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出版者:第1版 (2008年1月1日)

作者:张世雄

出品人:

页数:635 页

译者:

出版时间:2005-9

价格:70.00

装帧:平装

isbn号码:9787562922797

丛书系列:

图书标签:

• 矿物资源
• 固体矿物
• 资源开发
• 矿业工程
• 工程地质
• 采矿工程
• 矿山工程
• 地质工程
• 资源利用
• 矿产资源

稀土元素在现代工业中的应用与挑战 图书名称：稀土元素在现代工业中的应用与挑战 作者：李明 著 出版社：科技文献出版社 出版年份：2023年 --- 内容简介 本书深入探讨了稀土元素（Rare Earth Elements, REEs）在当代高新技术产业中的关键地位、广泛应用，以及当前面临的资源、技术和环境挑战。本书旨在为材料科学研究人员、工程师、政策制定者以及对战略性矿产资源感兴趣的读者提供一个全面、深入且与时俱进的参考指南。 第一部分：稀土元素的科学基础与资源概览 第一章：稀土元素的化学特性与分类 本章首先界定了稀土元素的范围，涵盖从镧（La）到镥（Lu）以及钪（Sc）和钇（Y）的十七种元素。详细阐述了它们的电子结构特点，特别是其独特的$4f$电子层组态，如何决定了它们在化合物中表现出的特殊磁学、光学和催化性质。对比了轻稀土（LREEs）和重稀土（HREEs）在地球化学行为和物理性质上的显著差异，例如，重稀土元素由于镧系收缩效应，其离子半径更小，这直接影响了它们在特定晶格结构中的兼容性。 深入分析了稀土元素在不同氧化态下的稳定性，重点讨论了最常见的+3氧化态，并提及了铈（Ce）和铕（Eu）在特定条件下可能出现的+4或+2氧化态，这些氧化态的变化是许多功能材料性能的基础。 第二章：全球稀土资源分布、赋存形式与开采概况 本章聚焦于全球稀土矿产资源的地理分布格局，分析了主要生产国和储量国的地质背景。详细介绍了主要的赋存矿物类型，包括但不限于氟碳铈矿（Bastnäsite）、磷灰石（Apatite）伴生矿、离子吸附型黏土矿床（Ion-Adsorption Clays），以及硬岩型矿床。对于每种矿床类型，均结合实例分析了其矿石特征、伴生元素组合以及对后续选矿和冶炼工艺提出的特殊要求。 讨论了稀土元素开采过程中面临的复杂性，特别是重稀土元素在某些矿床中含量较低，开采难度和成本相对较高的现状。对当前全球稀土供应链的脆弱性进行了评估，并展望了深海沉积物、煤炭伴生矿等非常规资源的潜力。 第二部分：稀土元素的高值化利用技术 第三章：分离与纯化工艺的革新 稀土元素化学性质的极端相似性是其高值化利用的最大技术瓶颈。本章系统梳理了传统溶剂萃取法（Solvent Extraction, SX）的原理、流程优化和技术进步。详细阐述了如何通过精确调控萃取剂结构、反应物浓度、pH值以及温度梯度，实现对相邻镧系元素的高效分离，特别是对高价值镝（Dy）和铽（Tb）的富集技术。 介绍了替代性的分离技术，如离子交换层析法（Ion Exchange Chromatography）在制备超高纯度单体稀土氧化物（如99.999%以上）中的应用，以及膜分离技术在初步预富集中的前景。强调了实现湿法冶金过程中环境友好型工艺的重要性。 第四章：稀土功能材料的制备与性能 本部分是本书的核心，详细阐述了稀土元素如何作为关键功能组分，赋能多个尖端技术领域。 磁性材料： 深入分析了钕铁硼（NdFeB）永磁材料的微观结构、磁晶各向异性来源及其制备工艺（烧结法、粘结法）。重点讨论了通过添加镝（Dy）或铽（Tb）来提高高温矫顽力的机制，并探讨了无镝/铽的替代方案（如改性晶界扩散技术）。 发光材料： 阐述了稀土离子（如Eu$^{3+}$, Tb$^{3+}$, Eu$^{2+}$, Ce$^{3+}$）在不同基质（如氧化物、硫化物、硅酸盐和氟化物）中作为发光中心的发光机理，包括能量转移、激发态寿命和量子效率。介绍了它们在LED照明、等离子显示器（PDPs）和荧光探针中的应用。 催化剂： 讨论了氧化铈（CeO2）作为优异的氧气存储容量（OSC）材料在汽车尾气净化催化剂中的核心作用。分析了稀土元素在石油化工（如FCC催化剂）和环境催化中的协同效应。 合金与抛光： 介绍了稀土元素对特种钢和铝合金的变性作用，特别是对晶粒细化和力学性能的改善。阐述了氧化铈在精密光学元件抛光中的独特机理。 第三部分：可持续发展与未来挑战 第五章：环境影响与绿色冶金 稀土开采和加工过程的放射性伴生问题（特别是伴随磷灰石和离子吸附型矿床的钍和铀）是本章重点关注的安全议题。详细分析了选矿和湿法冶金过程中产生的尾矿、酸性废水和含放射性污泥的处理技术和标准。 探讨了开发更具选择性和更低毒性的萃取剂替代品，以减少有机溶剂的使用和环境负荷。提出了发展“矿渣资源化”和“尾矿再利用”的循环经济模式，以降低环境足迹。 第六章：回收利用技术与战略储备 面对全球范围内稀土需求持续增长而供应集中度较高的现状，高效的回收技术成为保障战略资源安全的关键。本章详尽介绍了从废弃电子产品（如硬盘、永磁电机、荧光灯管）中回收稀土的湿法和火法冶金路线。对比分析了不同回收路线的技术成熟度、成本效益和环境兼容性。 最后，本书总结了稀土产业链面临的“性能瓶颈”与“供应瓶颈”，并对未来十年稀土技术发展趋势进行了预测，包括开发新型无稀土替代材料（如锰基或铁基永磁体）、实现更高比例的内部循环，以及构建更具韧性的全球供应链战略。 --- 本书特色： 本书内容紧密结合工程实践，对关键技术环节的工艺参数和机理进行了详尽的数学和化学描述，同时对全球资源战略和环保法规的最新动态进行了跟踪分析，是理解和推动稀土产业高质量发展的专业参考书。

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### 评价五 这本书的参考文献部分简直就是一座宝藏，我花了好几个下午专门在图书馆和网络数据库里核对这些引用来源。作者的引用格式非常规范，而且覆盖面极广，不仅包括了国内核心期刊的经典文献，还收录了大量上世纪八九十年代的工程报告和行业标准，这说明作者在撰写过程中做了极其扎实的文献调研工作，绝非简单的资料堆砌。更重要的是，很多关键的公式推导和实验数据都有明确的出处，这大大增强了书籍的说服力和可信赖度。对于我们搞研究的人来说，一本书的价值往往体现在它能为你打开多少新的信息通路，这本书无疑做到了。它像一把钥匙，直接指向了相关领域的深层研究入口，让我得以迅速定位到一些我之前遗漏的重要研究方向。可以说，光是这份参考文献列表的深度和广度，就已经值回票价了。

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### 评价四 我比较关注的是工程管理和可持续发展这一块，所以对这本书里专门辟出一个章节来讨论“绿色矿山建设与尾矿资源化利用”的部分非常感兴趣。我原以为这部分会是草草了事，流于形式地提及一下环保口号，但实际内容却出乎我的意料。作者非常细致地分析了不同类型尾矿渣的化学惰性和物理特性，并对比了当前几种主流的无害化处理技术（比如固化稳定化和异位堆浸）的优缺点和经济可行性。更让我印象深刻的是，他不仅仅停留在技术层面，还深入探讨了这些处理方案如何与当地的生态修复目标相结合，提出了一个多层次的评估框架。这种将环境科学、材料科学和经济评估紧密结合的跨学科视野，使得“可持续性”这个概念不再是空泛的口号，而是成为一个可量化、可执行的工程指标。这对我未来规划项目时，如何提前将风险纳入初始设计中，提供了极具价值的指导思路。

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### 评价二 我最近在忙着准备一个关于非常规能源开采的课题，手头上的参考资料浩如烟海，但很多都过于侧重理论推导，缺乏实操层面的指导。说实话，当我拿到这本书的时候，最初并没有抱太大希望，毕竟“开发工程”这个词听起来就很大而空泛。然而，这本书的切入点非常犀利，它没有沉溺于宏观的政策分析，而是直接深入到了采掘工艺的细节优化上。特别是关于爆破设计参数的选择和围岩稳定性动态监测的那几个章节，简直是教科书级别的干货。作者似乎对实际工程中的各种“疑难杂症”都有亲身体会，讲解时总能切中要害，提出的解决方案既具有理论基础，又充分考虑了经济性和安全性。我对比了手头几本国外引进的教材，发现这本书在处理复杂地质条件下的适应性方面，结合了我们国内许多独特的案例，这种本土化的深度分析，是那些翻译本无法比拟的。读完这部分内容，感觉自己对如何将实验室数据转化为可行的生产方案，有了全新的认识。

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### 评价一 这本书的装帧设计实在是太用心了，封面那种哑光的质感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道内容厚实。我特别喜欢那种深邃的蓝色调，配上一些抽象的矿脉纹理图，整体感觉既专业又带有一点艺术气息。我原本以为这种专业书籍的插图会比较枯燥，但翻开内页才发现，作者对图表的排版简直是教科书级别的！清晰的流程图、精美的地质剖面图，甚至连一些复杂的力学模型都用非常直观的方式呈现了出来，这对于我们这些需要经常在现场和图纸之间切换的人来说，简直是福音。而且纸张的质量非常好，即使用荧光笔做了很多标记，背面也完全没有洇墨的现象，这对于长期学习和参考的资料来说，太重要了。随便翻阅几页，那种严谨的治学态度就扑面而来，让人有种迫不及待想要深入钻研下去的冲动。这本书的实体感和阅读体验，绝对是同类书籍中的佼佼者，光是摆在书架上，都觉得自己的专业素养提升了好几个档次。

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### 评价三 这本书的语言风格实在是太“硬核”了，简直是一股清流，尤其是在当下很多技术写作都倾向于用大量简化语言来“讨好”读者的情况下。作者毫不留情地使用了大量专业术语，而且对这些术语的定义和使用都保持着极高的精确度，根本不担心读者是否能一下子理解。比如，在描述矿井通风系统的压力损失计算时，那些复杂的微分方程和边界条件的设定，简直是把人拉回到了大学时代最烧脑的课堂上。这对于已经有一定基础的工程师来说，是一种挑战，更是一种享受，因为它强迫你去主动思考，去查阅参考资料，而不是被动地接受信息。我不得不承认，读起来速度并不快，需要经常停下来，拿出笔在草稿纸上推导一下，但正是这种思考的深度，让知识真正“沉淀”了下来。这不是一本用来消遣的读物，它更像是一位严厉的导师，时刻在检验你的知识储备是否扎实。

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