有色金属冶金学8-稀土冶金
稀土冶金学第第七章稀土金属及其合金的制取
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槽型
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影响电流效率的主要因素
2020
烘
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2022
出金属及阳极和电解质更换
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稀土氯化物熔盐电解工艺
稀土氯化物熔盐电解工艺流程
稀土氯化物熔盐电解设备
含氯浓度10~30％的电解尾气，可以采用适当的溶剂(如四氯化碳)吸附尾气中的氯，然后将含氯的溶剂加热或减压，使氯气解析出来，成为高浓度的氯气进行利用。 对含氯浓度小于10％的电解尾气的吸收方法有两种：一是使含氯尾气通过灼热的铁屑制取三氯化铁；二是使含氯尾气通入氢氧化钠或石灰水溶液中，回收次氯酸钠或漂白粉。
影响电流效率的因素：
该工艺是以粉末状的稀土氧化物为溶质，以同种稀土元素的氟化物为主要溶剂、氟化锂、氟化钡为混合熔盐的添加成分。
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电解工艺：
阴极通常选用钼或钨的金属型材。阳极材质都是石墨，但形式多样。
氟化物熔盐在高温下具有很强的腐蚀性，传统的工业耐火材料都难以用来做稀土氧化物电解槽槽体材料。在生产规模不大的情况下，都用石墨坩埚作电解槽。
3 自耗阴极电解制取稀土合金（Nd-Fe）
7.3 热还原法制取稀土金属
利用活性较强的金属作为还原剂，还原其它金属化合物，制取金属的方法，通称为金属热还原法。 1 金属钙还原REF3制备稀土金属 3Ca + 2REF3 3CaF2 + 2 RE (1450—1750℃) CaF2与RE金属熔点接近，且蒸汽压较低，从而使得反应过程进行得较平稳，热量不易散失，金属易于聚集且易于观察操作。 CaF2渣的流动性好，易与金属的分离，还原剂钙易得又易提纯。 REF3 较RECl3不易吸水。
由于金属呈液态聚集，电解质温度比金属熔点高，这就使电解槽槽体材料和电极材料在选择上受到限制，对于上万安培规模的大型工业槽可能要采用某些难熔金属的材质作槽衬或者采用凝壳技术。
“稀土冶金学”课程教学改革与实践
工方 法将稀土制成具 有一定性能 的金属材料或合金 材料的过程 和工 艺。其研究 内容包括稀土元素及其主要化合物 的性质和特征 、 稀 土矿 物原料及其处理 、 稀土元素分离 、 稀土纯化合物制备 、 稀土金属及 其合 金的制取 、 稀土金属的精炼提纯等。
稀 土冶金学是研 究从矿石 中提取 稀土或稀土化 合物及用各种 加 淋洗液 回收利用等环境保 护的内容 。 为了使学生 了解稀土元素应用范 围和主要稀土材料的制备方法 ． 在第 １ 章 中从稀 土元素的物理和化学
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争呜
“ 稀土冶金学” 课程教学改革与实践
常宏 涛 李 梅 罗果 萍 张福顺 （ 内蒙 古科 技大 学 材 料 与冶金 学 院 ， 内蒙古 包 头 ０ １ ４ ０ １ ０ ）
性质 出发介绍 了稀土元素 的应 用 ． 并在第 ６章中编人 了高纯 、 超细稀 土化合物提取及稀土抛光扮 与稀 土发光材料制备 技术 ． 在第 ７章稀土 金属制取 内容 中加入 了稀土合金的制取方法 ． 这样让学生既能掌握 目 前稀 土冶金技术 的基本方法又能 了解稀土冶金的前沿技术 。
２ “ 稀土冶金学” 课 程 的 头白云鄂博矿资源优 势的办学特 色 和冶金工程专业学生部分就业服务于包 头本地的现实状况 ． 因此材 料 与冶金学 院 自２ ０ ０ ８年开始将冶金工程专业的专业课程分为两个模 块 开课 ． 一个是 以钢铁 冶金专业为重点 的课 程设置 ． 另 一个是 以稀 土 冶金为重点的有色金属冶金专业 学生可以根据 自己的兴趣及将来 的 发展方 向任意选择两个模块 中的任 一专业进行学 习。 其 中稀土冶金工 艺学是 以稀土冶金为重点的有色金 属冶金专 业的重点课程 ． 因此该课 ３ － ３ 教 学与 实 践 相 结 合 程 的建设对于教学效果极为重要 稀土 冶金学 中由于稀土萃取分离工艺是连续的过程 ．流程长 ． 系 为保证“ 稀土冶金学” 课程 的系统 性和完整性 在确定该课程 内容 课程 内容包含知识点多 ． 而在在工业 生产 实际中 ， 多种物料溶 时， 坚 持“ 浅而宽 、 理论 联系实 际” 的原则， 以经 典理论 为基础 ， 重 点介 统性强 ， 绍稀土 冶金过程的知识 ， 并 将最新 科技成果 和前沿技 术纳入教 学 内 液通过密 闭的管道输送 ．并且在基 本密闭的容器中进行反应或储存 ． 学 习难点较多 ． 因此学生掌握稀土元素的萃取分离工艺 比较 困难 。因 容． 编写《 稀土冶金学 》 教材 。 此在课堂教学任务完成后开设稀土元 素萃 取的实验课 ． 以便学生更加 ２ ． １ “ 稀土冶金学” 课 程内容 的设置 系统 、 直观地了解 和掌握 稀土萃取分 离工艺 的各个 知识点 ， 让学 稀 土 冶 金 工 艺 学 课 程 主 要 包 括 湿 法 冶 金 过 程 和 火 法 冶 金 过 程 两 全 面、 形象 地了解稀土萃 取分离工艺 的原理 、 过程 、 主体设 备 、 部分 ． 其中湿法冶金过程主要讲授稀土元素及其 主要化合物 的性质和 生更加生动 、 及理论应用等 方面的 知识。 ● 特征 、 稀土矿 物原料及其处理 、 稀土元素分离 、 稀土纯化合物制备 等内 整体流程以 容． 而火法冶金过程 主要讲授稀 土金 属及其合金 的制取 、 稀土金属 的 【 参考文献】 精炼 提纯 等内容 。 通过教学 的各个环节使学生达到各章 中 所 提的基本 ［ １ ］ Ａ ｒ ｉ ｆ ａ ｌ Ｇ ， Ｈ ｗ ａ ｎ ｇ Ｊ ， Ｑ ｎ ｕ ｋ ｉ Ｋ ． Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｅ ｌ ｅ ｅ ｔ ｒ ｏ ｄ ｉ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ 要求 。 ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ， ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ － ｌ ｉ ｎ ｋ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ叨 ． Ｍｅ ｍ－ ２ ． ２ “ 稀土冶金学” 教材建设 ｂ ｒ Ｓ ｃ ｉ ， ２ ０ ０ ２， ２１ （１ ０ ） ： ３ ９ ． 书 中系统地介绍 了由稀土资源提取 稀土元素 和制备 稀土全属 的 ［ ２ ］ 汪雨 ， 张玲金 ． 常压微波技术 萃取土壤 中有 机氯农药 ［ Ｊ 】 ． 岩矿测试 ， ２ ０ ０ ６ （ ０ １ ） ： 全过程 。同时为 了适应社会发展的需要 ． 将环境保护和冶金过程与稀 １ ５－１ ８ 土材料制备过程相耦合的增值 冶金 的意识责穿 于全书 中 全书共分为 ［ ３ ］ Ｓ ｉ ｍ ｐ ｓ ｏ ｎ ， Ｎ ． Ｊ ． Ｋ ． Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ：ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ，ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ， ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ － 十章 ， 内容包 括稀 土元素 的物理 和化学性质 、 稀 土 的资源及精 矿的分 ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ［ Ｍ］ ． Ｎｅ ｗ Ｙｏ ｒ ｋ ａ ｎ ｄ Ｂ ａ ｓ ｅ ｌ ： Ｍａ ｒ ｃ ｅ ｌ Ｄｅ ｋ ｋ ｅ ｒ ， ２ ０ ０ ０， １ １ ０ （ ２ ） ： １ ９ － ３ ８ ． 解方法 、 稀土元 素的分离方法及 化合物 的制 取方法 、 稀土 金属及稀土 ［ ４ ］ Ｔ ｈ ｕ ｒ ｍ ａ ｎ ， Ｅ ． Ｍ， Ｍ ｉ ｌ ｌ ｓ ， Ｍ． Ｓ ． Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｐ ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ： ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ［ Ｍ］ ． 合金的制取方 法和稀土 生产 过程的废物处 理 ．在这些 内容中除了第 Ｎｅ ｗ Ｙ ｏ ｒ ｋ ： Ｊ ｏ ｈ ｎ Ｗｉ ｌ ｅ ｙ ＆Ｓ ｏ ｎ ｓ ， １ ９ ９ ８ ， １ ４ ６ （ ０ ２ ） ： ２ ０ ０ － ２ １ ０ ． ５ ］ 吕金海 ， 舒孝顺 ， 高 中洪 ， 等． 菝葜 总皂苷元超声 萃取研究【 Ｊ Ｊ ． 中国 中药 杂志 ， １ Ｏ 章集 中讲述稀
有色冶金学重点复习题
一、名词解释（共5小题，每小题4分，共计20分）湿法冶金、火法冶金、电冶金、槽电压、极距、苛性比、铝硅比、分配系数、阳极效应、冰铜、熔池熔炼、漂浮状态熔炼、熔盐氯化、铝酸钠溶液的稳定性（补充：火法冶金----在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。
电冶金---利用电能提取和精炼有色金属的方法极距----所谓极距，是指阴、阳两极之间的距离。
铝酸钠溶液的稳定性----铝酸钠溶液的稳定性是指铝土矿溶出液经赤泥分离洗涤后获得的净铝酸钠溶液分解析出Al(OH)3所需时间的长短。
）二、简答题（共5小题，每小题6分，共计30分）三、问答题（共3小题，每小题12分，共计36分）四、计算题(共1小题，共计14分)1、某铝厂，电解槽平均电流（直流）为280KA,平均电流效率为92％，平均槽电压4.25V，请分别计算它的年（300天）产铝量和电能消耗各是多少？（铝的电化学当量：0.3356g/(A.h)）p27-282、某湿法炼锌厂，有生产槽150个，通电电流12000A，平均电流效率90％，平均槽电压3.5V，试计算电锌的电能消耗和日产量各是多少？（锌的电化学当量：1.2193g/(A.h)）p27-28有色冶金学复习思考题概述1、提取冶金方法是如何分类的？各自定义2、火法、湿法、电化学法三种冶金方法包括哪些基本冶金过程？有色冶金主要单元过程：焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、火法精炼、浸出、液固分离、溶液净化、水溶液电解、熔盐电解第一章铝冶金1、什么是铝的歧解反应？p42 、现代铝工业有哪些主要生产环节?辅助环节?p23 、适合氧化铝生产的主要矿物有哪几种?各有哪些特点？衡量矿物质量的标准是什么？p114、简述拜耳法的基本原理和拜耳循环的实质p135、简述拜耳法生产氧化铝的工艺流程p136、什么是苛性比，它反映铝酸钠溶液的什么特性？什么是铝硅比(A/S)？p14-157、简述铝电解的原理？p19答：现代铝工业生产，主要采取冰晶石—氧化铝融盐电解法。
第一章 稀土冶金学
钕还应用于有色金属材料
2)在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕,可提高 合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作 航空航天材料. 3)另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在 工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的 焊接和切削.在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器 代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口.钕也用 于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加 剂.随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展 和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间.
稀土冶金学
Hale Waihona Puke 主要内容 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 绪论 稀土元素矿物及其精矿的处理方法 溶剂萃取法分离稀土元素 离子交换色层法分离稀土元素 分离稀土元素的其他方法 稀土化合物的制备 稀土金属和合金的制取 稀土金属的提纯 火法冶炼生产稀土硅铁基合金 稀土生产过程的三废及处理
4.稀土元素的由来及用途
镧(La)lanthanum “镧”这个元素是1839年被命名的,当时有个叫 “莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元素, 他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名 为“镧”.从此,镧便登上了历史舞台. 镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材 料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、 贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材 料等.她也应用到制备许多有机化工产品的催化 剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家 把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称.
电子内迁移
镧系元素的最外层电子已填充到6s2,次外层5s25p6 也已填满,5d还空着或仅有一个电子,而处于内层的 4f电子却刚刚开始填充,从铈到镥充满共有14个电 子. 即镧系元素的最外层电子结构可以示为： 5s25p65d(0、1)6s2与钪、钇的最外层两层电子结构 3 s2 3p63d14s2和4s2 4p64d15s2相比较,可知结 构基本相同都是ns2(n—1)s2 (n—1)p6(n—1)d(0、 1)5s2,故使得17个元素的化学性质十分相近,用普 通的化学方法很难分离.
稀土
产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。
最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。
此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。
独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。
氟碳铈矿化学成分性质：（Ce，La）[CO3]F。
机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。
氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
晶体结构及形态：六方晶系。
复三方双锥晶类。
晶体呈六方柱状或板状。
细粒状集合体。
物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。
玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。
硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。
在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。
生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。
用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。
铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。
亦可用作防辐射线的防护外壳等。
此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。
截止到2011年12月，已发现的最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，作为开采铁矿的副产品，它和独居石一道被开采出来，其稀土氧化物平均含量为5～6%。
品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。
磷钇矿化学成分及性质：Y[PO4]。
成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。
有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。
尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。
一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。
磷钇矿化学性质稳定。
晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。
物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。
稀土 百度百科
稀土百科名片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（某些程度上是战略的储备）。
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。
”稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多种特性的新型功能材料, 是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业, 如农业、化工、建材等起着重要作用。
稀土用途广泛, 可以使用稀土的功能材料种类繁多, 正在形成一个规模宏大的高技术产业群, 有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。
有“工业维生素”的美称。
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，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
有色金属冶金课件
某锌矿的湿法冶炼技术改造
总结词
通过将原有的火法冶炼技术改造为湿法冶炼技术，有 效提高了锌的回收率和生产效率，降低了生产成本。
详细描述
该锌矿原有的冶炼技术为火法冶炼，但存在一些问题， 如锌的回收率不高、生产效率低下等。为了解决这些 问题，我们对冶炼技术进行了改造，将其变为湿法冶 炼。具体措施包括：采用新型高效的浸出和萃取设备 和技术、优化湿法冶炼工艺参数、采用新型高效的耐 腐蚀材料等。经过改造后，锌的回收率得到了显著提 高，生产效率也得到了较大提升，同时生产成本得到 了有效降低。
铝冶金化学反应：铝冶金主要涉及的 化学反应包括氧化还原反应、沉淀反 应和电化学反应。其中，氧化还原反 应是铝土矿中的氧化铝与碳反应生成 氧化铝和二氧化碳的过程；沉淀反应 是氧化铝与碳酸钠反应生成氢氧化铝 和碳酸钠的过程；电化学反应则是将 铝离子还原为金属铝的过程。
铝冶金物理过程：铝冶金物理过程包 括矿石破碎、磨细、浮选、熔炼、电 解等步骤。其中，矿石破碎是将大块 矿石破碎成小块，便于后续处理；磨 细是将矿石细磨成粉末，提高反应效 率；浮选是将矿石中的有用成分与杂 质分离；熔炼是将矿石中的氧化铝和 碳在高温下反应生成液态的氧化铝； 电解则是将液态的氧化铝在电流的作 用下还原为金属铝。
有色金属冶金课件
• 有色金属冶金概述 • 铜冶金
• 有色金属冶金的挑战与前景 • 有色金属冶金案例分析
目录
PART 01
有色金属冶金概述
定义与分类
定义
有色金属冶金是指通过一系列物理和 化学过程，从矿石或精矿中提取和纯 化有色金属及其化合物的过程。
分类
根据提取的金属种类，有色金属冶金 可分为轻金属冶金、重金属冶金、稀 土金属冶金等。
THANKS
稀土在冶金行业中的应用
稀土在冶金行业中的应用您好欢迎来到阿里巴巴稀土在冶金行业中的应用2011/08/1011:371.1稀土在冶金工业中的应用稀土在冶金领域应用已有30多年的历史目前已形成了较为成熟的技术与工艺稀土在钢铁、有色金属中的应用是一个量大面广的领域有广阔的前景对国民经济建设具有重要意义。
一、稀土在钢中的应用稀土在钢中的应用有近30年的历史经过对稀土金属在钢中作用规律和机理的研究搞清楚了稀土在钢中的作用通过添加工艺方法的实验研究掌握了稀土加入的工艺条件、添加稀土金属的品种和加入量。
至八十年代末期稀土在钢中的应用已没有技术方面的障碍。
我国稀土钢产量从1985年的11万吨增长到1997年的近60万吨品种80多个。
仅武钢一家quot八五quot期间就生产了160万吨稀土钢创造经济效益3.2亿元会效益18.3亿元节约外汇5000万美元。
稀土加入钢中可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用在某些钢中还能有微合金化的作用稀土能够提高钢的抗氧化能力高强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。
1.稀土加入钢中的主要作用净化作用:钢中加入稀土可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫形成稀土化合物。
这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中从而使钢液中的夹杂物减少钢液得到净化这就是稀土对钢的净化作用。
细化组织:由于稀土在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高在钢液凝固前析出这些细小的质点可作为非均质形核中心降低结晶过程的过冷度因此不但可以减少偏析还可细化钢的凝固组织。
对夹杂物的形态控制:钢中加入稀土后硫化锰将被在高塑性变形能力较小的稀土氧化物或硫化物取代这些化合物在轧制过程中不随钢一起变形仍保持为球状它们对钢的机械性能影响较小所以钢中加入稀土可以提高钢的韧性改善钢的抗疲劳性能。
在耐大气腐蚀钢中加入稀土使钢的内锈层致密而且与基体的结合力变强不易脱离可以阻止大气中O2和H2O的扩散从而降低了腐蚀速度加稀土的钢的耐腐蚀性比不加稀土的钢提高0.32.4倍。
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Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
古希腊人认为自然界所有的物质都是由大 气、土、火和水4要素组成，并把不溶于水、 受热不再变化的物质都称为土。这种观点直到 19世纪初对化学界仍有较大的影响，因此，那 时土把 、元 铝素 土的 并氧 认化为物就如是C元a素O、。Al2O3等，当作钙
从1787年瑞典人L.Arrhenius在斯德哥尔摩附近的Ytteuy 镇发现了一种异常的黑色矿物——硅铍钇矿，由此开 始了稀土元素的发现史。
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
第7章 稀土冶金
7.1概述 稀土元素是周期表中ⅢB族中的镧系元素
(原子序数由57至71)以及钪和钇共17个元素的 统称，一般用R或RE代表。这17个元素是： 钪(21Sc)、钇(39Y)、镧(57La)、铈(58Ce)、 镨(59Pr)、钕（60Nd）、钷(61Pm)、钐(62Sm) 铕(63Eu)、钆(64Gd)、铽(65Tb)、镝(66Dg)、 钬(67Ho)、铒(68Er)、铥(69Tm)、镱(70Yb)、 镥(71Lu)。
H
Li Be
108.5 1277 0.53 1.85
Periodic Table of the Elements
He
B C N O F Ne
4830 2.26
Na
97.8 0.97
Mg
650 1.74
Al Si P S Cl Ar
660 2.7
K Ca Sc Ti V Cr M Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
原子序为6l号的元素直到1945年被美国橡树岭国家实验 室 的 科 学 J.A.Marinsky，L.E.Glendenin 和 C.D.Coryell证实其存在，他们从：235U的人工裂变产 物的离子交换柱上辩认出147Pm所产生的淋洗带，定名 为钷(promethum)。
稀土元素发现历史
（2）启蒙时代（1950-1969） 1950 美国学者斯佩丁改进离子交换工艺， 制备千克级纯净单一稀土元素 1958 有机溶剂萃取法用于稀土粗分离
7.1.2 稀土金属的性质
典型的金属元素，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。
物理性质
银灰色、其中镨与钕略带黄色；具有可塑性
熔点：920~1652℃；沸点：1430~3470 ℃； 镧系收缩：原子半径(铕和镱除外)和三价离子半径的变化规律
是随原子序数的增加而逐渐减小。这种现象称为“镧系收缩”现 象。这是由于内填充的4f电子对核正电荷的屏蔽作用较弱，因而 随核正电荷的逐渐增加，对外层电子的静电引力逐渐增强，引起 电子壳的收缩。
1024 1035 1072
Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
826
1312 1356 1407 1461 1497 1545
824
1652
轻、重稀土的分类是：镧至铕7个元素称为铈组稀土亦称轻稀土；钆及钆以后的元素和钇称为钇组稀土亦称重稀土。(钆有的资料 列入氢稀土）钇被列入重稀土组是因为它的离子半径在重稀土元素钬、铒之间，化学性质也与它们相似，在自然界中与其共存。
三组分类法是根据酸性萃取剂对稀土元素萃取分离的难易程度来进行的，把稀土分为轻、中、重三组：即镧、铈、镨、钕为轻稀 土组；钐、铕、钆为中稀土组和铽、镝、钬、钇、铒、铥、镱、镥为重稀土组。
7.1.1 稀土冶金简史(自学）
稀土冶金及其应用的三个时代划分
（1）摇篮时代（1787-1949）
从发现钇土元素到发现并分离出钷，用 了153年，直到1947年参与美国曼哈顿计 划的科学家发明了用离子交换的方法分 离相邻的稀土元素，结束了稀土的摇篮 时代。
28.7 714 1.90 3.5
920 6.17
2222
13.1
2996
16.6
3410
19.3
3180 2700 21.0 22.6
245 4
22.5
176 9
21.4
106 3
19.3
38.4
13.6
303
11.8 5
327.4 11.4
271.3 9.8
Ce Pr
797 935
Nd Pm Sm
密度在6~10g/cm3(钪和钇密度低于4.5); 导电性差.
化学性质
1. 稀土元素在化学反应中通常失去最外层两个电子(6s2)和一个次 外层电子或4f层的一个电子而成三价离子，这是最稳定的价态。 但4f层的电子数对价态也有影响：当4f亚层处于4f0(La3+)、 4f7(Gd3+)和4f14(Lu3+)，三价离子最稳定，而它们右侧的元素 (Ce3+、Pr3+、Nd3+及Tb3+)4f亚层比稳定态多一个或两个电 子，容易被氧化成四价，左侧元（Sm3+、Eu3+、Yb3+、Tm3+) 的4f亚层比稳定态少l或2个电子，因此容易被还原成二价。这 些四价及二价的稀土虽然都能够制备出来，但稳定性差，尤其 在水溶液中。稀土元素的价态变化是氧化还原法分离稀土的依 据，此外非三价稀土化合物还具一些特殊的性质，可开发用作 半导体、荧光材料、磁性材料等。
（3）黄金时代（1970-现在） 70年代后期 液- 液萃取：流程短、处理 量大、成本低 中国稀土工业的崛起 稀土资源储量占世 界80%，1986年后，产量第一，出口第一， 应用第二。 1970 LaNi5储氢性能 70年代，稀土用以钢铁工业 1971 在REFe2相中发现磁致伸缩 1986 稀土钡铜氧系陶瓷超导体发现
63.7 838 1.55
1539
3.0
1668
4.51
1900
6.1
1875 7.19
பைடு நூலகம்
n
1245 7.43
1536 7.86
1495 8.9
1453 8.9
1083 8.96
419.5 7.14
29.8 5.91
937.4
5.32
217 4.79
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe