稀土元素溶剂萃取
稀土元素的分离与提纯技术研究
稀土元素的分离与提纯技术研究一、引言稀土元素具有重要的工业和科技价值，广泛应用于军事、航空、电子、能源、化工等领域，其中以永磁材料的制造是稀土元素最为重要的应用之一。
目前世界上稀土元素主要生产国是中国，但由于管理不当及出口限制，全球市场对稀土元素的需求依赖于中国。
稀土元素的分离与提纯技术研究，是相关产业的基础研究之一。
本文将探讨稀土元素的分离提纯技术，包括传统的化学分离技术和现代的高效分离技术。
二、传统的化学分离技术传统的化学分离技术主要包括溶剂萃取、离子交换层析和沉淀等方法。
1.溶剂萃取法溶剂萃取法是基于稀土元素在有机物中的分配系数差异，通过反复萃取和分离来实现稀土元素的分离提纯。
其中，有机萃取剂通常是磷酸盐或卡宾，常用的有二异丁基磷酸、三丁基磷酸和酸化单丙酰甘氨酸等物质。
溶剂萃取法具有工艺简单、操作容易、操作成本低等优点。
但是由于稀土元素的纯度和分离因子高，直接使用溶剂萃取技术难以达到所需的目标。
因此，通常会与其他分离技术结合使用。
2.离子交换层析法离子交换层析法是利用某些具有化学亲和性的材料作为滴定剂来分离稀土元素。
离子交换材料通常是带正电荷或带阴电荷的树脂，稀土元素则以氧化物的形式被吸附到树脂上。
离子交换层析法具有选择性好、可重复使用、工艺控制简单等优点。
但是其效率较低，分离程度难以达到优质稀土元素的标准。
3.沉淀法沉淀法是将稀土元素化合物通过加入其它物质而使之析出的分离技术。
常用的沉淀剂有碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钙等。
沉淀法的优点是工艺简单、操作容易、反应速度快等。
但是其分离效率较低，容易受到杂质的干扰，稀土元素的失配是其主要缺点。
三、现代高效分离技术随着科学技术的不断发展，出现了一些新型的高效分离技术，这些分离技术能够提高稀土元素的纯度和分离因子，为稀土元素产业的发展提供了新的思路和途径。
1.离子交换膜技术离子交换膜技术是利用离子交换膜将氧离子与金属离子互相竞争吸附分离出稀土元素的一种高效技术。
稀土元素的提取与应用技术
稀土元素的提取与应用技术引言稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素，包括21个元素，分别是镧、铈、镨、钕、钐、铕、珀、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、釔、钆、铽、铍、铪、钽、铼。
稀土元素具有丰富的化学性质和优良的物理性质，广泛应用于新材料、新能源、环保等领域。
一、稀土元素的提取技术1. 溶剂萃取法溶剂萃取法是稀土元素提取中常用的方法。
它是利用液液萃取质量分数差异，按照稀土元素之间的相对分配系数进行分离和富集的方法。
溶剂萃取法的优点是分离效率高，提取时间短，但在萃取剂的选择和操作条件的控制方面都有较高的要求。
2. 离子交换法离子交换法是利用树脂对稀土元素离子进行选择性吸附和解吸的方法。
它可以同时分离多种稀土元素，分离效率高，但离子交换树脂的选择和操作条件的控制也是种约束。
3. 洗涤爆破法洗涤爆破法是将矿物物料与氧化酸分开的方法。
在水下加入氧化酸发生还原反应，使得含氧化酸的矿物发生爆破作用，不含氧化酸而含稀土元素的矿物则不发生爆破。
通过适当的加速器来达到形成冲击波的目的，进行爆破分离。
洗涤爆破法适用于富集少量稀土元素的矿物。
二、稀土元素的应用技术1. 功能材料中的应用稀土元素在诸多功能材料中都有着广泛的应用，例如，镓、铁、镝喜磁合金，在计算机中具有较好的利用效果；稀土催化剂可广泛应用于清洁能源和节能环保中，如燃煤脱硫、脱硝、催化氧化、催化裂解等；钕铁硼磁体、电子显像管中的发光材料、荧光粉中的稀土掺杂物等。
2. 物理与化学性质中应用稀土元素具有丰富的物理与化学性质，例如磁性、光学、电学等。
利用这些性质，可以在电磁场中，通过对稀土元素激发抛物线路径的形成，获得最大的磁场效应。
稀土元素还广泛应用于核反应堆中，与核燃料反应产生热能，推动液体或气体类工作物质，驱动发电机发电。
3. 应用于环保领域稀土元素在环保领域中有着广泛的应用，可以作为固体废弃物处理、排放污水净化剂、废气脱硫脱硝、生产生物质燃料及造纸等过程中的原催化剂、吸附剂；淀粉、酱油、糖制品等食品的助变剂、香精调味剂；塑料添加剂和涂料中的分散剂和粘度增稠剂等。
稀土元素的分离方法
稀土元素的分离方法稀土元素的分离方法目前，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：(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。
第三章 溶剂萃取法分离稀土元素 稀土金属冶金 教学课件
1 中性络合萃取体系
• 特点：
➢ 萃取剂为中性萃取剂，如醇、脂、醚、中性磷萃取剂 ➢ 萃取剂与被萃组分依靠配位键组成中性络合物 ➢ 被萃组分以中性分子形态被萃取
• 举例：
(RO)3P=O:
NO3
TBP萃取硝酸稀土
NO3 RE :OP(OR)3
(RO)3P=O:
NO3
3TBP (org) + RE3+(aq) +3NO3- (aq) =RE(NO3)3 ·3TBP (org)
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1 错流萃取
• 定义：一份料液依次与多份有机相接触的萃取方式 • 萃取过程示意图：
S0
S0
S0
F0
1 F1
2 F2
3
S0
n
Fn（纯B）
S1
S2
S3
Sn
F0—萃取料液；S0—空白有机相
• 萃取计算：φA =[A]n/[A]F =1/(1+EA)n；
φB =[B]n/[B]F =1/(1+EB)n
喹啉，脂肪酸、异构酸、环烷酸等 – 胺类萃取剂：伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐
• 常用萃取剂与稀释剂
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二、 萃取体系
• 萃取体系：被萃组分（含被萃物质的水溶液
）+萃取有机相（萃取剂+稀释剂+改性剂）
• 萃取体系的分类
1、中性络合萃取体系 2、酸性络合萃取体系 3、离子缔合萃取体系 4、协同萃取体系
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2 酸性络合萃取体系 • 特点
➢ 萃取剂为酸性萃取剂：酸性磷萃取剂、羧酸萃取剂、螯 合萃取剂等
稀土萃取分离技术
稀土溶剂萃取分离技术摘要对目前稀土元素生产中分离过程常用的分离技术进行了综述。
使用较多的是溶剂萃取法和离子交换法。
本文立足于理论与实际详细地分析了溶剂萃取分离法。
关键词稀土分离萃取前言稀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。
“稀土”一词系17种元素的总称。
它包括原子序数57—71的15种镧系元素和原子序数39的钇及21的钪。
由于钪与其余16个元素在自然界共生的关系不大密切,性质差别也比较大,所以一般不把它列入稀土元素之列。
中国、俄罗斯、美国、澳大利亚是世界上四大稀土拥有国，中国名列第一位。
中国是世界公认的最大稀土资源国，不仅储量大，而且元素配分全面。
经过近40余年的发展，中国已建立目前世界上最庞大的稀土工业，成为世界最大稀土生产国，最大稀土消费国和最大稀土供应国。
产品规格门类齐全，市场遍及全球。
产品产量和供应量达到世界总量的80％一90％[1]。
稀土在钢铁工业有色金属合金工业、石油工业、玻璃及陶瓷工业、原子能工业、电子及电器工业、化学工业、农业、医学以及现代化新技术等方面有多种用途。
由于稀土元素及其化合物具有不少独特的光学、磁学、电学性能，使得它们在许多领域中得到了广泛的应用。
但由于稀土元素原子结构相似，使得它们经常紧密结合并共生于相同矿物中，这给单一稀土元素的提取与分离带来了相当大的困难[2]。
常用稀土分离提取技术萃取分离技术：包含溶剂萃取法、膜萃取分离法、温度梯度萃取、超临界萃取、固—液萃取等萃取方法。
液相色谱分离技术：包含离子交换色谱、离子色谱技术、反相离子对色谱技术、萃取色谱技术、纸色谱技术、以及薄层色谱技术。
常用方法为溶剂萃取法和离子交换法[3]。
稀土溶剂萃取分离技术什么是萃取萃取又称溶剂萃取或液液萃取（以区别于固液萃取,即浸取），亦称抽提（通用于石油炼制工业），是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液，实现组分分离的传质分离过程，是一种广泛应用的单元操作。
第四章 溶剂萃取法分离稀土元素01
它们是弱酸，在分子中既含有一个酸性OH基，可按 阳离子交换萃取金属，同时含有 基于金属配位 P O 。 ⅲ .胺类萃取剂： 伯、仲、叔、胺及季胺盐。分子量应在250-600之 间。（分子量太低的胺易溶于水，∴不能做萃取剂。） 由于胺上N原子有孤对电子，呈弱碱性，与强酸形 成稳定的盐，与金属络阴离子结合而萃取。 ⅳ .含硫、氧萃取剂： 亚砜类， S=O 基团，与金属离子形成中性络合物 萃取。亚砜的三种共轭形式：
特点： ⅰ 萃取剂中性有机化合物（TBP,P350,DOSO,TOPO环辛基 磷酸）， 被萃物也是中性：（La（NO3 ）3,Ce(CNS)3等），结 合成中性络合物，而进入有机相。 ⅱ 中性络合萃取剂，也可看成不带电荷的萃取剂和 稀土化合物络合成溶剂合物。故此类萃取剂又成 为溶剂合萃取。
3
ⅲ
D：表示在一定的条件下萃取剂萃取金属离 子的能力，分配比→大， 萃取金属离子 能力越强。 b.萃取率: 萃取率是被萃取物（溶质）进入有机相 的量占被萃取物原始总量的百分率。 以q表示。
q
被萃物在有机相的量 100% 被萃取物原始总量 C有V有 100%(上下同除C水V有) C有V有 C水V水 D D V有 （通常： 称为相比R） C水V水 V水 V水 D D C水V有 V有 D 1 D R
同时TBP也萃取HNO3
HNO 3 TBP 有 TBP HNO 3有
因此TBP萃取酸的能力将影响金属离子萃取分配 比。 金属离子的分配比与萃取平衡常数的关系：
3 D K [ NO3 ] [TBP]3 有 LgD LgK 3 Lg[ NO3 ] 3Lg[TBP]有
分配比： 萃取体系达平衡时，被萃取物在有机相中的 总浓度与它在水相中总浓度比值，以D表示：
矿石中稀土元素的提取与分离
矿石中稀土元素的提取与分离稀土元素是一组特殊的金属元素，包括镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）以及钪和钇，共 17种元素。
它们在现代科技和工业中发挥着至关重要的作用，从高科技电子产品到清洁能源，从国防军事到医疗设备，稀土元素的身影无处不在。
然而，稀土元素在自然界中通常不是以单独的纯元素形式存在，而是与其他元素一起组成复杂的矿石。
因此，从矿石中有效地提取和分离稀土元素是一项具有挑战性但又至关重要的任务。
稀土矿石的类型多种多样，常见的有独居石、氟碳铈矿、磷钇矿等。
这些矿石中稀土元素的含量通常较低，且与其他杂质元素紧密结合，这就增加了提取和分离的难度。
在提取稀土元素之前，首先需要对矿石进行预处理。
这通常包括破碎、研磨和选矿等步骤，以提高矿石的品位和减少后续处理的工作量。
破碎和研磨的目的是将大块的矿石破碎成较小的颗粒，以便后续的化学处理能够更有效地进行。
选矿则是利用物理性质的差异，如密度、磁性、导电性等，将含有稀土元素的矿石与其他杂质矿石分离。
化学浸出是提取稀土元素的常用方法之一。
常见的浸出剂有盐酸、硫酸、硝酸等强酸，以及氢氧化钠、碳酸钠等强碱。
在浸出过程中，浸出剂与矿石中的稀土元素发生化学反应，将稀土元素溶解到溶液中。
例如，对于独居石矿石，通常使用硫酸进行浸出，反应方程式如下：REPO₄＋ 3H₂SO₄ → RE₂(SO₄)₃＋ H₃PO₄然而，仅仅将稀土元素溶解到溶液中还不够，还需要将它们从复杂的溶液体系中分离出来。
溶剂萃取是一种非常有效的分离方法。
在溶剂萃取过程中，利用稀土元素在两种不互溶的液相（通常是水相和有机相）中分配系数的差异，实现稀土元素的分离。
常用的萃取剂有磷酸三丁酯（TBP）、二（2-乙基己基）磷酸（D2EHPA）等。
以使用 D2EHPA 萃取剂为例，它在有机相中可以与稀土离子形成稳定的络合物。
当含有稀土离子的水相与有机相接触时，稀土离子会从水相转移到有机相中，从而实现分离。
稀土萃取剂p507操作规程
稀土萃取剂p507操作规程
稀土萃取剂P507是一种常用的有机磷酸类萃取剂，用于稀土元素的萃取和分离。
其操作规程一般包括以下几个方面：
1. 实验准备，在进行P507操作之前，需要准备好所需的实验器材和试剂，包括分液漏斗、烧杯、磁力搅拌器、PH试纸等。
同时要确保实验台面整洁，避免交叉污染。
2. 萃取操作，将P507溶解在适当的有机溶剂中，通常是煤油或石油醚，制备成一定浓度的萃取剂。
然后将稀土含有的水相与
P507溶液进行接触，进行反复摇动或搅拌，使得稀土离子被P507萃取到有机相中。
3. 分相分离，待稀土离子被充分萃取后，停止搅拌，使两相分层。
然后用分液漏斗将有机相和水相分离开来。
4. 洗涤和稀释，将有机相进行洗涤，去除残留的杂质离子，然后将有机相稀释，使得稀土离子进入到更为稀薄的有机相中。
5. 回提和沉淀，最后，通过改变溶剂的酸度或者添加络合剂等
方法，将稀土离子从有机相中回提到水相中，然后进行沉淀处理，
得到稀土元素的沉淀物。
在进行P507操作时，需要注意安全操作，避免接触皮肤和吸入
其蒸气，同时要注意实验废液的处理，以免对环境造成污染。
另外，操作过程中需要严格控制各项实验条件，如温度、PH值等，以保证
实验结果的准确性和稳定性。
希望以上信息能够对你有所帮助。
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立志当早，存高远
稀土元素溶剂萃取
利用水相中某些组分在有机相中分配比的不同，选择性地进行分离和提纯稀土元素的过程。
为稀土元素分离提纯的重要方法之一。
由萃取剂和有机溶剂形成的连续有机相与含有被分离稀土元素的水相充分接触而又不相互溶混(即充分混合一澄清)，从而实现稀土组分在两相中不相等l 浓度的分配达到稀土元素分离和提纯的目的。
稀土元素的溶剂萃取工艺过程包括萃取体系选择、萃取器和萃取方式选择、
萃取分离工艺条件确定与萃取和反萃取过程实施、分离后各种溶液后处理等四部分(见溶剂革取)。
萃取方式有单级与串级之分，为得到高纯度产品通常采用串级萃取方式。
串级萃取又有错流、共流、逆流、分馏、回流等不同形式。
20 世纪70 年代以来稀土的萃取分离以采用分馏萃取为主，辅以其他工艺。
萃取剂、萃取体系及工艺条件的确定主要依据被分离的A、B 二组分(或二元素)的
分离系数βA/B的大小而定：
式中DA 为A 组分在两相的分配比；DB 是B 组分在两相的分配比，
CA(0)、CA(a)为A 组分在平衡的有机相和水相的浓度，CB(0)、CB(a)为B 组分在平衡的有机相和水相的浓度。
βA/B的大小表示A、B 两组分分离效果的优劣，βA/B值越大分离效果越好，即萃取剂的选择性越高。
若DA=DB，
βA/B=1，则表明A、B 二组分不能用该萃取体系分离，β的大小与稀土元素的原子序数以及萃取体系有关。
新萃取剂的应用以及萃取理论与工艺研究所取得的进展都有力地推动着稀土
分离和提纯技术的发展。
溶剂萃取技术已成为当前稀土元素分离和提纯的主要手段，用它已能从多种稀土组分的原料中分离提纯每一种稀土元素。
串级萃取。