断突破，研究钇的分离提纯技术和低成本制取氧化钇的生产工艺具有重要的作用。[1]
钇的起源简史
在目前已知的14种稀土元素中，钇元素是被人类发现的第一种稀土元素。如图1所示，1784年，瑞典人卡尔·阿克塞尔·阿伦尼乌斯（Carl Axel Arrhenius)在斯德哥尔摩附近的伊特比村(Ytterby)意外发现了一块致密的黑色矿石，便以村名将其命名为“Ytteerite”。直至1794年，芬兰化学家约翰·加多林（Johan Gadolin)成功从此矿物中分离出含稀土Y元素的氧化物混合物。随后，安德斯·古斯塔夫·埃克贝格(Anders Gustav Ekeberg)在此矿物中发现了一种新元素钇，将其命名为Yteelium；并且为纪念加多林作出的贡献，将此矿石命名为硅铍钇矿。1828年，德国化学家弗里德里希·沃勒(Friedrich WOhler)使用钾加热氧化钇的方法首次提取出纯度较低的金属钇。随后，研究者逐渐在加多林发现的氧化物中发现了近八种新元素，占所有稀土元素的1/2以上。[2]
钇产品的发展趋势
全球大部分钇产品产自中国南方的风化离子吸附矿，主要分布在福建省、广东省及江西省，广西和湖南也有少量的离子矿。缅甸类似的粘土矿也生产钇。钇的主要消费形式是生产陶瓷和荧光粉用氧化物。少量用于电子器件、激光、光学玻璃以及冶金应用。与2022年相比，金属钇及氧化物平均价格均有一定下滑。2023年，中国工信部公布的稀土采矿和分离指标分别增长至24万吨REO与23万吨REO，其中轻稀土矿产量指标为220850吨，离子吸附矿指标为19150吨。生产指标中未明确记的占比。2023年，中国钇化合物及金属出口量约为2900吨Y2O3，按照出口量递减的顺序，主要出口国分别为日本、意大利、美国及韩国。2022年，中国记化合物和金属出口量为3400吨 Y2O3。[3]
钇的应用
金属钇是一种化学性质较活泼的银白色金属﹐它主要通过金属钙热还原氟化钇获得,在空气中易氧化失去金属光泽。如图2所示，在外部环境条件下，金属钇通常以Y2O3、YCl3、YH3、Y(OH)3和金属间化合物等形式存在，这些衍生物具有重要的应用和经济价值。其中，氧化钇由于具有耐高温、高熔点等优异的物理化学性能，被广泛应用于冶金、医疗、光学、电池等领域。例如，氧化钇能够作为耐火材料、高温合金和原子反应堆中盐的主要添加剂，通过调控材料的微观组织改善其各项性能；掺杂氧化钇制成的荧光粉也已经被广泛应用于LED照明、等离子显示板(PDP)、荧光光谱(FL)等光学材料中，也是目前国内稀土钇的主要应用领域；同时氧化钇还具有抗菌杀毒、药物运输、生物成像等功能。在医学领域具有巨大的应用前景。除了氧化钇的重要应用外，稀土钇元素制成的超氢YH，可用于制备超导材料，还能够与Mg、Al、Fe等有色金属通过合金化的手段明显改善不同种类合金的力学性能、磁性、耐蚀性等，满足航空航天、军事等领域所需新材料的性能要求。[2]
参考文献
[1] 王增凯.环烷酸萃取分离钇的研究[D].广西师范大学,2016.
[2] 张弛,党乾,刘国怀,等.稀土钇的开发及应用[J].材料导报,2023,37(03):106-113.
[3] 王彦.2023年美国钇统计分析[J].稀土信息,2024,(03):29-31