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稀土分离方法概述姓名：任嘉琳 班级：应化1102学号：1505110619摘要：近年来我国许多单位，在稀土分离工艺研究中，取得新的成果，重点是南方离子吸 附性稀土矿，特点是单一稀土或部分稀土的分离转向整个镧系元素的全分离，从偏重技术指 标到转为重视技术经济指标关键词：稀土全分离单一分离 引言：稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物， 以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17种元素的氧化物稀土具有4f电 子亚层，丰富的跃迁能级，大的原子磁距，多变的配位数，在光电磁材料中显示不可替代的 作用，被誉为“工业维生素”我国是稀土大国，所拥有的稀土储量占世界总工业储量的80% 以上，由于稀土元素电子结构相似，化学性质相似，分离十分困难，但是为了探索功能材料探索其本质特征，发现新的功能体系，拓展应用领域，必须解决分离稀土的难题1]现在，常用的方法有溶剂萃取和离子交换除Pm以外的16个稀土元素都可以提纯到 6N（99.9999%）的纯度由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀 土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理 性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中 都是稳定的三价态。

稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似， 分离提纯极为困难二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多 （如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等）因此，在分离稀土元素的工艺流 程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必须考虑稀土 元素同伴生的杂质元素之间的分离1. 萃取分离轻稀土（P204弱酸度萃取）一镧、铈、错、钕和钷；中稀土（P204低酸度萃取）一彩、铕、包、铽和镝；重稀土（P204中酸度萃取）一秋、铕、铒、铥、镜、镥和钪2. 萃取工艺（1）分步法[2]从1794年发现的钇（Y）到1905年发现的镥（Lu）为止，所有天然存在的稀土元素间的单一 分离，还有居里夫妇发现的镭，都是用这种方法分离的分步法是利用化合物在溶剂中溶解 的难易程度（溶解度）上的差别来进行分离和提纯的方法的操作程序是：将含有两种稀土元 素的化合物先以适宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液中一部分元素化合物析出来（结晶或沉 淀）析出物中，溶解度较小的稀土元素得到富集，溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得 到富集因为稀土元素之间的溶解度差别很小，必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分 离开来，因而这是一件非常困难的工作。

全部稀土元素的单一分离耗费了 100多年，一次分 离重复操作竟达2万次，对于化学工作者而言，其艰辛的程度，可想而知因此用这样的方 法不能大量生产单一稀土2） 离子交换由于分步法不能大量生产单一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻碍，第二次世界大 战后，美国原子弹研制计划即所谓曼哈顿计划推动了稀土分离技术的发展，因稀土元素和铀、 钍等放射性元素性质相似，为尽快推进原子能的研究，就将稀土作为其代用品加以利用而 且，为了分析原子核裂变产物中含有的稀土元素，并除去铀、钍中的稀土元素，研究成功了 离子交换色层分析法（离子交换法），进而用于稀土元素的分离离子交换色层法的原理是：首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合 稀土吸附在柱子入口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子形成了络合物的稀土就 脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动流动的过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂 上就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边随着淋洗液向柱子的出口端流动由于稀 土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同，因此各种稀土离子向下移动的速度不一样，亲 和力大的稀土向下流动快，结果先到达出口端离子交换法的优点是一次操作可以将多个元素加以分离。

而且还能得到高纯度的产品 这种方法的缺点是不能连续处理，一次操作周期花费时间长，还有树脂的再生、交换等所耗 成本高，因此，这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流分离方法上退下来，而被溶剂 萃取法取代但由于离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的突出特点，当前，为制 取超高纯单品以及一些重稀土元素的分离，还需用离子交换色层法分离制取一稀土产[3]（3） 溶剂萃取利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂 液-液液萃取法，简称溶剂萃取法，它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质过 程溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早但近四十年 来，由于原子能科学技术的发展，超纯物质及稀有元素生产的需要，溶剂萃取法在核燃料工 业、稀有冶金等工业方面，得到了很大的发展中国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成 与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面，均达到了很高的水平溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比，具有分离 效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点，因而逐渐变成 分离大量稀土的主要方法。

溶剂萃取法的分离设备有混合澄清槽、离心萃取器等，提纯稀土所用的萃取剂有：以 酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204稀土萃取剂、P507稀土萃取剂，以胺为代表的阴 离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种这些萃取剂的粘 度与比重都很高，与水不易分离通常用煤油等溶剂将其稀释再用.稀土金属一般分为混合 稀土金属和单一稀土金属混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近，单一金属是 各稀土分离精制的金属稀土氧化物(除彩、铕、镜及铥的氧化物外)为原料用一般冶金方法 很难还原成单一金属，因其生成热很大、稳定性高因此如今生产稀土金属常用的原料是它 们的氯化物和氟化物[5](4) 熔盐电解工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法这一方法是把稀土氯化物等稀土化合 物加热熔融，然后进行电解，在阴极上析出稀土金属电解法有氯化物电解和氧化物电解两 种方法单一稀土金属的制备方法因元素不同而异彩、铕、镜、铥因蒸气压高，不适于电 解法制备，而使用还原蒸馏法其它元素可用电解法或金属热还原法制备氯化物电解是生产金属最普通的方法，特别是混合稀土金属工艺简单，成本便宜，投 资小，但最大缺点是氯气放出，污染环境。

氧化物电解没有有害气体放出，但成本稍高些，一般生产价格较高的单一稀土如钕、 错等都用氧化物电解5) 真空还原电解法只能制备一般工业级的稀土金属，如要制备杂质较低，纯度高的金属，一般用真空热 还原的方法来制取一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土，在真空感应炉内用金属钙进行还 原，制得粗金属，然后再经过重熔和蒸馏获得较纯的金属，这一方法可以生产所有的单一稀 土金属，但彩、铕、镜、铥不能用这种方法彩、铕、镜、铥与钙的氧化还原电位仅使氟化 稀土产生部分还原一般制备这些金属，是利用这些金属的高蒸汽压和镧金属的低蒸气压的 原理，将这四种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合压块，在真空炉中进行还原，镧比较活泼， 彩、铕、镜、铥被镧还原成金属后收集在冷凝上，与渣很容易分开3. 总结当前稀土分离的几个问题：(1)污染高(2)毒性强(3)容量低经过我国数十年的发展，稀土分离技术已经有了极大改善，但仍需继续努力，为使我国稀土 大国向稀土强国方向转变参考文献[1] 徐光宪——造就中国稀土传奇[J].泰州科技.2009 (01)[2] 莫邪.徐光宪为“中国稀土”正名[J].创新科技.2010 (03)[3] 李冬,王军.串级萃取理论在生产中的应用[J].包头钢铁学院学报.2002 (01)[4] ,陶美雄，姜任苟,李机.中钇富铕稀土矿萃取分离新工艺研究[J].稀土. 2001 (02) [5徐光宪，高松，李标国,严纯华，黄春辉.稀土萃取分离工艺研究新进展[J].中国稀土学报.1993 (03)[6钟盛华.离子吸附型稀土萃取分离新工艺[J].中国有色金属学报.2000 (02)[7严纯华，廖春生,贾江涛，吴声，李标国.中钇富铕稀土矿萃取分离流程的经济技术指标比较[J].中 国稀土学报.1999 (03)。