稀土溶剂萃取
第5章 溶剂萃取
【5】、萃取体系表示法 被萃取物(起始浓度)/水相组成/有机相组成
〔萃合物的分子式〕
例：
Ta5, Nb5 100 克 升 4MH2SO4、8MHF 80%TBP 煤油 H2TaNbF6 •3TBP
表示被萃物是五价的Ta、Nb离子，萃取前它们 的浓度为100克/升，水相的组成为4M浓度的硫酸和 8M的氢氟酸。有机相的组成为80%的TBP作萃取剂， 20%的煤油作稀释剂，萃合物的分子式为 H2TaF6·3TBP及H2MbF6·3TBP。
• 根据离子的性质，大部分金属盐是强电解质，它 们在水中有较大的溶解度。这不仅是由于水是极 性大的液体，能够使盐类离解成离子，而且水使 金属离子溶剂化而促进溶解.然而大部分简单的金 属盐，显著地不溶于有机溶剂中。因为有机溶剂 多半是非极性化合物。
• 只有当金属离子或其盐类与有机溶剂分子生成一 种在有机溶剂中比在水中更易溶解的化合物时才 有可能。这主要是由于它们的分子结构与有机溶 剂分子具有相似的特点，即所谓“同类溶解同类” 规则。
（5）操作安全，无毒、不易燃、不挥发。 （6）稳定，便于储存。 （7）价廉，来源充足。
有色冶金生产中常用的萃取剂有胺盐、醇类、酮 类、羧酸类、磷酸类等。
萃合物：萃取剂与被萃取物发生化学反应生成的 不易溶于水相而易溶于有机相的化合物，通常是一种 络先要选用合适的萃取剂, 它是一种能将金属离子通过配位化学反应从水相选择 性地转入有机相,又能通过另一类配位化学反应从有 机相转到水相,借以达到金属的纯化与富集的有机化 合物。
• 人们为寻找选择性更高的萃取剂开展了大量的稀土溶 液配位化学的研究工作,可以说稀土配位化学的发展 就是从这里开始的。是配位化学和分离化学成功的结 合。配位化学一个重要的应用领域是配位萃取。
稀土材料的制备方法
稀土材料的制备方法
稀土材料的制备方法有很多种，以下是其中几种常见的方法：
1. 氧化法：将稀土金属元素与氧气发生反应，生成稀土金属的氧化物。
这种方法适用于制备稀土氧化物、稀土金属氧化物等材料。
2. 直接还原法：将稀土金属的氧化物与还原剂（如氢气、碳）在高温下反应，使金属还原出来。
这种方法适用于制备稀土金属粉末、稀土合金等材料。
3. 溶剂萃取法：利用稀土金属离子在有机溶剂中的选择性萃取性质，将稀土金属从溶液中提取出来。
这种方法适用于制备稀土盐类、稀土镀层等材料。
4. 氧化物法：将稀土金属元素和氧化剂在高温下反应，生成稀土金属的氧化物。
这种方法适用于制备稀土氧化物纳米颗粒、稀土功能陶瓷等材料。
5. 氢氧化物沉淀法：将稀土金属离子与氢氧化物反应，生成稀土金属的氢氧化物沉淀。
这种方法适用于制备稀土氢氧化物、稀土复合氢氧化物等材料。
这些方法根据不同的需要和材料特性选择使用，同时也可以根据具体的研究目的进行适当的改进和组合。
混合稀土分离
混合稀土分离
混合稀土分离是指通过物理、化学等方法将混合状态的稀土元素分离开来，使各种稀土元素单独存在的过程。
常用的混合稀土分离方法包括萃取法、溶剂萃取法、蒸发结晶法、离子交换法、电解法等。
萃取法是目前应用较广泛的一种方法，它利用不同稀土元素在有机相和水相中的分配系数差异来实现分离。
通过使用不同配体或萃取剂，可以实现各种稀土元素的分离。
溶剂萃取法是一种将稀土元素从水溶液中提取到有机溶剂中的方法。
不同稀土元素在有机溶剂中的溶解度差异可以用来分离这些元素。
蒸发结晶法是通过将稀土水溶液进行蒸发浓缩，使其溶质达到饱和状态，然后通过冷却结晶或者加入适当的沉淀剂进行结晶分离。
离子交换法是利用离子交换树脂来吸附和解吸稀土元素的方法。
不同稀土元素在树脂上的吸附和解吸速度差异可用于分离。
电解法是将稀土元素溶解于适当的电解质中，在特定电位或电流条件下，通过电解过程将稀土元素分离。
混合稀土分离是一项复杂而繁琐的过程，需要在实验室中进行仔细操作，并且需要经过多次处理和提纯才能得到纯度较高的稀土元素。
同时，混合稀土分离也需要考虑到成本和环境因素，选择合适的方法和工艺进行分离。
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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
稀土化学9
图9-5回流萃取流程
（6）萃取比（E）： 串级萃取时，有机相中某组分的质量流量 与水相中该组分的质量流量之比称为该 组分的萃取比。即有机相中被萃物的重 量与平衡水相中该被萃物的重量之比， 它等于分配比与流比的乘积。
（7）萃取率（q）： 萃入有机相中的某组分重量与料液中该组 分总重量之比的百分数。
图9-2错流萃取流程
2）顺流萃取： 有机相和水相同向流动，没有分离效果， 仅对水相被萃组分起富集作用。
3）逆流萃取： 水相料液和空白有机相分别从萃取器两端 流入，以相向流动方式经多次混合分层 完成萃取过程的串级萃取（图9-3）。 其特点：是在分离系数不大的条件下可 获得纯的难萃组分B，有机相耗量较小， 但B的回收率不很高。
1）错流萃取： 料液和有机相同时进入第一级，以后各级 的萃余液仍与新有机相接触的串级萃取 （图9-2）。 其特点：是当分离系数β很大时可获得纯 的难萃组分B ，但难萃组分回收率低，有 机相耗量大，生产中不常用。图中B表示难 萃组分， F为水相料液，S为空白有机相， xi、yi分别表示第 i级萃余液和萃取液。
所用的萃取剂为含氮和含氧的有机化合物。 含氮萃取剂为胺类萃取剂，含氧萃取剂 主要为中性碳氧化合物（如醇、醚、醛、 酮、酯等）和中性磷氧化合物（如三烷 基磷酸等）。 萃取稀土元素时常用的萃取剂为胺类萃取 剂中的季胺盐，如N263等。
表9-3镨钕P204-氯化物或硝酸盐体系中的分配比和分离系数
表9-4 P204萃取钕／钐的分离系数
Байду номын сангаас
酸性磷氧萃取剂在煤油、烷烃、环烷 烃、芳烃等非极性溶剂中呈二聚物存在。 在极性溶剂（如乙酸）中以单体形态存 在。 工业生产中萃取工艺常在室温条件下 进行，但分配比和分离系数与温度有关， 多数条件下，分配比随温度升高而下降 （表9-5）
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。
稀土制备工艺
稀土制备工艺一、引言稀土是一类重要的战略资源，广泛应用于高科技领域，如电子、新能源、材料等。
稀土元素的制备工艺对于提高稀土的纯度和产量具有重要意义。
本文将介绍稀土制备的工艺流程和常用的制备方法。
二、稀土制备的工艺流程稀土的制备工艺通常包括以下几个步骤：原料处理、溶解、萃取、沉淀、分离和精制。
下面将对每个步骤进行详细介绍。
1. 原料处理稀土的原料通常是稀土矿石或废弃物。
在原料处理步骤中，首先需要对原料进行破碎、磨细和浸出等处理，以便提高溶解率和提取效率。
2. 溶解将处理后的原料与溶剂一起加热反应，使稀土元素溶解到溶液中。
常用的溶剂有酸、盐酸等。
溶解温度、时间和溶剂浓度等参数需要根据不同稀土元素的特性进行调控。
3. 萃取在稀土元素溶液中，常常存在其他杂质和非稀土元素。
为了提取纯稀土元素，需要进行萃取步骤。
常用的萃取剂有有机溶剂和离子交换树脂。
通过调整溶液的pH值、温度和萃取剂的选择，可以实现稀土元素的选择性分离。
4. 沉淀通过调整溶液的pH值或添加沉淀剂，使稀土元素从溶液中沉淀出来。
沉淀的形式可以是晶体、氢氧化物或盐类等。
沉淀后，可以通过过滤或离心等方法将稀土沉淀物与溶液分离。
5. 分离沉淀物中常常包含多种稀土元素，需要进行进一步的分离。
常用的分离方法有溶解、萃取和离子交换等。
通过调整溶液的条件和选择适当的分离剂，可以实现不同稀土元素的有效分离。
6. 精制经过分离后得到的稀土元素产品仍然可能存在杂质。
为了提高产品的纯度，需要进行精制步骤。
常用的精制方法有再结晶、溶剂萃取和电解等。
通过多次重复的精制步骤，可以获得高纯度的稀土元素。
三、常用的稀土制备方法稀土制备的方法多种多样，下面将介绍几种常用的制备方法。
1. 溶剂萃取法溶剂萃取法是一种常用的稀土制备方法。
通过选择适当的有机溶剂和调控溶液的条件，实现稀土元素的选择性分离和提取。
该方法具有分离效果好、操作简单等优点。
2. 氧化物热还原法氧化物热还原法是一种常用的稀土制备方法。
稀土萃取泡沫的原理和作用
稀土萃取泡沫的原理和作用
稀土萃取泡沫，听起来像是一种科技产品，实际上它是一种用于环境污染物处理的技术。
它的原理是利用稀土离子溶液与环境污染物发生反应，形成稀土沉淀，并通过气泡浮力将污染物从液体中抽取出来。
稀土离子溶液通常是由稀土金属中的稀土元素形成的，如氯化镧溶液、氯化钆溶液等。
这些稀土离子溶液具有很强的配位作用和化学活性，能够与废水中的污染物发生化学反应，形成稳定的沉淀物。
在稀土萃取泡沫的过程中，通常使用一种称为表面活性剂的物质。
表面活性剂能够使稀土离子溶液形成稳定的泡沫，并且在泡沫中拥有较大的表面积。
当泡沫与废水中的污染物接触时，污染物会被吸附在泡沫的表面，并随着泡沫升浮到液体表面。
通过控制泡沫的生成条件和泡沫的性质，可以实现对不同种类的污染物进行高效、选择性的吸附和分离。
稀土萃取泡沫技术在处理废水、净化空气、重金属回收等环境保护领域有着广泛的应用。
它具有高效、环保、经济的特点，能够有效解决环境污染问题，保护环境和人类健康。
稀土萃取分离技术方法研究
稀土萃取分离技术方法研究摘要:稀土被誉为“21世纪的战略元素”，是高精尖产业必不可少的关键物质。
我国稀土功能材料产量占世界总产量的70%以上。
稀土因其特有的物理化学性质，在新材料领域和新型介电功能材料领域均有极高的应用价值。
近年来，利用激光束扫描和熔化铺好的金属粉末后逐层凝固再堆积冷却成形来合成新材料的激光增材制造技术加工铝合金及其复合材料得到不断发展和应用。
钪(Sc)元素在增材制造技术中被广泛应用于铝合金改性，生成的AlSc相能够促进非均质形核。
稀土元素Sc应用于铝合金的激光送粉增材制造也引起了国内外学者的广泛关注。
关键词：稀土元素；萃取分离；提纯技术引言稀土一词起源于18世纪，前后经历了近两个世纪的时间，稀土元素才全部被发现。
这17种稀土元素分别是原子序数为21的钪(Sc)和39的钇(Y)以及原子序数为57～71的15种镧系元素(镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu))。
稀土元素常用ＲE或ＲEE来表示，它们常常共生于稀土矿中，又因为“镧系收缩”的作用，各种稀土元素的性质非常相似，所以很难分离提纯。
一、溶剂萃取法溶剂萃取法具有分离速度快、生产效率高、产品纯度好、收率指标优、试剂消耗少、操作过程简单且连续进行、易于实现自动控制等优点，在稀土元素的分离过程以及稀土与非稀土分离过程中广泛应用。
采用萃取分离技术通常不仅可以得到单一、高纯的稀土产品，而且可以实现稀土元素的全分离,目前溶剂萃取法已成为稀土分离提纯的主流工艺。
溶剂萃取法分离稀土元素的过程中，采用分馏萃取工艺的萃取生产线由若干级混合澄清器串联或并联组成。
据调研情况显示，当前绝大多数分离企业普遍存在镨钕系列产品中组分铈超标的问题，对于镨钕系列产品，国标要求其铈含量在小于0.05％，而实际产线运行过程中可高达0.3％左右，萃取过程需要补加还原剂才能确保质量合格。
稀土提炼流程及所需材料及工艺流程
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