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稀土的萃取
一、稀土生產(chǎn)工藝
碳酸稀土和氯化稀土
自然界中的稀土元素
隨著磷礦資源不斷利用，正轉(zhuǎn)向低品質(zhì)磷礦的開(kāi)發(fā)，硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法，對(duì)硫酸濕法磷酸中的稀土進(jìn)行回收已成為研究熱點(diǎn)。在硫酸濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)控制稀土在磷酸中的富集，再采用有機(jī)溶劑
二、稀土萃取工藝
1.硫酸溶解度
鈰組(硫酸復(fù)鹽難溶)—鑭、鈰、鐠、釹和钷；
鋱組(硫酸復(fù)鹽微溶)—釤、銪、釓、鋱、鏑和鈥；
釔組(硫酸復(fù)鹽易溶)—釔、鉺、銩、鐿、镥和鈧。
2.萃取分離
輕稀土(P204弱酸度萃取)—鑭、鈰、鐠、釹和钷；
中稀土(P204低酸度萃取)—釤、銪、釓、鋱和鏑；
重稀土(P204中酸度萃取)—鈥、釔、鉺、銩、鐿、镥和鈧。
3.萃取工藝簡(jiǎn)介
在分離稀土元素的工藝流程中，由于17種元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)極其相近，且稀土元素同伴生雜質(zhì)元素較多，因此，其萃取流程是較為復(fù)雜的，常用的萃取工藝有三種：分步法、離子交換和溶劑萃取。
4.分步法
利用化合物在溶劑中溶解度的差別進(jìn)行分離提純的方式稱為分步法。從釔(Y)到镥(Lu)，所有天然存在的稀土元素間的單一分離，包括居里夫婦發(fā)現(xiàn)的鐳，都是用這種方法分離的。此方法操作程序較為復(fù)雜，全部稀土元素的單一分離耗費(fèi)了100多年，一次分離重復(fù)操作竟達(dá)2萬(wàn)次，對(duì)于化學(xué)工作者而言，其工作強(qiáng)度較大，過(guò)程較為復(fù)雜。因此用這樣的方法不能大量生產(chǎn)單一稀土。
5.離子交換
稀土元素的研究工作因分步法不能大量生產(chǎn)單一稀土而受到了阻礙，為了分析原子核裂變產(chǎn)物中含有的稀土元素，并除去鈾、釷中的稀土元素，研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法)，進(jìn)而用于稀土元素的分離。離子交換法的優(yōu)點(diǎn)是一次操作可以將多個(gè)元素加以分離。而且還能得到高純度的產(chǎn)品。但缺點(diǎn)是不能連續(xù)處理，一次操作周期長(zhǎng)，還有樹(shù)脂的再生、交換等所耗成本高，因此，這種曾經(jīng)是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來(lái)，而被溶劑萃取法取代。但由于離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產(chǎn)品的突出特點(diǎn)，當(dāng)前，為制取超高純單品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離制取一稀土產(chǎn)。
6.溶劑萃取
利用有機(jī)溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來(lái)的方法稱之為有機(jī)溶劑液-液液萃取法，簡(jiǎn)稱溶劑萃取法，它是一種把物質(zhì)從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)液相的傳質(zhì)過(guò)程。溶劑萃取法在石油化工、有機(jī)化學(xué)
三、稀土提純
1.生產(chǎn)原料
稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬。混合稀土金屬的組成與礦石中原有的稀土成份接近，單一金屬是各稀土分離精制的金屬。以稀土氧化物(除釤、銪、鐿及銩的氧化物
2.熔鹽電解
工業(yè)上大批量生產(chǎn)混合稀土金屬一般使用熔鹽電解法。電解法有氯化物電解和氧化物電解兩種方法。單一稀土金屬的制備方法因元素不同而異。釤、銪、鐿、銩因蒸氣壓高，不適于電解法制備，而使用還原蒸餾法。其它元素可用電解法或金屬熱還原法制備。
氯化物電解是生產(chǎn)金屬最普通的方法，特別是混合稀土金屬工藝簡(jiǎn)單，成本便宜，投資小，但最大缺點(diǎn)是氯氣放出，污染環(huán)境。氧化物電解沒(méi)有有害氣體放出，但成本稍高些，一般生產(chǎn)價(jià)格較高的單一稀土如釹、鐠等都用氧化物電解。
3.真空還原
電解法只能制備一般工業(yè)級(jí)的稀土金屬，如要制備雜質(zhì)較低，純度高的稀土金屬，一般用真空熱還原的方法來(lái)制取。這一方法可以生產(chǎn)所有的單一稀土金屬，但釤、銪、鐿、銩不能用這種方法。釤、銪、鐿、銩與鈣的氧化還原電位僅使氟化稀土產(chǎn)生部分還原。一般制備這些金屬，是利用這些金屬的高蒸汽壓和鑭金屬的低蒸氣壓的原理，將這四種稀土的氧化物與鑭金屬的碎屑混合壓塊，在真空干燥箱中進(jìn)行還原，鑭比較活潑，釤、銪、鐿、銩被鑭還原成金屬后收集在冷凝上，與渣很容易分開(kāi)。