イットリウム
ゼノタイム(英語版)は希土類のリン酸塩で、リン酸イットリウム (YPO4) としてイットリウムを60%以上含む重希土鉱石である。最大の鉱床は中国の白云鄂博(バイユンオボ)であり、1990年代にパス山鉱が閉山したため中国は最大の重希土輸出国となった。
イオン吸着型粘土(ログナン粘土)は花崗岩の風化によって形成され、重希土を1%程度含む。濃縮物により鉱石は最終的に8%以上のイットリウムを含むようになる。イオン吸着型粘土は主に中国の華南地方で採掘される。イットリウムはサマルスカイトやフェルグソナイト(英語版)中にもみられる。
イットリウムを他の希土類から分離するのは困難であり、古典的な分離法である分別沈殿法では高純度なイットリウム化合物を得ることは事実上不可能である。イットリウムを分離するための前処理として、鉱石中に含まれる希土類のリン酸塩を熱濃硫酸に溶解させて希土類溶液を得る硫酸法が用いられている。この希土類溶液にシュウ酸を加えて重希土類をシュウ酸塩として沈降させ軽希土類と分離し、これを酸素中で加熱乾燥させることで酸化イットリウム(III)を60%ほど含有したイットリウム濃縮物が得られる。得られた濃縮物は塩酸に溶解された後、イオン交換クロマトグラフィーや溶媒抽出法によって各元素に分けられる。イオン交換法におけるキレート剤としては通常エチレンジアミン四酢酸 (EDTA) にあらかじめ銅(II)イオンや亜鉛(II)イオンなどの2価の金属イオンを吸着させたものが利用される。
クロム、モリブデン、チタン、ジルコニウムに微量のイットリウム (0.1-0.2%) を添加すると、その粒径が小さくなる。アルミニウムやマグネシウムの合金に添加すると、強度が増加する。一般に合金にイットリウムを添加すると、結晶の緻密化によって被加工性が向上し、強固な酸化被膜の形成によって高温条件下での再結晶や酸化、酸による腐食が起こりにくくなる。このような合金への添加剤としての用途においては高純度であることを必要とされないことも多く、イットリウムの単離工程における中間生成物であるイットリウム濃縮物をそのまま還元して用いる場合もある。コバルト、鉄との合金は永久磁石として利用される。
イットリウムはバナジウムや非鉄金属を脱酸素するのに使われる。酸化イットリウム(III)は、宝石である立方晶のジルコニアを安定化させる。これは、純粋なジルコニアでは温度変化によって結晶系が単斜晶系から正方晶系へと変化して割れを生じるが、イットリウムを添加することで温度変化に関わらず常に正方晶系となるため熱耐性が得られることによる。
延性に富むダクタイル鋳鉄の製造用の球状化剤として、イットリウムが研究されている。酸化イットリウム(III)は高い融点を持ち、衝撃抵抗と低い熱膨張率を提供するので、セラミックやガラスの製造に使われる。これはたとえば、多孔性窒化ケイ素の生産における焼結添加物や、カメラレンズに使われる。また、物質科学研究などに使われるイットリウム化合物を合成するための原料としても使われる。