稀土生产与分离工业工艺流程

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稀土生产工艺流程图 +矿的开采技术要点

稀土生产工艺流程图 +矿的开采技术要点

稀土生产工艺流程图白云鄂博矿 矿石粉碎 弱磁、强磁选矿 铁精矿强磁中矿、尾矿火法生产线汽车尾气净化器 永磁电机 节能灯风力发电机 各种发光标牌 电动汽车 电动核磁共振 自行车 磁悬浮磁选机稀土矿的开采技术和稀土矿开采方法介绍时间:2012-2-20 15:24:22 作者:稀土信息部点击:1606次网站电话:************稀土矿在地壳中主要以矿物形式存在,其赋存状态主要有三种:作为矿物的基本组成元素,稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中,构成矿物的必不可少的成分。

这类矿物通常称为稀土矿物,如独居石、氟碳铈矿等。

作为矿物的杂质元素,以类质同象置换的形式,分散于造岩矿物和稀有金属矿物中,这类矿物可称为含有稀土元素的矿物,如磷灰石、萤石等。

呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。

这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。

这类状态的稀土元素很容易提取。

常用的稀土矿开采技术离子型稀土的技术是我国完全拥有的自主知识产权。

赣州有色冶金研究所是我国离子吸附型稀土矿的发现、命名和二代稀土提取工艺科技成果的主要享有单位。

时任赣州有色冶金研究所分管科研副所长、后任所长的丁嘉榆同志,作为离子型稀土矿第二代提取工艺的发明及应用的主要参与者、领导者,对这一事件的历史发展进程有着刻骨铭心的记忆。

应记者之约,丁嘉榆同志对这一历史事件进行了全面地、系统地回顾和总结。

时至1970年,在过去长达175年的稀土矿产资源开发利用史中,人们发现自然界中含稀土元素及其化合物的矿物多达200 种。

但真正实际有工业利用价值的稀土矿物原料却为数不多,数量约十种左右。

主要有独居石、铈硅石、氟碳铈矿、硅铍钇矿、磷钇矿、褐帘石、铌钇矿、黑稀金矿。

但这些矿物中却大部份含有一定数量的铀或钍,而且稀土矿物均以固态、矿物相矿物性态存在,它们往往是与放射性元素共生或伴生。

稀土矿开采方法介绍1、辐射选矿法主要利用矿石中稀土矿物与脉石矿物中钍含量的不同,采用γ-射线选矿机,使稀土矿物与脉石矿物分开。

稀土分离冶炼工艺流程图

稀土分离冶炼工艺流程图

白云鄂博矿床的物质成分白云鄂博矿床物质成分极为复杂,已查明有73种元素,170多种矿物。

其中,铌、稀土、钛、锆、钍及铁的矿物共近60种,约占总数的35%。

主要矿石类型有块状铌稀土铁矿石、条带状铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土铁矿石、钠闪石型铌稀土铁矿石、白云石型铌稀土铁矿石、黑云母型铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土矿石、白云石型铌稀土矿石和透辉石型铌矿石。

稀土生产工艺流程图白云鄂博矿矿石粉碎弱磁、强磁选矿铁精矿强磁中矿、尾矿稀土精矿稀土选矿风力发电机各种发光标牌电动汽车电动核磁共振自行车磁悬浮磁选机稀土精矿硫酸法分解(decomposition of rare earth concentrate by suIphuric acid method)稀土精矿用硫酸处理、生产氯化稀土或其他稀土化合物的稀土精矿分解方法。

本法具有对原料适应性强、生产成本低等优点,是稀土精矿工业上常用的分解方法,广泛用于氟碳铈矿精矿、独居石精矿和白云鄂博混合型稀土矿精矿的分解。

主要有硫酸化焙烧一溶剂萃取法、硫酸分解一复盐沉淀法、氧化焙烧一硫酸浸出法三种工艺。

硫酸化焙烧-溶剂萃取?? 主要用于分解白云鄂博混合型稀土矿精矿生产氯化稀土。

白云鄂博混合型稀土矿精矿成分复杂,属于难处理矿,其典型的主要成分(%)为:RE2O350~55,P2.5~3.5,F7~9,Ca7~8,Ba1~4,Fe3~4,ThO2约0.2。

精矿中放射性元素钍和铀含量低,冶炼的防护要求不高,适于用硫酸化焙烧法分解。

原理?? 经瘩细的稀土精矿与浓硫酸混合后加热焙烧到423~673K温度时,稀土和钍均生成水溶性的硫酸盐。

氟碳铈矿与硫酸的主要反应为:2REFCO3+3H2SO4=RE2(SO4)3+3HF↑+2CO2+2H2O独居石与硫酸的主要反应是:2REPO4+3H2SO4=RE2(SO4)3+2H3PO4Th3(PO4)4+6H2SO4=3Th(SO4)2+4H3PO4铁、钙等杂质也生成相应的硫酸盐。

包头稀土精矿工业提取工艺

包头稀土精矿工业提取工艺

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟包头稀土精矿工业提取工艺一、浓硫酸高温强化焙烧法北京有色金属研究总院从20 世纪70 年代开始研发以浓硫酸焙烧法冶炼包头混合型稀土精矿,相继开发了第1 代、第2 代、第3 代硫酸法,其中浓硫酸高温强化焙烧法(三代酸法)从20 世纪80 年代开始投入使用,已成为处理包头稀土精矿均采用浓硫酸高温强化焙烧法处理。

先用外热式回转窑烘干精矿;在加转窑内,稀土精矿与浓硫酸混合,在一定温度(500~600℃)下反应,稀土精矿全部分解,生成稀土硫酸盐;用冷水浸出稀土硫酸盐使稀土进入溶液;用铁粉去除磷酸根,用氧化镁或方解石调整pH 值,得到较纯净的硫酸稀土,或通过萃取转型为氯化稀土,或根据需要进行萃取分离。

钍在高温强化焙烧时生成不溶于水的焦磷酸盐(或磷酸盐)留在水浸渣中。

该工艺的优点是对精矿品位要求不高,工艺连续易控制,试剂消耗少,运行成本较低,易于大规模生产。

缺点是钍以焦磷酸盐开式进入渣中,无法回收,造成放射性污染和钍资源的浪费;含氟和硫的废气以及工业废水污染环境。

稀土生产过程中生产的三废,早在上世纪80 年代就引起了广泛关注。

浓硫酸高温强化焙烧工艺所产生的废气主要是含有硫酸和氢氟酸的酸雾及少量氟硅酸焙烧尾气;废水主要是稀土精矿处理过程中和萃取分组过程中产生的铵盐废水,其成分主要是硫酸铵和氯化铵;废渣主要含铁、磷、钙化合物及钍,这种渣会产生长期的放射性污染。

针对这些三废,有关专家提出了一些治理建议,如包头市和发稀土集团公司的王俊兰提出了根据各主要污染物的特性、以回收利用为目标进行分流分治的方法\对于焙烧产生的尾气采用三步法处理:采用冷却、喷淋吸收法净化,得到冷凝酸液和喷淋酸液一混合稀酸液通过加热浓缩、分离得到浓硫酸和含氟液体一含氟液体采用合成法处理,得到氟盐,这样可使尾气达标排放,同时也消除了。

稀土是如何提炼出来

稀土是如何提炼出来

立志当早,存高远稀土是如何提炼出来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,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,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33%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(氧化铁)的一次铁精矿。

其尾矿继续进行浮选与磁选,得到含45%Fe2O3(氧化铁)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。

稀土提取及分离

稀土提取及分离

稀土提取及分离稀土是指一组具有特殊化学性质的17种元素,包括镧系、铈系、钕系、钐系、铽系、镝系、钬系、铒系、铥系和镱系元素。

这些元素在工业生产中具有广泛的应用,尤其是在高科技领域,如电子、光电、医疗器械等。

稀土的提取及分离是稀土产业链的重要环节,本文将对其进行详细介绍。

稀土的提取主要有矿石浸取法和离子交换法两种方法。

矿石浸取法是将稀土矿石经过破碎、磨矿等工艺处理后,通过酸浸法或碱浸法提取稀土。

其中,酸浸法适用于含磷的稀土矿石,而碱浸法适用于含碳酸盐的稀土矿石。

离子交换法则是利用离子交换树脂将稀土离子从溶液中吸附,并通过洗脱和再生等步骤获得稀土产品。

稀土的分离主要是通过溶剂萃取法和离子交换法实现的。

溶剂萃取法是利用有机相和水相之间的分配系数差异,通过萃取剂将稀土离子从溶液中提取到有机相中,然后通过洗脱和分离等步骤获得纯度较高的稀土产品。

离子交换法则是利用离子交换树脂的选择性吸附作用,根据稀土离子的不同特性,通过洗脱和再生等步骤实现稀土的分离。

稀土的提取及分离过程中需要注意的是,稀土元素之间在物理和化学性质上的相似性较高,因此在分离过程中往往会产生难以分离的混合物。

为了克服这一问题,可以通过改变萃取条件、选择适当的分离剂和控制溶液pH值等方法来实现稀土的有效分离。

稀土的提取及分离过程还需要考虑环境保护的因素。

稀土矿石的开采和提取过程中会产生大量废水和废弃物,其中含有重金属和放射性物质等有害物质。

因此,在稀土提取及分离过程中需要采取相应的环境保护措施,如废水处理和废弃物的合理处置,以减少对环境的污染。

稀土的提取及分离是稀土产业链的重要环节,通过矿石浸取法、离子交换法、溶剂萃取法等多种方法可以实现稀土的提取及分离。

在实际操作中,需要充分考虑稀土元素之间的相似性,选择合适的分离剂和控制条件来实现有效的分离。

同时,还需要关注环境保护的问题,通过合理的废水处理和废弃物处置等措施,减少对环境的影响。

稀土产业的发展离不开稀土的提取及分离技术的进步和创新,将为我国高科技产业的发展提供重要支撑。

稀土萃取工艺流程原理

稀土萃取工艺流程原理

稀土萃取工艺流程原理 稀土元素在现代工业中扮演着重要角色,广泛应用于电子产业、石油化工、冶金工业等领域。

为了获得高纯度的稀土元素,人们开发出了各种稀土萃取工艺流程。

本文将详细介绍稀土萃取工艺流程的原理,并通过实例帮助读者更好地理解。

一、稀土萃取工艺流程概述 稀土萃取工艺流程是通过萃取剂与含稀土溶液之间的反应来实现稀土元素的提取。

一般情况下,稀土元素与其他杂质离子混合在含稀土溶液中,通过萃取工艺可以将其分离出来。

萃取工艺主要包括三个步骤:萃取、洗涤和回收。

萃取是稀土萃取工艺流程的第一步,也是最主要的步骤之一。

在这一步骤中,萃取剂与含稀土溶液发生化学反应,稀土元素被转移至萃取剂中形成络合物,而杂质离子则留在残余液中。

选择合适的萃取剂是关键,一般常用的有二烷基脲类、有机酸类、腈类等。

此外,温度、pH值以及浓度等因素也会影响稀土元素的萃取效果。

举个例子,以稀土钕为例,当含钕溶液与二烷基脲类萃取剂进行接触时,二烷基脲类萃取剂中的有机锆,可以与钕形成络合物,而杂质离子无法被提取,从而实现了钕的分离。

洗涤是稀土萃取工艺流程的第二步。

在这一步骤中,目的是去除附着在萃取剂上的杂质离子,使得稀土元素得以纯化。

通常采用不同浓度的酸性溶液进行洗涤,酸性环境有助于去除杂质。

继续以上面的例子,通过将稀土钕络合物所在的萃取剂接触酸性溶液,可以使杂质离子与溶液中的酸发生反应,从而实现了杂质的去除,使得钕元素得到纯化。

回收是稀土萃取工艺流程的最后一步,目的是将萃取剂中的稀土元素从络合物中分离出来。

此步骤通常采用水解、还原或蒸馏等方法来进行。

接着以上面的例子,可以通过加热水解或还原反应,将稀土钕所形成的络合物分解,并得到纯化的稀土钕元素。

稀土萃取工艺流程是通过萃取剂与含稀土溶液之间的反应实现稀土元素的提取的一种方法。

其主要包括萃取、洗涤和回收三个步骤。

在萃取过程中,合适的萃取剂和适宜的条件对于稀土元素的提取至关重要。

稀土矿石的开采和加工方法

稀土矿石的开采和加工方法
稀土矿石的开采和加工方法
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稀土矿石的开采
稀土矿石的加工方法
稀土矿石的分离与提纯
稀土矿石的回收与再利用
稀土矿石的环保与安全问题
目录
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01
稀土矿石的开采
02
露天开采
概述:露天开采是一种常见的稀土矿石开采方式,适用于地表浅层、矿体分布较广的稀土矿床。
开采步骤:首先进行矿区规划,然后进行矿体剥离,接着进行矿石破碎和运输,最后进行矿石加工和销售。
加强环保宣传教育,提高员工环保意识
安全防护措施
应急预案:制定应急预案,对可能出现的安全事故进行及时处理,以减少人员伤亡和财产损失。
穿戴防护服:工作人员必须穿戴符合规定的防护服,包括但不限于防尘口罩、手套、眼镜等。
定期检查:对开采和加工设备进行定期检查,确保设备正常运行,防止因设备故障导致的安全事故。
破碎:将矿石破碎成小块,便于后续处理
研磨:将破碎后的矿石研磨成粉末,提高后续处理的效率
磁选:利用磁性差异,将稀土元素与其他元素分离
混合法
稀土矿石的分离与提纯
04
离子交换法
原理:利用离子交换树脂选择性地吸附和交换稀土离子
过程:将稀土矿石粉碎、浸出、过滤、洗涤、烘干、煅烧、研磨、混合、压片、装柱、洗脱、浓缩、结晶、分离、烘干、包装
优点:操作简单、成本低、效率高、环保
应用:广泛应用于稀土矿石的分离与提纯
溶剂萃取法
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优点:操作简单,成本低,适用于大规模生产
原理:利用有机溶剂对稀土离子的溶解度差异进行分离
缺点:有机溶剂对环境有影响,需要处理

稀土萃取的原理及工艺

稀土萃取的原理及工艺

稀土萃取的原理及工艺稀土是指一组具有特殊物理化学性质的元素,包括稀土系列元素和镧系元素。

由于其在现代工业中的广泛应用,稀土成为了一种重要的战略资源。

稀土萃取技术作为一种常用的分离和提纯稀土的方法,其原理和工艺对于稀土的开发和利用具有重要意义。

稀土萃取的原理是基于稀土元素的化学性质差异。

稀土元素在水溶液中往往以离子形式存在,利用稀土元素离子在有机相和水相间的分配系数差异,通过有机相和水相的多次摇提、分离和萃取,达到分离纯化稀土的目的。

稀土萃取的工艺一般分为前处理、萃取和后处理三个阶段。

前处理阶段主要是对矿石进行破碎、磷酸化和浸出等处理,以将稀土元素转化为水溶性化合物。

萃取阶段是稀土元素与萃取剂之间的相互作用,其中最常用的萃取剂是酸性有机磷酸酯类化合物。

稀土元素与萃取剂形成络合物后,通过不同的酸碱条件或者添加其他萃取剂来改变络合物的亲和性,使稀土元素从有机相转移到水相。

后处理阶段是对萃取液进行分离、浓缩和提纯。

其中分离主要通过萃取液的萃取、萃取液的分配、萃取液的净化等步骤实现。

稀土萃取技术具有以下几个优点。

首先,稀土萃取技术对于多种稀土元素的分离提纯效果好,可以获得高纯度的稀土产品。

其次,稀土萃取技术操作简单,设备投资和运行成本相对较低。

再次,稀土萃取技术可以实现对稀土元素的连续分离和提纯,适用于大规模工业生产。

最后,稀土萃取技术可以实现对稀土元素的资源综合利用,提高稀土资源的利用率。

然而,稀土萃取技术也存在一些问题和挑战。

首先,稀土元素的分配系数和化学性质差异较小,导致稀土元素的分离和提纯过程较为困难。

其次,稀土萃取过程中的有机相和水相的分离和回收也面临一定的技术难题。

再次,稀土萃取技术在工业应用中还需要进一步优化和改进,以提高产品质量和提高生产效率。

最后,稀土萃取技术的环境影响和资源消耗问题也需要重视和解决。

稀土萃取技术是一种重要的稀土分离和提纯方法,其原理和工艺对于稀土资源的开发和利用具有重要意义。

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稀土生产与分离工业工艺流程一、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,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,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33%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。

二、稀土冶炼方法稀土冶炼方法有两种,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,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。

1.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。

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。

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,过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。

2.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。

现在稀土生产中采用的分离方法(湿法生产工艺)有:(1)分步法(分级结晶法、分级沉淀法和氧化还原法);(2)离子交换法;(3)溶剂萃取法。

(1)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,目前,为制取超高纯单一稀土产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。

(3)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。

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、P507,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。

3.稀土金属的制备稀土金属的生产又叫稀土火法冶金生产。

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。

(1)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、镨等都用氧化物电解。

(2)真空热还原法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,但钐、铕、镱、铥不能用这种方法。

钐、铕、镱、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,钐、铕、镱、铥被镧还原成金属后收集在冷凝器上,与渣很容易分开。

三、稀土产品的分类方法稀土的产品种类很多。

按加工深度,我们将其分为选冶产品和应用产品。

前者指稀土矿山和冶炼企业生产的稀土精矿、单一和混合的稀土氧化物、金属及其合金、单一及混合稀土盐类等,共计300多个品种、500多个规格。

后者指一切含稀土的制成品,如稀土永磁体、稀土荧光粉、稀土抛光粉、稀土微肥、稀土激光晶体、稀土贮氢材料等。

目前没有统一的分类法,也没有统一的叫法,界限也不明确,大家熟悉的叫法;矿产品,初级产品(或粗产品)称上游产品;深加工产品(或叫单一产品、高纯产品)称中游产品;应用材料和应用产品(或器件)称下游产品。

其中单一稀土氧化物、稀土金属、混合稀土氧化物、混合稀土金属主要用途见表1。

表1 稀土产品用途一览表从稀土原料直至最终产品分为几个阶段,越接近最终产品,技术含量越高,其附加值越高。

从稀土原料到最终成品要经过从原料、材料、器件到产品,且每一个环节都有关键的技术,越接近最终产品,其技术含量也越高,当然附加值也就越高。

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