稀土样品.doc

1、稀土百科名片稀土样品稀土就是化学元素周期表中镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的 15 个元素密切相关的两个元素 钪(Sc)和钇(Y)共 17 种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE 或 R)。目录名称由来和分类 概述 稀土用途 世界主要稀土国家蕴含概况 商务部称中国稀土储备仅能维持 20 年 稀土生产与分离 分离方法 稀土金属的生产 名称由来和分类概述稀土用途 世界主要稀土国家蕴含概况 商务部称中国稀土储备仅

2、能维持 20 年稀土生产与分离 分离方法 稀土金属的生产 中国稀土现状 联合监管开发 中国国土资源部：2010 年稀土限采量确定 西方国家渲染稀土之战 稀土真的稀少吗展开编 辑 本 段 名 称 由 来 和 分 类稀 土 一 词 是 历 史 遗 留 下 来 的 名 称 。 稀 土 元 素 是 从 18 世 纪 末 叶 开 始 陆 续发 现 ， 当 时 人 们 常 把 不 溶 于 水 的 固 体 氧 化 物 称 为 土 。 土 一 般 是 以 氧 化 物 状 态分 离 出 来 的 ， 又 很 稀 少 ， 因 而 得 名 为 稀 土 。 通 常 把 镧 、 铈 、 镨 、 钕 、 钷 、 钐 、铕

3、称 为 轻 稀 土 或 铈 组 稀 土 ； 把 钆 、 铽 、 镝 、 钬 、 铒 、 铥 、 镱 、 镥 钇 称 为 重 稀土 或 钇 组 稀 土 。 也 有 的 根 据 稀 土 元 素 物 理 化 学 性 质 的 相 似 性 和 差 异 性 ， 除 钪之 外 (有 的 将 钪 划 归 稀 散 元 素 )， 划 分 成 三 组 ， 即 轻 稀 土 组 为 镧 、 铈 、 镨 、 钕 、钷 ； 中 稀 土 组 为 钐 、 铕 、 钆 、 铽 、 镝 ； 重 稀 土 组 为 钬 、 铒 、 铥 、 镱 、 镥 、 钇 。(谐 音 记 忆 法 ： 烂 事 普 女 破 衫 ， 有 个 特 低 货 儿

4、 丢 一 路 ） 编 辑 本 段 概 述日 本 是 稀 土 的 主 要 使 用 国 ， 目 前 中 国 出 口 的 稀 土 数 量 居 全 球 之 首 稀 土 作 为 许 多 重 大 武 器 系 统 的 关 键 材 料 ， 美 国 几 乎 都 需 从 中 国 进 口 。 稀 土 是 中 国 最 丰 富 的 战 略 资 源 ， 它 是 很 多 高 精 尖 产 业 所 必 不 可 少 原 料 ，中 国 有 不 少 战 略 资 源 如 铁 矿 等 贫 乏 ， 但 稀 土 资 源 却 非 常 丰 富 。 在 当 前 ， 资源 是 一 个 国 家 的 宝 贵 财 富 ， 也 是 发 展 中 国 家 维

5、护 自 身 权 益 ， 对 抗 大 国 强 权 的重 要 武 器 。 中 国 改 革 开 放 的 总 设 计 师 邓 小 平 同 志 曾 经 意 味 深 长 地 说 ： “中东 有 石 油 ， 我 们 有 稀 土 。 ” 编 辑 本 段 稀 土 用 途在 军 事 方 面稀 土 有 工 业 “黄 金 ”之 称 ， 由 于 其 具 有 优 良 的 光 电 磁 等 物 理 特 性 ,能 与其 他 材 料 组 成 性 能 各 异 、 品 种 繁 多 的 新 型 材 料 ， 其 最 显 著 的 功 能 就 是 大 幅 度提 高 其 他 产 品 的 质 量 和 性 能 。 比 如 大 幅 度 提 高 用

6、于 制 造 坦 克 、 飞 机 、 导 弹 的钢 材 、 铝 合 金 、 镁 合 金 、 钛 合 金 的 战 术 性 能 。 而 且 ， 稀 土 同 样 是 电 子 、 激 光 、核 工 业 、 超 导 等 诸 多 高 科 技 的 润 滑 剂 。 稀 土 科 技 一 旦 用 于 军 事 ， 必 然 带 来 军事 科 技 的 跃 升 。 从 一 定 意 义 上 说 ,美 军 在 冷 战 后 几 次 局 部 战 争 中 压 倒 性 控 制 ，以 及 能 够 对 敌 人 肆 无 忌 惮 地 公 开 杀 戮 ， 正 缘 于 稀 土 科 技 领 域 的 超 人 一 等 。 在 冶 金 工 业 方 面稀

7、土 金 属 或 氟 化 物 、 硅 化 物 加 入 钢 中 ， 能 起 到 精 炼 、 脱 硫 、 中 和 低 熔 点有 害 杂 质 的 作 用 ， 并 可 以 改 善 钢 的 加 工 性 能 ； 稀 土 硅 铁 合 金 、 稀 土 硅 镁 合 金作 为 球 化 剂 生 产 稀 土 球 墨 铸 铁 ， 由 于 这 种 球 墨 铸 铁 特 别 适 用 于 生 产 有 特 殊 要求 的 复 杂 球 铁 件 ， 被 广 泛 用 于 汽 车 、 拖 拉 机 、 柴 油 机 等 机 械 制 造 业 ； 稀 土 金属 添 加 至 镁 、 铝 、 铜 、 锌 、 镍 等 有 色 合 金 中 ， 可 以 改

8、善 合 金 的 物 理 化 学 性 能 ，并 提 高 合 金 室 温 及 高 温 机 械 性 能 。 在 石 油 化 工 方 面用 稀 土 制 成 的 分 子 筛 催 化 剂 ， 具 有 活 性 高 、 选 择 性 好 、 抗 重 金 属 中 毒 能力 强 的 优 点 ， 因 而 取 代 了 硅 酸 铝 催 化 剂 用 于 石 油 催 化 裂 化 过 程 ； 在 合 成 氨 生产 过 程 中 ， 用 少 量 的 硝 酸 稀 土 为 助 催 化 剂 ， 其 处 理 气 量 比 镍 铝 催 化 剂 大1.5 倍 ； 在 合 成 顺 丁 橡 胶 和 异 戊 橡 胶 过 程 中 ， 采 用 环 烷 酸

9、 稀 土 -三 异 丁 基 铝型 催 化 剂 ， 所 获 得 的 产 品 性 能 优 良 ， 具 有 设 备 挂 胶 少 ， 运 转 稳 定 ， 后 处 理 工序 短 等 优 点 ； 复 合 稀 土 氧 化 物 还 可 以 用 作 内 燃 机 尾 气 净 化 催 化 剂 ， 环 烷 酸 铈还 可 用 作 油 漆 催 干 剂 等 。 在 玻 璃 陶 瓷 方 面稀 土 氧 化 物 或 经 过 加 工 处 理 的 稀 土 精 矿 ， 可 作 为 抛 光 粉 广 泛 用 于 光 学 玻璃 、 眼 镜 片 、 显 象 管 、 示 波 管 、 平 板 玻 璃 、 塑 料 及 金 属 餐 具 的 抛 光 ；

10、 在 熔 制玻 璃 过 程 中 ， 可 利 用 二 氧 化 铈 对 铁 有 很 强 的 氧 化 作 用 ， 降 低 玻 璃 中 的 铁 含 量 ，以 达 到 脱 除 玻 璃 中 绿 色 的 目 的 ； 添 加 稀 土 氧 化 物 可 以 制 得 不 同 用 途 的 光 学 玻璃 和 特 种 玻 璃 ， 其 中 包 括 能 通 过 红 外 线 、 吸 收 紫 外 线 的 玻 璃 、 耐 酸 及 耐 热 的玻 璃 、 防 X-射 线 的 玻 璃 等 ； 在 陶 釉 和 瓷 釉 中 添 加 稀 土 ， 可 以 减 轻 釉 的 碎 裂 性 ，并 能 使 制 品 呈 现 不 同 的 颜 色 和 光 泽

11、， 被 广 泛 用 于 陶 瓷 工 业 。 在 新 材 料 方 面稀 土 钴 及 钕 、 铁 、 硼 永 磁 材 料 ， 具 有 高 剩 磁 、 高 矫 顽 力 和 高 磁 能 积 ， 被广 泛 用 于 电 子 及 航 天 工 业 ； 纯 稀 土 氧 化 物 和 三 氧 化 二 铁 化 合 而 成 的 石 榴 石 型铁 氧 体 单 晶 及 多 晶 ， 可 用 于 微 波 与 电 子 工 业 ； 用 高 纯 氧 化 钕 制 作 的 钇 铝 石 榴石 和 钕 玻 璃 ， 可 作 为 固 体 激 光 材 料 ； 稀 土 六 硼 化 物 可 用 于 制 作 电 子 发 射 的 阴极 材 料 ； 镧 镍

12、 金 属 是 70 年 代 新 发 展 起 来 的 贮 氢 材 料 ； 铬 酸 镧 是 高 温 热 电 材料 ； 近 年 来 ， 世 界 各 国 采 用 钡 钇 铜 氧 元 素 改 进 的 钡 基 氧 化 物 制 作 的 超 导 材 料 ，可 在 液 氮 温 区 获 得 超 导 体 ， 使 超 导 材 料 的 研 制 取 得 了 突 破 性 进 展 。 此 外 ， 稀 土 还 广 泛 用 于 照 明 光 源 ， 投 影 电 视 荧 光 粉 、 增 感 屏 荧 光 粉 、 三基 色 荧 光 粉 、 复 印 灯 粉 ； 在 农 业 方 面 ， 向 田 间 作 物 施 用 微 量 的 硝 酸 稀 土

13、 ， 可使 其 产 量 增 加 510%； 在 轻 纺 工 业 中 ， 稀 土 氯 化 物 还 广 泛 用 于 鞣 制 毛 皮 、 皮毛 染 色 、 毛 线 染 色 及 地 毯 染 色 等 方 面 。 农 业 方 面 作 用研 究 结 果 表 明 ， 稀 土 元 素 可 以 提 高 植 物 的 叶 绿 素 含 量 ， 增 强 光 合 作 用 ，促 进 根 系 发 育 ， 增 加 根 系 对 养 分 吸 收 。 稀 土 还 能 促 进 种 子 萌 发 ， 提 高 种 子 发芽 率 ， 促 进 幼 苗 生 长 。 除 了 以 上 主 要 作 用 外 ， 还 具 有 使 某 些 作 物 增 强 抗

14、病 、抗 寒 、 抗 旱 的 能 力 。 大 量 的 研 究 还 表 明 ， 使 用 适 当 浓 度 稀 土 元 素 能 促 进 植 物 对 养 分 的 吸 收 、转 化 和 利 用 。 玉 米 用 稀 土 拌 种 ， 出 苗 、 拔 节 比 对 照 早 1 2 天 ， 株 高 增 加 0.2米 ， 早 熟 3 5 天 ， 而 且 籽 粒 饱 满 ， 增 产 14%。 大 豆 用 稀 土 拌 种 ， 出 苗 提 早1 天 ， 单 株 结 荚 数 增 加 14.8 26.6 个 ， 3 粒 荚 数 增 多 ， 增 产14.5% 20.0%。 喷 施 稀 土 可 使 苹 果 和 柑 橘 果 实 的

15、 Vc 含 量 、 总 糖 含 量 、 糖 酸比 均 有 所 提 高 ， 促 进 果 实 着 色 和 早 熟 。 并 可 抑 制 贮 藏 过 程 中 呼 吸 强 度 ， 降 低腐 烂 率 。 编 辑 本 段 世 界 主 要 稀 土 国 家 蕴 含 概 况中 国我 国 是 名 副 其 实 的 世 界 第 一 大 稀 土 资 源 国 ， 已 探 明 的 稀 土 资 源 量 约6588 万 吨 。 我 国 稀 土 资 源 不 但 储 量 丰 富 ， 而 且 还 具 有 矿 种 和 稀 土 元 素 齐 全 、稀 土 品 位 及 矿 点 分 布 合 理 等 优 势 ， 为 我 国 稀 土 工 业 的 发

16、 展 奠 定 了 坚 实 的 基 础 。中 国 稀 土 资 源 成 矿 条 件 十 分 有 利 、 矿 床 类 型 齐 全 、 分 布 面 广 而 有 相 对 集 中 ，目 前 ， 地 质 科 学 工 作 中 已 在 全 国 三 分 之 二 以 上 的 省 （ 区 ） 发 现 上 千 处 矿 床 、矿 点 和 矿 化 地 。 但 集 中 分 布 在 内 蒙 古 的 白 云 鄂 博 、 江 西 赣 南 、 广 东 粤 北 、 四川 凉 山 和 山 东 微 山 等 地 ， 形 成 北 、 南 、 西 、 东 的 分 布 格 局 ， 并 且 有 北 轻 南 重的 分 布 特 点 。 美 国美 国 稀

17、 土 资 源 主 要 有 氟 碳 铈 矿 、 独 居 石 及 在 选 别 其 它 矿 物 时 ， 作 为 副 产品 可 回 收 黑 稀 金 矿 、 硅 铍 钇 矿 和 磷 钇 矿 。 位 于 加 利 福 尼 亚 的 圣 贝 迪 诺 县 的 芒廷 帕 斯 矿 ， 是 世 界 上 最 大 的 单 一 氟 碳 铈 矿 ， 该 矿 山 1949 年 勘 探 放 射 性 矿 物时 发 现 ， 稀 土 品 位 为 5 10%REO， 储 量 达 500 万 吨 之 多 ， 是 一 大 型 稀 土 矿 。 美 国 很 早 就 开 采 独 居 石 ， 现 在 开 采 的 砂 矿 量 是 佛 罗 里 达 州 的

18、 格 林 科 夫 斯 普 林斯 矿 。 矿 床 长 约 19km， 宽 1.2km， 厚 为 6m， 独 居 石 较 为 丰 富 。 此 外 ， 北 卡罗 来 纳 州 、 南 卡 罗 来 纳 州 、 佐 治 亚 州 、 爱 达 荷 州 和 蒙 大 拿 州 也 有 砂 矿 分 布 ，储 量 也 相 当 可 观 。 印 度印 度 主 要 矿 床 是 砂 矿 。 印 度 的 独 居 石 生 产 从 1911 年 开 始 ， 最 大 矿 床 分布 在 喀 拉 拉 邦 、 马 德 拉 斯 邦 和 奥 里 萨 拉 邦 。 有 名 矿 区 是 位 于 印 度 南 部 西 海 岸的 恰 瓦 拉 和 马 纳 范

19、 拉 库 里 奇 称 为 特 拉 范 科 的 大 矿 床 ， 它 在 1911 1945 年 间的 供 矿 量 占 世 界 的 一 半 ， 现 在 仍 然 是 重 要 的 产 地 。 1958 年 在 铀 、 钍 资 源 勘探 中 ， 在 比 哈 尔 邦 内 陆 的 兰 契 高 原 上 发 现 了 一 个 新 的 独 居 石 和 钛 铁 矿 矿 床 ，规 模 巨 大 。 印 度 独 居 石 钍 含 量 高 达 8%ThO2。 在 马 纳 范 拉 库 里 奇 采 的 重 砂 独居 石 占 5 6%。 钛 铁 矿 占 65%， 金 红 石 3%， 锆 英 石 5 6%， 石 榴 石 7 8%。 (

20、4) 前 苏 联 -前 苏 联 的 稀 土 储 量 很 大 ， 主 要 是 伴 生 矿 床 位 于 科 拉 半 岛 ， 存 在于 碱 性 岩 中 的 含 稀 土 的 磷 灰 石 。 前 苏 联 的 主 要 稀 土 来 源 就 是 从 磷 灰 石 矿 石中 回 收 稀 土 ， 此 外 ， 在 磷 灰 石 矿 石 中 ， 还 可 回 收 的 稀 土 矿 物 有 铈 铌 钙 钛 矿 ，含 稀 土 为 29 34%。 另 外 ， 在 赫 列 比 特 和 森 内 尔 还 有 氟 碳 铈 矿 。 澳 大 利 亚澳 大 利 亚 是 独 居 石 的 生 产 大 国 ， 独 居 石 是 作 为 生 产 锆 英

21、石 和 金 红 石 及 钛铁 矿 的 副 产 品 加 以 回 收 。 澳 大 利 亚 的 砂 矿 主 要 集 中 在 西 部 地 区 。 澳 大 利 亚 也产 磷 钇 矿 。 澳 大 利 亚 可 开 发 利 用 的 稀 土 资 源 ， 还 有 位 于 昆 士 兰 州 中 部 艾 萨山 的 采 铀 的 尾 矿 ， 南 澳 大 利 亚 州 罗 克 斯 伯 唐 斯 铜 、 铀 金 矿 床 。 加 拿 大加 拿 大 主 要 从 铀 矿 中 副 产 稀 土 。 位 于 安 大 略 省 布 来 恩 德 里 弗 -埃 利 特 湖地 区 的 铀 矿 ， 主 要 由 沥 青 铀 矿 、 钛 铀 矿 和 独 居

22、石 、 磷 钇 矿 组 成 ， 在 湿 法 提 铀时 ， 可 把 稀 土 也 提 出 来 。 此 外 ， 在 魁 北 克 省 的 奥 卡 地 区 拥 有 的 烧 绿 石 矿 ，也 是 稀 土 的 一 个 很 大 潜 在 资 源 。 还 有 纽 芬 兰 岛 和 拉 布 拉 多 省 境 内 的 斯 特 伦 奇湖 矿 ， 也 含 有 钇 和 重 稀 土 正 准 备 开 发 。 南 非南 非 是 非 洲 地 区 最 重 要 的 独 居 石 生 产 国 。 位 于 开 普 省 的 斯 廷 坎 普 斯 克 拉尔 的 磷 灰 石 矿 ， 伴 生 有 独 居 石 ， 是 世 界 上 唯 一 单 一 脉 状 型

23、 独 居 石 稀 土 矿 。 此外 ， 在 东 南 海 岸 的 查 兹 贝 的 海 滨 砂 中 也 有 稀 土 ， 在 布 法 罗 萤 石 矿 中 也 伴 生 独居 石 和 氟 碳 铈 矿 ， 正 计 划 和 研 究 回 收 。 马 来 西 亚主 要 从 锡 矿 的 尾 矿 中 回 收 独 居 石 、 磷 钇 矿 和 铌 钇 矿 等 稀 土 矿 物 ， 曾 一 度是 世 界 重 稀 土 和 钇 的 主 要 来 源 。 埃 及埃 及 从 钛 铁 矿 中 回 收 独 居 石 。 矿 床 位 于 尼 罗 河 三 角 洲 地 区 ， 属 于 河 滨 沙矿 ， 矿 源 由 上 游 风 化 的 冲 积 砂

24、 沉 积 而 成 ， 独 居 石 储 量 约 20 万 吨 。 巴 西巴 西 是 世 界 稀 土 生 产 的 最 古 老 国 家 ， 1884 年 开 始 向 德 国 输 出 独 居 石 ，曾 一 度 名 扬 世 界 。 巴 西 的 独 居 石 资 源 主 要 集 中 于 东 部 沿 海 ， 从 里 约 热 内 卢 到北 部 福 塔 莱 萨 ， 长 达 约 643km 地 区 ， 矿 床 规 模 大 。 编 辑 本 段 商 务 部 称 中 国 稀 土 储 备 仅 能 维 持 20 年中 国 稀 土 储 量 在 1996 至 2009 年 间 大 跌 37%， 只 剩 2700 万 吨 。 按

25、现 有生 产 速 度 ， 我 国 的 中 、 重 类 稀 土 储 备 仅 能 维 持 15 至 20 年 ， 有 可 能 需 要 进口 。 中 国 并 非 世 界 上 唯 一 拥 有 稀 土 的 国 家 ， 却 在 过 去 几 十 年 承 担 了 供 应 世 界大 多 数 稀 土 的 角 色 ， 结 果 付 出 了 破 坏 自 身 天 然 环 境 与 消 耗 自 身 资 源 的 代 价 。 日 韩 行 动 大 把 投 钱 绕 过 中 国 找 稀 土 日 本 开 始 在 全 球 范 围 内 四 处 寻 找 能 够 替 代 中 国 的 稀 土 供 应 源 。 东 京 计 划投 资 12 亿 美 元

26、 用 来 改 善 稀 土 供 应 状 况 。 日 本 已 经 与 蒙 古 闪 电 达 成 协 议 ， 从本 月 起 开 发 该 国 的 稀 土 资 源 。 另 一 稀 土 消 耗 大 国 韩 国 也 有 类 似 的 计 划 。 本 月 初 ， 韩 国 宣 布 将 投 资1500 万 美 元 ， 在 2016 年 前 储 备 1200 吨 稀 土 。 编 辑 本 段 稀 土 生 产 与 分 离稀 土 市 场 是 一 个 多 元 化 的 市 场 ， 它 不 只 是 一 个 产 品 ， 而 是 15 个 稀 土 元素 和 钇 、 钪 及 其 各 种 化 合 物 从 纯 度 46%的 氯 化 物 到

27、99.9999%的 单 一 稀 土 氧化 物 及 稀 土 金 属 ， 均 具 有 多 种 多 样 的 用 途 。 加 上 相 关 的 化 合 物 和 混 合 物 ， 产品 不 计 其 数 。 首 先 从 最 初 的 矿 石 开 采 起 ， 我 们 逐 一 介 绍 稀 土 的 分 离 方 法 和 冶炼 过 程 。 稀 土 选 矿选 矿 是 利 用 组 成 矿 石 的 各 种 矿 物 之 间 的 物 理 化 学 性 质 的 差 异 ， 采 用 不 同的 选 矿 方 法 ， 借 助 不 同 的 选 矿 工 艺 ， 不 同 的 选 矿 设 备 ， 把 矿 石 中 的 有 用 矿 物富 集 起 来 ，

28、除 去 有 害 杂 质 ， 并 使 之 与 脉 石 矿 物 分 离 的 机 械 加 工 过 程 。 当 前 我 国 和 世 界 上 其 它 国 家 开 采 出 来 的 稀 土 矿 石 中 ， 稀 土 氧 化 物 含 量 只有 百 分 之 几 ， 甚 至 有 的 更 低 ， 为 了 满 足 冶 炼 的 生 产 要 求 ， 在 冶 炼 前 经 选 矿 ，将 稀 土 矿 物 与 脉 石 矿 物 和 其 它 有 用 矿 物 分 开 ， 以 提 高 稀 土 氧 化 物 的 含 量 ， 得到 能 满 足 稀 土 冶 金 要 求 的 稀 土 精 矿 。 稀 土 矿 的 选 矿 一 般 采 用 浮 选 法 ，

29、 并 常辅 以 重 选 、 磁 选 组 成 多 种 组 合 的 选 矿 工 艺 流 程 。 内 蒙 古 白 云 鄂 博 矿 山 的 稀 土 矿 床 ， 是 铁 白 云 石 的 碳 酸 岩 型 矿 床 ， 在 主 要成 分 铁 矿 中 伴 生 稀 土 矿 物 (除 氟 碳 铈 矿 、 独 居 石 外 ， 还 有 数 种 含 铌 、 稀 土 矿物 )。 采 出 的 矿 石 中 含 铁 30%左 右 ， 稀 土 氧 化 物 约 5%。 在 矿 山 先 将 大 矿 石破 碎 后 ， 用 火 车 运 至 包 头 钢 铁 集 团 公 司 的 选 矿 厂 。 选 矿 厂 的 任 务 是 将Fe2O3 从 3

30、3%提 高 到 55%以 上 ， 先 在 锥 形 球 磨 机 上 磨 矿 分 级 ， 再 用 圆 筒 磁 选机 选 得 62 65%Fe2O3 的 一 次 铁 精 矿 。 其 尾 矿 继 续 进 行 浮 选 与 磁 选 ， 得 到 含45%Fe2O3 以 上 的 二 次 铁 精 矿 。 稀 土 富 集 在 浮 选 泡 沫 中 ， 品 位 达 到10 15%。 该 富 集 物 可 用 摇 床 选 出 REO 含 量 为 30%的 粗 精 矿 ， 经 选 矿 设 备 再处 理 后 ， 可 得 到 REO60%以 上 的 稀 土 精 矿 。 稀 土 冶 炼 方 法稀 土 冶 炼 方 法 有 两 种

31、， 即 湿 法 冶 金 和 火 法 冶 金 。 湿 法 冶 金 属 化 工 冶 金 方 式 ， 全 流 程 大 多 处 于 溶 液 、 溶 剂 之 中 ， 如 稀 土 精矿 的 分 解 、 稀 土 氧 化 物 、 稀 土 化 合 物 、 单 一 稀 土 金 属 的 分 离 和 提 取 过 程 就 是采 用 沉 淀 、 结 晶 、 氧 化 还 原 、 溶 剂 萃 取 、 离 子 交 换 等 化 学 分 离 工 艺 过 程 。 现应 用 较 普 遍 的 是 有 机 溶 剂 萃 取 法 ， 它 是 工 业 分 离 高 纯 单 一 稀 土 元 素 的 通 用 工艺 。 湿 法 冶 金 流 程 复 杂

32、， 产 品 纯 度 高 ， 该 法 生 产 成 品 应 用 面 广 阔 。 火 法 冶 金 工 艺 过 程 简 单 ， 生 产 率 较 高 。 稀 土 火 法 冶 炼 主 要 包 括 硅 热 还 原法 制 取 稀 土 合 金 ， 熔 盐 电 解 法 制 取 稀 土 金 属 或 合 金 ， 金 属 热 还 原 法 制 取 稀 土合 金 等 。 火 法 冶 金 的 共 同 特 点 是 在 高 温 条 件 下 生 产 。 稀 土 精 矿 的 分 解稀 土 精 矿 中 的 稀 土 ， 一 般 呈 难 溶 于 水 的 碳 酸 盐 、 氟 化 物 、 磷 酸 盐 、 氧 化物 或 硅 酸 盐 等 形 态

33、。 必 须 通 过 各 种 化 学 变 化 将 稀 土 转 化 为 溶 于 水 或 无 机 酸 的化 合 物 ， 经 过 溶 解 、 分 离 、 净 化 、 浓 缩 或 灼 烧 等 工 序 ， 制 成 各 种 混 合 稀 土 化合 物 如 混 合 稀 土 氯 化 物 ， 作 为 产 品 或 分 离 单 一 稀 土 的 原 料 ， 这 样 的 过 程 称 为稀 土 精 矿 分 解 也 称 为 前 处 理 。 分 解 稀 土 精 矿 有 很 多 方 法 ， 总 的 来 说 可 分 为 三 类 ， 即 酸 法 、 碱 法 和 氯 化分 解 。 酸 法 分 解 又 分 为 盐 酸 分 解 、 硫 酸

34、分 解 和 氢 氟 酸 分 解 法 等 。 碱 法 分 解 又分 为 氢 氧 化 钠 分 解 或 氢 氧 化 钠 熔 融 或 苏 打 焙 烧 法 等 。 一 般 根 据 精 矿 的 类 型 、品 位 特 点 、 产 品 方 案 、 便 于 非 稀 土 元 素 的 回 收 与 综 合 利 用 、 利 于 劳 动 卫 生 与环 境 保 护 、 经 济 合 理 等 原 则 选 择 适 宜 的 工 艺 流 程 。 目 前 ， 虽 然 已 发 现 有 近 200 种 稀 散 元 素 矿 物 ， 但 由 于 稀 少 而 未 富 集 成 具有 工 业 开 采 的 独 立 矿 床 ， 迄 今 只 发 现 有

35、很 少 见 的 独 立 锗 矿 、 硒 矿 、 碲 矿 ， 但矿 床 规 模 都 不 大 。 碳 酸 稀 土 和 氯 化 稀 土 的 生 产这 是 稀 土 工 业 中 最 主 要 的 两 种 初 级 产 品 ， 一 般 地 说 ， 目 前 有 两 个 主 要 工艺 生 产 这 两 种 产 品 。 一 个 工 艺 是 浓 硫 酸 焙 烧 工 艺 ， 即 把 稀 土 精 矿 与 硫 酸 混 合 在 回 转 窑 中 焙 烧 。经 过 焙 烧 的 矿 用 水 浸 出 ， 则 可 溶 性 的 稀 土 硫 酸 盐 就 进 入 水 溶 液 ， 称 之 为 浸 出液 。 然 后 往 浸 出 液 中 加 入 碳

36、 酸 氢 铵 ， 则 稀 土 呈 碳 酸 盐 沉 淀 下 来 ， 过 滤 后 即 得碳 酸 稀 土 。 另 一 种 工 艺 叫 烧 碱 法 工 艺 ， 简 称 碱 法 工 艺 。 一 般 是 将 60%的 稀 土 精 矿与 浓 碱 液 搅 匀 ， 在 高 温 下 熔 融 反 应 ， 稀 土 精 矿 即 被 分 解 ， 稀 土 变 为 氢 氧 化 稀土 ， 把 碱 饼 经 水 洗 除 去 钠 盐 和 多 余 的 碱 ， 然 后 把 水 洗 过 的 氢 氧 化 稀 土 再 用 盐酸 溶 解 ， 稀 土 被 溶 解 为 氯 化 稀 土 溶 液 ， 调 酸 度 除 去 杂 质 ， 过 滤 后 的 氯

37、化 稀 土溶 液 经 浓 缩 结 晶 即 制 得 固 体 的 氯 化 稀 土 。 稀 土 元 素 的 分 离目 前 ， 除 Pm 以 外 的 16 个 稀 土 元 素 都 可 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

38、 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

39、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 。 编 辑 本 段 分 离 方 法分 步 法从 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

40、 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

41、 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 。 离 子 交 换 法由 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

42、 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

43、 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

44、 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

45、 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 ， 目 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 。 溶 剂 萃 取 法利 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

46、 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 。我 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 。

47、 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 、P5

48、07 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 。 萃 取 工 艺 过 程 一 般 可 分 为 三 个 主 要 阶 段 ： 萃 取 、 洗 涤 、 反 萃 取 。 编 辑 本 段 稀 土 金 属 的 生 产稀 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

49、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 。 以 稀 土氧 化 物 (除 钐 、 铕 、 镱 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 目 前 生 产 稀 土 金 属 常 用 的 原 料是 它 们 的 氯 化 物 和 氟 化 物 。 熔 盐 电 解 法工 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 。 钐 、 铕 、 镱 、 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