鈦儲量多少億噸
最大鈦礦儲量9.65億噸，占世界探明儲量的38.85%。中國的鈦儲量是世界第一。中國的鈦礦主要集中在四川、云南、廣東、廣西及海南等地，其中攀西是中國最大的鈦資源基地，鈦資源量為8.7億噸。但我國對鈦的加工水平還有待于提高。鈦礦儲量主要集中于中國、澳大利亞、南非、挪威、加拿大、印度、美國等國。
防城港江平鎮(zhèn)哪里好玩
江平鎮(zhèn)位于防城港市東興市，是一個自然景觀為一體的風(fēng)景旅游區(qū)。江平原為江坪，是一塊沖積平地。在這塊土地上，原是古木參天的原始森林，長滿檀香樹、紫荊、松、杉等名貴樹木。
鈦精礦產(chǎn)量排行
在自然界中的存在
稀土指的是什么
稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu),以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素,稱為稀土元素(Rare Earth).簡稱稀土(RE或R).
名稱由來和分類
稀土[xītǔ]一詞是歷史遺留下來的名稱.稀土元素是從18世紀(jì)末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土.稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的,又很稀少,因而得名為稀土.通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥釔稱為重稀土或釔組稀土.也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性,除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素),劃分成三組,即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔.
編輯本段概述
日本是稀土的主要使用國,目前中國出口的稀土數(shù)量居全球之首 稀土作為許多重大武器系統(tǒng)的關(guān)鍵材料,美國幾乎都需從中國進口（某些程度上是戰(zhàn)略的儲備）. 稀土是中國最豐富的戰(zhàn)略資源,它是很多高精尖產(chǎn)業(yè)所必不可少原料,中國有不少戰(zhàn)略資源如鐵礦等貧乏,但稀土資源卻非常豐富. 在當(dāng)前,資源是一個國家的寶貴財富,也是發(fā)展中國家維護自身權(quán)益,對抗大國強權(quán)的重要武器.中國改革開放的總設(shè)計師鄧小平同志曾經(jīng)意味深長地說：“中東有石油,我們有稀土.”稀土是一組同時具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料, 是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料,同時也對改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè), 如農(nóng)業(yè)、化工、建材等起著重要作用.稀土用途廣泛, 可以使用稀土的功能材料種類繁多, 正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群, 有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義.有“工業(yè)維生素”的美稱.
稀土及材料 (15張)
編輯本段稀土用途
在軍事方面
稀土有工業(yè)“黃金”之稱,由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能.比如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能.而且,稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤滑劑.稀土科技一旦用于軍事,必然帶來軍事科技的躍升.從一定意義上說,美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制,以及能夠?qū)橙怂翢o忌憚地公開殺戮,正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等.
在冶金工業(yè)方面
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中,能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質(zhì)的作用,并可以改善鋼的加工性能；稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產(chǎn)稀土球墨鑄鐵,由于這種球墨鑄鐵特別適用于生產(chǎn)有特殊要求的復(fù)雜球鐵件,被廣泛用于汽車、拖拉機、柴油機等機械制造業(yè)；稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中,可以改善合金的物理化學(xué)性能,并提高合金室溫及高溫機械性能.
在石油化工方面
用稀土制成的分子篩催化劑,具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優(yōu)點,因而取代了硅酸鋁催化劑用于石油催化裂化過程；在合成氨生產(chǎn)過程中,用少量的硝酸稀土為助催化劑,其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中,采用環(huán)烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑,所獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)良,具有設(shè)備掛膠少,運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,后處理工序短等優(yōu)點；復(fù)合稀土氧化物還可以用作內(nèi)燃機尾氣凈化催化劑,環(huán)烷酸鈰還可用作油漆催干劑等.
在玻璃陶瓷方面
稀土氧化物或經(jīng)過加工處理的稀土精礦,可作為拋光粉廣泛用于光學(xué)玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過程中,可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用,降低玻璃中的鐵含量,以達到脫除玻璃中綠色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光學(xué)玻璃和特種玻璃,其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以減輕釉的碎裂性,并能使制品呈現(xiàn)不同的顏色和光澤,被廣泛用于陶瓷工業(yè).
在新材料方面
稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料,具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,被廣泛用于電子及航天工業(yè)；純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶,可用于微波與電子工業(yè)；用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃,可作為固體激光材料；稀土六硼化物可用于制作電子發(fā)射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發(fā)展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫?zé)犭姴牧?；近年?世界各國采用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物制作的超導(dǎo)材料,可在液氮溫區(qū)獲得超導(dǎo)體,使超導(dǎo)材料的研制取得了突破性進展.稀土永磁微電機
此外,稀土還廣泛用于照明光源,投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復(fù)印燈粉；在農(nóng)業(yè)方面,向田間作物施用微量的硝酸稀土,可使其產(chǎn)量增加5~10%；在輕紡工業(yè)中,稀土氯化物還廣泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面.
農(nóng)業(yè)方面作用
研究結(jié)果表明,稀土元素可以提高植物的葉綠素含量,增強光合作用,促進根系發(fā)育,增加根系對養(yǎng)分吸收.稀土還能促進種子萌發(fā),提高種子發(fā)芽率,促進幼苗生長.除了以上主要作用外,還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力. 大量的研究還表明,使用適當(dāng)濃度稀土元素能促進植物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用.玉米用稀土拌種,出苗、拔節(jié)比對照早1～2天,株高增加0.2米,早熟3～5天,而且籽粒飽滿,增產(chǎn)14%.大豆用稀土拌種,出苗提早1天,單株結(jié)莢數(shù)增加14.8～26.6個,3粒莢數(shù)增多,增產(chǎn)14.5%～20.0%.噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高,促進果實著色和早熟.并可抑制貯藏過程中呼吸強度,降低腐爛率.
編輯本段世界主要稀土國家蘊含概況
全球稀土蘊藏量示意圖（資料圖）
中國
我國是名副其實的世界第一大稀土資源國,已探明的稀土資源量約6588萬噸.我國稀土資源不但儲量豐富,而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優(yōu)勢,為我國稀土工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ).中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中. 中國稀土礦床在地域分布上具有面廣而又相對集中的特點.截止目前為止,地質(zhì)工作者已在全國三分之二以上的省（區(qū)）發(fā)現(xiàn)上千處礦床、礦點和礦化產(chǎn)地,除內(nèi)蒙古的白云鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區(qū)外,山東、湖南、廣西、云南、貴州、福建、浙江、湖北、河南、山西、遼寧、陜西、新疆等省區(qū)亦有稀土礦床發(fā)現(xiàn),但是資源量要比礦化集中富集區(qū)少得多.全國稀土資源總量的98%分布在內(nèi)蒙、江西、廣東、四川、山東等地區(qū),形成北、南、東、西的分布格局,并具有北輕南重的分布特點. 但是因為中國稀土占據(jù)著幾個世界第一：儲量占世界總儲量的第一,尤其是在軍事領(lǐng)域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土；生產(chǎn)規(guī)模第一,2005年中國稀土產(chǎn)量占全世界的96%；出口量世界第一,中國產(chǎn)量的60%用于出口,出口量占國際貿(mào)易的63%以上,而且中國是世界上惟一大量供應(yīng)不同等級、不同品種稀土產(chǎn)品的國家.可以說,中國是在敞開了門不計成本地向世界供應(yīng).據(jù)國家發(fā)改委的報告,中國的稀土冶煉分離年生產(chǎn)能力20萬噸,超過世界年需求量的一倍.而中國的大方,造就了一些國家的貪婪. 以制造業(yè)和電子工業(yè)起家的日本、韓國自身資源短缺,對稀土的依賴不言而喻.中國出口量的近70%都去了這兩個國家.至于稀土儲量世界第二的美國,早早便封存了國內(nèi)最大的稀土礦芒廷帕斯礦,鉬的生產(chǎn)也已停止,轉(zhuǎn)而每年從我國大量進口.西歐國家儲量本就不多,就更加珍愛本國稀土資源,也是我國稀土重要用戶.發(fā)達國家的貪婪表現(xiàn)在,除了生產(chǎn)所需,它們不但通過政府撥款超額購進,存儲在各自國家的倉庫中——這種做法,日美韓等國行之有年；除了購買,還通過投資等規(guī)避中國法律,參與稀土開發(fā),行公開掠奪之實.
美國
美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時,作為副產(chǎn)品可回收黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦.位于加利福尼亞的圣貝迪諾縣的芒廷帕斯礦,是世界上最大的單一氟碳鈰礦,該礦山1949年勘探放射性礦物時發(fā)現(xiàn),稀土品位為5～10%REO,儲量達500萬噸之多（占全球百分之十三）,是一大型稀土礦. 美國很早就開采獨居石,現(xiàn)在開采的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦.礦床長約19km,寬1.2km,厚為6m,獨居石較為豐富.此外,北卡羅來納州、南卡羅來納州、佐治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布,儲量也相當(dāng)可觀.不過美國早已關(guān)閉了許多的稀土礦,包括全球最大的芒廷帕斯礦山
印度
印度主要礦床是砂礦.印度的獨居石生產(chǎn)從1911年開始,最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦.有名礦區(qū)是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床,它在1911～1945年間的供礦量占世界的一半,現(xiàn)在仍然是重要的產(chǎn)地.1958年在鈾、釷資源勘探中,在比哈爾邦內(nèi)陸的蘭契高原上發(fā)現(xiàn)了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床,規(guī)模巨大.印度獨居石釷含量高達8%ThO2.在馬納范拉庫里奇采的重砂獨居石占5～6%.鈦鐵礦占65%,金紅石3%,鋯英石5～6%,石榴石7～8%.
前蘇聯(lián)
前蘇聯(lián)的稀土儲量很大,主要是伴生礦床位于科拉半島,存在于堿性巖中的含稀土的磷灰石. 前蘇聯(lián)的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土,此外,在磷灰石礦石中,還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦,含稀土為29～34%.另外,在赫列比特和森內(nèi)爾還有氟碳鈰礦.
澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產(chǎn)大國,獨居石是作為生產(chǎn)鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產(chǎn)品加以回收.澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區(qū).澳大利亞也產(chǎn)磷釔礦. 澳大利亞可開發(fā)利用的稀土資源,還有位于昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦,南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床.
加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產(chǎn)稀土.位于安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區(qū)的鈾礦,主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成,在濕法提鈾時,可把稀土也提出來. 此外,在魁北克省的奧卡地區(qū)擁有的燒綠石礦,也是稀土的一個很大潛在資源.還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內(nèi)的斯特倫奇湖礦,也含有釔和重稀土正準(zhǔn)備開發(fā).
南非
南非是非洲地區(qū)最重要的獨居石生產(chǎn)國.位于開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦,伴生有獨居石,是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦.此外,在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土,在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦,正計劃和研究回收.
馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物,曾一度是世界重稀土和釔的主要來源.
埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石.礦床位于尼羅河三角洲地區(qū),屬于河濱沙礦,礦源由上游風(fēng)化的沖積砂沉積而成,獨居石儲量約20萬噸.
巴西
巴西是世界稀土生產(chǎn)的最古老國家,1884年開始向德國輸出獨居石,曾一度名揚世界.巴西的獨居石資源主要集中于東部沿海,從里約熱內(nèi)盧到北部福塔萊薩,長達約643km地區(qū),礦床規(guī)模大.
編輯本段稀土生產(chǎn)與分離
概述
稀土市場是一個多元化的市場,它不只是一個產(chǎn)品,而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬,均具有多種多樣的用途.加上相關(guān)的化合物和混合物,產(chǎn)品不計其數(shù).首先從最初的礦石開采起,我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過程.
稀土選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì)的差異,采用不同的選礦方法,借助不同的選礦工藝,不同的選礦設(shè)備,把礦石中的有用礦物富集起來,除去有害雜質(zhì),并使之與脈石礦物分離的機械加工過程. 當(dāng)前我國和世界上其它國家開采出來的稀土礦石中,稀土氧化物含量只有百分之幾,甚至有的更低,為了滿足冶煉的生產(chǎn)要求,在冶煉前經(jīng)選礦,將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開,以提高稀土氧化物的含量,得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦. 稀土礦的選礦一般采用浮選法,并常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程. 內(nèi)蒙古白云鄂博礦山的稀土礦床,是鐵白云石的碳酸巖型礦床,在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨居石外,還有數(shù)種含鈮、稀土礦物). 采出的礦石中含鐵30%左右,稀土氧化物約5%.在礦山先將大礦石破碎后,用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠.選礦廠的任務(wù)是將Fe2O3從33%提高到55%以上,先在錐形球磨機上磨礦分級,再用圓筒磁選機選得62～65%Fe2O3（氧化鐵）的一次鐵精礦.其尾礦繼續(xù)進行浮選與磁選,得到含45%Fe2O3（氧化鐵）以上的二次鐵精礦.稀土富集在浮選泡沫中,品位達到10～15%.該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦,經(jīng)選礦設(shè)備再處理后,可得到REO60%以上的稀土精礦.
稀土冶煉方法
稀土冶煉方法有兩種,即濕法冶金和火法冶金. 濕法冶金屬化工冶金,全流程大多處于溶液、溶劑之中,如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學(xué)分離工藝過程.現(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機溶劑萃取法,它是工業(yè)分離高純單一稀土元素的通用工藝.濕法冶金流程復(fù)雜,產(chǎn)品純度高,該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊. 火法冶金工藝過程簡單,生產(chǎn)率較高.稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金,熔鹽電解法制取稀土金屬或合金,金屬熱還原法制取稀土合金等.火法冶金的共同特點是在高溫條件下生產(chǎn).
稀土精礦的分解
稀土精礦中的稀土,一般呈難溶于水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態(tài).必須通過各種化學(xué)變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無機酸的化合物,經(jīng)過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序,制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作為產(chǎn)品或分離單一稀土的原料,這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理. 分解稀土精礦有很多方法,總的來說可分為三類,即酸法、堿法和氯化分解.酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等.堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等.一般根據(jù)精礦的類型、品位特點、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素的回收與綜合利用、利于勞動衛(wèi)生與環(huán)境保護、經(jīng)濟合理等原則選擇適宜的工藝流程. 目前,雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物,但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開采的獨立礦床,迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦,但礦床規(guī)模都不大.
碳酸稀土和氯化稀土的生產(chǎn)
這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級產(chǎn)品,一般地說,目前有兩個主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品. 一個工藝是濃硫酸焙燒工藝,即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒.經(jīng)過焙燒的礦用水浸出,則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液,稱之為浸出液.然后往浸出液中加入碳酸氫銨,則稀土呈碳酸鹽沉淀下來,過濾后即得碳酸稀土. 另一種工藝叫燒堿法工藝,簡稱堿法工藝.一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻,在高溫下熔融反應(yīng),稀土精礦即被分解,稀土變?yōu)闅溲趸⊥?把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿,然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解,稀土被溶解為氯化稀土溶液,調(diào)酸度除去雜質(zhì),過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土.
編輯本段磷礦中伴生稀土的回收
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外, 還有相當(dāng)大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生.由于稀土的離子半徑（0. 848～0. 106 nm）與 Ca2+（0. 106 nm）很接近,稀土以類質(zhì)同象賦存于磷礦巖中.世界磷礦總儲量約為 1000億噸,稀土平均含量為 0. 5‰ , 估計世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸.針對礦中稀土含量低及其賦存狀態(tài)特殊等特點,國內(nèi)外已經(jīng)開展了多種回收工藝研究, 可分為濕法和熱法; 濕法中,根據(jù)分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法.從磷化工過程回收稀土有多種, 均和磷礦加工密切相關(guān).熱法磷酸生產(chǎn)過程中, 稀土主要進入硅酸鹽熔渣中, 可采用大量鹽酸或硝酸分解浸出, 過濾除去硅石后, 再采用TBP等萃取回收稀土, 稀土回收率可以達到 60%.隨著磷礦資源不斷利用, 正轉(zhuǎn)向低品質(zhì)磷礦的開發(fā), 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法,對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點.在硫酸濕法磷酸生產(chǎn)過程中, 通過控制稀土在磷酸中的富集, 再采用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發(fā)的方法更具有優(yōu)勢.
編輯本段稀土元素的分離
目前,除Pm以外的16個稀土元素都可提純到6N(99.9999%)的純度.由稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中,分離提取出單一純稀土元素,在化學(xué)工藝上是比較復(fù)雜和困難的.其主要原因有二個,一是鑭系元素之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)十分相似,多數(shù)稀土離子半徑居于相鄰兩元素之間,非常相近,在水溶液中都是穩(wěn)定的三價態(tài).稀土離子與水的親和力大,因受水合物的保護,其化學(xué)性質(zhì)非常相似,分離提純極為困難.二是稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質(zhì)元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等).因此,在分離稀土元素的工藝流程中,不但要考慮這十幾個化學(xué)性質(zhì)極其相近的稀土元素之間的分離,而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質(zhì)元素之間的分離.
編輯本段分離方法
分步法
從1794年發(fā)現(xiàn)的釔(Y)到1905年發(fā)現(xiàn)的镥(Lu)為止,所有天然存在的稀土元素間的單一分離,還有居里夫婦發(fā)現(xiàn)的鐳,都是用這種方法分離的.分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的.方法的操作程序是：將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解后,加熱濃縮,溶液中一部分元素化合物析出來(結(jié)晶或沉淀).析出物中,溶解度較小的稀土元素得到富集,溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集.因為稀土元素之間的溶解度差別很小,必須重復(fù)操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來,因而這是一件非常困難的工作.全部稀土元素的單一分離耗費了100多年,一次分離重復(fù)操作竟達2萬次,對于化學(xué)工作者而言,其艱辛的程度,可想而知.因此用這樣的方法不能大量生產(chǎn)單一稀土.
離子交換法
由于分步法不能大量生產(chǎn)單一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙,第二次世界大戰(zhàn)后,美國原子彈研制計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術(shù)的發(fā)展,因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質(zhì)相似,為盡快推進原子能的研究,就將稀土作為其代用品加以利用.而且,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),進而用于稀土元素的分離. 離子交換色層法的原理是：首先將陽離子交換樹脂填充于柱子內(nèi),再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端,然后讓淋洗液從上到下流經(jīng)柱子.形成了絡(luò)合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動.流動的過程中稀土絡(luò)合物分解,再吸附于樹脂上.就這樣,稀土離子一邊吸附、脫離樹脂,一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動.由于稀土離子與絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性不同,因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣,親和力大的稀土向下流動快,結(jié)果先到達出口端. 離子交換法的優(yōu)點是一次操作可以將多個元素加以分離.而且還能得到高純度的產(chǎn)品.這種方法的缺點是不能連續(xù)處理,一次操作周期花費時間長,還有樹脂的再生、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,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,目前,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).
溶劑萃取法
利用有機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的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法,簡稱溶劑萃取法,它是一種把物質(zhì)從一個液相轉(zhuǎn)移到另一個液相的傳質(zhì)過程. 溶劑萃取法在石油化工、有機化學(xué)、藥物化學(xué)和分析化學(xué)方面應(yīng)用較早.但近四十年來,由于原子能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,超純物質(zhì)及稀有元素生產(chǎn)的需要,溶劑萃取法在核燃料工業(yè)、稀有冶金等工業(yè)方面,得到了很大的發(fā)展.我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應(yīng)用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面,均達到了很高的水平. 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉淀、分級結(jié)晶、離子交換等分離方法相比,具有分離效果好、生產(chǎn)能力大、便于快速連續(xù)生產(chǎn)、易于實現(xiàn)自動控制等一系列優(yōu)點,因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法. 溶劑萃取法的分離設(shè)備有混合澄清槽、離心萃取器等,提純稀土所用的萃取劑有：以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑,以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種.這些萃取劑的粘度與比重都很高,與水不易分離.通常用煤油等溶劑將其稀釋再用. 萃取工藝過程一般可分為三個主要階段：萃取、洗滌、反萃取.
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