用来制备轻稀土金属课件.ppt

1、解读稀土之解读稀土之“美美”l 涉足稀土项目，西藏发展股价飙涨！涉足稀土项目，西藏发展股价飙涨！为什么为什么“爱国者爱国者”导弹能比较轻易地击落导弹能比较轻易地击落“飞毛腿飞毛腿”？为什么？为什么尽管美制尽管美制M1和苏制和苏制T-72坦克的主炮直射距离差距并不大，但前者坦克的主炮直射距离差距并不大，但前者却总是能更早开火，而且打得更准？其实都是稀土却总是能更早开火，而且打得更准？其实都是稀土“惹的祸惹的祸”！“爱国者爱国者”导弹能比较轻易击毁导弹能比较轻易击毁“飞毛腿飞毛腿”导弹，这得益于前导弹，这得益于前者精确制导系统的出色工作。其制导系统中使用了大约者精确制导系统的出色工作。其制导系统中

2、使用了大约4公斤的钐公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦，钐、钕就是稀土元素。钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦，钐、钕就是稀土元素。M1坦克能做到先敌发现，是因为该坦克所装备的掺钕钇铝石坦克能做到先敌发现，是因为该坦克所装备的掺钕钇铝石榴石激光测距机，在晴朗的白天可以达到近榴石激光测距机，在晴朗的白天可以达到近4000米的观瞄距离米的观瞄距离,而而T-72的激光测距机能看到的激光测距机能看到2000米就算不错。在夜间，加入稀土元米就算不错。在夜间，加入稀土元素镧的夜视仪又成为伊拉克军队的梦魇。素镧的夜视仪又成为伊拉克军队的梦魇。无论是在国防还是民用领域，稀土金属在很多关键技术上都有无论是在

3、国防还是民用领域，稀土金属在很多关键技术上都有重要的用途。在航空航天和电子科技领域，稀土金属被广泛应用重要的用途。在航空航天和电子科技领域，稀土金属被广泛应用于智能炸弹、激光器、高速电子、军用可充电电池等产品。而据于智能炸弹、激光器、高速电子、军用可充电电池等产品。而据报道，美国由于镧、铈、铕、钆等稀土金属的匮乏，已经拖延了报道，美国由于镧、铈、铕、钆等稀土金属的匮乏，已经拖延了部分重型军事武器的生产周期。部分重型军事武器的生产周期。在民用消费领域，稀土金属可应用于液晶显示屏和手机。在民用消费领域，稀土金属可应用于液晶显示屏和手机。在倡导低碳经济的社会，稀土元素制成的在倡导低碳经济的社会，稀土

4、元素制成的“永久磁铁永久磁铁”可获得可获得更多绿色应用，例如混合动力汽车、风力涡轮发电机、太阳能电更多绿色应用，例如混合动力汽车、风力涡轮发电机、太阳能电池板等。池板等。一、稀土的定义一、稀土的定义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成 美不自美美不自美因人而彰因人而彰 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源的理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用 一、稀土的定义一、稀土的定义 稀土稀土（Rare Earth）：BB族中原子序数为族中原子序数为2121、3939和和575771

5、71的的1717种化学元素的统称，简称种化学元素的统称，简称RE或或R。其中原子序数为其中原子序数为5757 7171的的1515种化学元素又统称为种化学元素又统称为镧镧系元素。系元素。稀土元素包括钪稀土元素包括钪(Sc)、钇、钇(Y)、镧、镧(La)、铈、铈(Ce)、镨镨(Pr)、钕、钕(Nd)、钷、钷(Pm)、钐、钐(Sm)、铕、铕(Eu)、钆、钆(Gd)、铽、铽(Tb)、镝、镝(Dy)、钬、钬(Ho)、铒、铒(Er)、铥、铥(Tm)、镱镱(Yb)、镥、镥(Lu)。一、稀土的定义一、稀土的定义 稀土元素的分组稀土元素的分组l按物理、化学性质的微小差异和稀土矿物的形成特点，以钆为界，分为按物

6、理、化学性质的微小差异和稀土矿物的形成特点，以钆为界，分为轻稀土和重稀土。轻稀土和重稀土。l按照稀土金属的分离工艺可分为三组：铈组、铽组和钇组，或称为轻、按照稀土金属的分离工艺可分为三组：铈组、铽组和钇组，或称为轻、中和重稀土，分界线因分离工艺不同而稍有差别中和重稀土，分界线因分离工艺不同而稍有差别镧铈镨钕钷钐铕钆铽镝钇钬铒铥镱镥LaCePrNdPmSmEuGdTbDyYHoErTmYbLu轻稀土（铈组）重稀土（钇组）铈组（硫酸复盐难溶）铽组（硫酸复盐微溶）钇组（硫酸复盐不溶）轻稀土（P204弱酸度萃取）中稀土(P204低酸度萃取)重稀土（P204中酸度萃取）f电子亚层有电子亚层有7 7个轨个

7、轨道，每个轨道可容纳道，每个轨道可容纳2 2个电子。个电子。稀土元素稀土元素具有未充具有未充满的满的4f电子层结构电子层结构,4f轨轨道电子的填充出现两种道电子的填充出现两种类型：类型：Xe4f n6s2和和Xe4f n-15d16s2，外层和，外层和次外层构型基本相同，次外层构型基本相同，因此它们的化学性质非因此它们的化学性质非常相近。常相近。稀土元素的性质与其内部结构密切相关稀土元素的性质与其内部结构密切相关 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的氧化态特征稀土元素的氧化态特征 镧系元素全部都形成稳定的镧系元素全部都形成稳定的 +3+3 氧化态，同一周期连续氧化态，同一周期连续 15 1

8、5 个元素形成同一种个元素形成同一种特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的。非特征氧化态与它们的电子组态稳定特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的。非特征氧化态与它们的电子组态稳定性有关性有关 .据洪特规则，据洪特规则，f f轨道全空、全满或半满时，原子或离子有特殊稳定性，因此轨道全空、全满或半满时，原子或离子有特殊稳定性，因此LaLa3+3+(4(4f f 0 0),Gd),Gd3+3+(4(4f f 7 7)和和 LuLu3+3+(4(4f f 1414)等元素离子已处于稳定结构，获得等元素离子已处于稳定结构，获得+2 +2 和和 +4+4 氧化态是相当困难的；氧化态是相当困难的；CeCe

9、3+3+(4(4f f 1 1)和和 TbTb3+3+(4(4f f 8 8)失去一个电子即达稳定结构，失去一个电子即达稳定结构，因而出现因而出现+4 +4 氧化态；氧化态；EuEu3+3+(4(4f f 6 6)和和 YbYb3+3+(4(4f f 1313)接受一个电子即达稳定结构，因接受一个电子即达稳定结构，因而易出现而易出现+2 +2 氧化态氧化态。+4+3+2Ba2+Hf4+Dy Ho Er TmLaCePrNd PmSm EuGdTbYbLu 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土离子的颜色特征稀土离子的颜色特征 +3氧化态镧系元素离子多数有颜色，如果阴离子为无色，氧化态镧系元素离子多

10、数有颜色，如果阴离子为无色，在结晶盐和水溶液中都保持镧系离子的特征颜色在结晶盐和水溶液中都保持镧系离子的特征颜色。离子颜色与离子颜色与4 4f f亚层中的电子跃亚层中的电子跃迁有关：迁有关：LaLa3+3+(4(4f f 0 0)和和 LuLu3+3+(4(4f f 1414)离子为无色，因离子为无色，因为不可能发生为不可能发生f f-f f跃迁；另一跃迁；另一稳定组态的离子稳定组态的离子 GdGd3+3+(4(4f f 7 7)和和接近稳定组态的离子接近稳定组态的离子CeCe3+3+(4(4f f 1 1)等的吸收峰在紫外区或红外等的吸收峰在紫外区或红外区，因而显示无色或浅色区，因而显示无色

11、或浅色.LnLn3+3+离子颜色随离子颜色随f f层中的未成对电子数呈周期性变化。三价层中的未成对电子数呈周期性变化。三价离子具有离子具有f fn n和和f f14-n14-n电子构型时，它们的颜色相同或相近。电子构型时，它们的颜色相同或相近。二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土金属的性质稀土金属的性质呈银白色，较软，有延展性；呈银白色，较软，有延展性；化学性质相当活泼，具较强还原性，标准电极电势与镁接近，性质似碱土化学性质相当活泼，具较强还原性，标准电极电势与镁接近，性质似碱土 金属。金属的活泼顺序由金属。金属的活泼顺序由ScYLa递增，由递增，由La到到Lu递减，递减，La 最活泼。最活泼。

12、能与大多数非金属发生反应；能与大多数非金属发生反应；能与水反应生成不溶于水的氢氧化物或水合氧化物并放出氢气；能与水反应生成不溶于水的氢氧化物或水合氧化物并放出氢气；易与其它非金属形成离子化合物；易与其它非金属形成离子化合物；燃点低，用于制造民用打火石和军用发火合金；燃点低，用于制造民用打火石和军用发火合金；具有吸收大量气体的能力，用于电子工业中的吸气材料。具有吸收大量气体的能力，用于电子工业中的吸气材料。二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质1.稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，

13、而比其他金属元素活次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。泼。2.稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。溶于盐酸、硫酸和硝酸中。二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质3.稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效果。果。4.稀土元素具有未充满的稀土元素具有未充

14、满的4f电子层结构，并由此而产电子层结构，并由此而产生多种多样的生多种多样的电子能级电子能级。因此，稀土可以作为优良。因此，稀土可以作为优良的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料釉料 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质5.稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。使稀土广泛用于印染行业。6.稀土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、稀土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、钆、镝和铒，可用作原子能反应堆的控制材料和减钆、镝和

15、铒，可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小，则可作为反速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小，则可作为反应堆燃料的稀释剂。应堆燃料的稀释剂。二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质7.7.稀土还具有类似微量元素的性质，可以促进农作物稀土还具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用。的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用。8.8.稀土具有很大的原子磁矩，可用于制造磁性材料。稀土具有很大的原子磁矩，可用于制造磁性材料。稀土是一组活泼的金属元素，由于特殊的电子排列结构，使其稀土是一组活泼的金属元素，由

16、于特殊的电子排列结构，使其具有独特的光、电、磁等优异性能。稀土元素组成的新材料具有优具有独特的光、电、磁等优异性能。稀土元素组成的新材料具有优异的使用性能，因此，稀土与当代的高科技密切相关。目前稀土应异的使用性能，因此，稀土与当代的高科技密切相关。目前稀土应用领域遍及国防军工和国民经济中用领域遍及国防军工和国民经济中13个领域，近个领域，近40个行业。个行业。二、稀土的特性二、稀土的特性 一、稀土的定义一、稀土的定义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成 美不自美美不自美因人而彰因人而彰 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源

17、的理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用2022-12-7 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土元素在地壳中的存在状态稀土元素在地壳中的存在状态 稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，由于各元素性质相似，稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，由于各元素性质相似，所以常共生于同种矿物中，其存在状态主要有三种：所以常共生于同种矿物中，其存在状态主要有三种：1.1.作为矿物的基本组成元素，以离子化合物形式赋存于矿物晶作为矿物的基本组成元素，以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，这类矿物通常称为稀土矿物。格中，这类矿物通常称为稀土矿物。2.2.以类质同晶

18、的形式，作为矿物的杂质元素，分散于造岩矿物以类质同晶的形式，作为矿物的杂质元素，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：分和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物。如：分散在方解石、磷灰石等矿物中。散在方解石、磷灰石等矿物中。3.3.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。要是各种粘土矿物、云母类矿物。有代表性的稀土矿物有代表性的稀土矿物名 称 主要化学组成 说明独独 居居 石石 (Ln,Th)PO4 Ln 主要代表主要代表 La,Ce 等轻稀土元素等轻稀土元素

19、氟碳铈镧矿氟碳铈镧矿 LnCO3F Ln 主要代表主要代表 La,Ce 等轻稀土元素等轻稀土元素磷磷 钇钇 矿矿 YPO4 除除 YPO4 外外，还含有重镧系元素磷酸盐还含有重镧系元素磷酸盐2022-12-7 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在世界的分布状态稀土资源在世界的分布状态 稀土元素在地壳中的绝对丰度并不稀少，比铜、铅、锌、银等稀土元素在地壳中的绝对丰度并不稀少，比铜、铅、锌、银等常见金属还要高，但是分布分散，具有开采价值的稀土矿床在世界常见金属还要高，但是分布分散，具有开采价值的稀土矿床在世界上的分布不均匀，主要集中在中国、美国、澳大利亚、印度、加拿上的分布不均匀，主要

20、集中在中国、美国、澳大利亚、印度、加拿大、南非、巴西等国家，其中中国的占有率最高。大、南非、巴西等国家，其中中国的占有率最高。世界稀土经济（第11版，2001）美国联邦地质调查美国联邦地质调查局公开资料显示，局公开资料显示，截止截止20092009年中国储年中国储量降至量降至36%36%2022-12-719 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在世界的分布状态稀土资源在世界的分布状态 稀土元素在地壳中的绝对丰度并不稀少，比铜、铅、锌、银等稀土元素在地壳中的绝对丰度并不稀少，比铜、铅、锌、银等常见金属还要高，但是分布分散，具有开采价值的稀土矿床在世界常见金属还要高，但是分布分散，具有

21、开采价值的稀土矿床在世界上的分布不均匀，主要集中在中国、美国、澳大利亚、印度、加拿上的分布不均匀，主要集中在中国、美国、澳大利亚、印度、加拿大、南非、巴西等国家，其中中国的占有率最高。大、南非、巴西等国家，其中中国的占有率最高。稀土最重要的矿床是碳酸盐和磷酸盐矿床。碳酸盐矿床主要出稀土最重要的矿床是碳酸盐和磷酸盐矿床。碳酸盐矿床主要出现在美国的加利福尼亚、南非和我国的内蒙古自治区。磷酸盐矿床现在美国的加利福尼亚、南非和我国的内蒙古自治区。磷酸盐矿床主要出现在澳大利亚、巴西、印度、南非和美国等。主要出现在澳大利亚、巴西、印度、南非和美国等。20 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中

22、国的分布状态稀土资源在中国的分布状态 我国稀土资源储量居世界首位，矿种和稀土元素齐全，品我国稀土资源储量居世界首位，矿种和稀土元素齐全，品位高，矿点分布合理。主要矿种有氟碳铈矿、离子吸附矿、独位高，矿点分布合理。主要矿种有氟碳铈矿、离子吸附矿、独居石矿和磷钇精矿。稀土资源分布南北差异明显，呈现居石矿和磷钇精矿。稀土资源分布南北差异明显，呈现“北轻北轻南重南重”的特点。的特点。重稀土储量是轻稀土的百分之一都不到，但重稀土应用于重稀土储量是轻稀土的百分之一都不到，但重稀土应用于尖端军事、电池材料、催化剂、尖端军事、电池材料、催化剂、LEDLED荧光粉等领域，其作用几乎荧光粉等领域，其作用几乎无可替

23、代。中国重稀土资源具有独一无二性，因此成为资源争无可替代。中国重稀土资源具有独一无二性，因此成为资源争夺的焦点。夺的焦点。21 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中国的分布状态稀土资源在中国的分布状态 内蒙古包头的白云鄂博矿是内蒙古包头的白云鄂博矿是世界上最大的铁、稀土、铌等元世界上最大的铁、稀土、铌等元素共生矿床，以轻稀土为主，稀素共生矿床，以轻稀土为主，稀土是随铁采选出的副产品，产量土是随铁采选出的副产品，产量大，生产成本低，而且衫、铕、大，生产成本低，而且衫、铕、钕含量较高，以白云鄂博稀土矿、钕含量较高，以白云鄂博稀土矿、四川冕宁氟碳铈轻稀土矿以及山四川冕宁氟碳铈轻稀土矿以

24、及山东微山稀土矿为主，形成了中国东微山稀土矿为主，形成了中国的轻稀土阵营。的轻稀土阵营。22 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中国的分布状态稀土资源在中国的分布状态分布于我国江西、广东、福建、分布于我国江西、广东、福建、湖南、广西等南方省份的离子型湖南、广西等南方省份的离子型稀土矿则是我国特有的稀土矿种，稀土矿则是我国特有的稀土矿种，是花岗岩风化矿床，易开采，组是花岗岩风化矿床，易开采，组份好，是提取中、重稀土的理想份好，是提取中、重稀土的理想矿源，占全球中、重稀土资源总矿源，占全球中、重稀土资源总量的量的90%90%。另外，在江西、湖南、。另外，在江西、湖南、湖北还有丰富的独

25、居石矿，使南湖北还有丰富的独居石矿，使南方的稀土资源形成了资源互补。方的稀土资源形成了资源互补。23 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中国的分布状态稀土资源在中国的分布状态 包头白云鄂博稀土矿和包钢稀土高科包头白云鄂博稀土矿和包钢稀土高科同属于包钢集团。白云鄂博稀土矿与铁共同属于包钢集团。白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为其比例为3131，都达到了稀土回收品位，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，为世界第一稀土矿。故称混合矿，为世界第一稀土矿。鄂博矿的稀土矿总工业储量为鄂博矿的稀土矿总工业储量为33003300万万

26、吨，占全国的吨，占全国的91.6%91.6%。该矿山含矿物。该矿山含矿物172172种，种，是世界上含矿物种类最多的矿山。中国作是世界上含矿物种类最多的矿山。中国作为目前世界上稀土资源最丰富的国家，满为目前世界上稀土资源最丰富的国家，满足了全球稀土需求的足了全球稀土需求的90%90%。而这其中占全。而这其中占全国总产国总产55%55%以上的，正是来自于包头白云以上的，正是来自于包头白云鄂博稀土矿。鄂博稀土矿。24 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中国的分布状态稀土资源在中国的分布状态 四川冕宁地区是中国仅次于包四川冕宁地区是中国仅次于包头的第二大稀土资源供应地，也是头的第二大稀

27、土资源供应地，也是世界第二大稀土资源供应地。工业世界第二大稀土资源供应地。工业储量近储量近100100万吨，以氟碳饰矿为主，万吨，以氟碳饰矿为主，伴生重晶石等，组成相对简单，是伴生重晶石等，组成相对简单，是易选的稀土矿。易选的稀土矿。20082008年年6 6月，江铜月，江铜以以4.34.3亿元的高价一举夺得了四川亿元的高价一举夺得了四川冕宁牦牛坪稀土矿冕宁牦牛坪稀土矿2.942.94平方公里的平方公里的采矿权，并注册成立了四川江铜稀采矿权，并注册成立了四川江铜稀土有限责任公司，土有限责任公司，图谋图谋获得更多的获得更多的稀土分割，稀土分割，独占四川稀土资源独占四川稀土资源。25 三、稀土的赋

28、存状态三、稀土的赋存状态 稀土资源在中国的分布状态稀土资源在中国的分布状态 南岭地区的离子吸附型中稀土、南岭地区的离子吸附型中稀土、重稀土矿由于易采、易提取的突出重稀土矿由于易采、易提取的突出特点，已成为我国重要的中、重稀特点，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。土生产基地。世界上，除了最近日本在越南世界上，除了最近日本在越南已经发现了与中国重稀土矿区有相已经发现了与中国重稀土矿区有相同的地质、气候条件地区被认为有同的地质、气候条件地区被认为有可能藏有重稀土矿之外，重稀土几可能藏有重稀土矿之外，重稀土几乎是中国南方独有，分布在江西、乎是中国南方独有，分布在江西、广东、广西、福建。而以目前开采广

29、东、广西、福建。而以目前开采速度，中国南方的重稀土只能开采速度，中国南方的重稀土只能开采3030年。年。一、稀土的定义一、稀土的定义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成 美不自美美不自美因人而彰因人而彰 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源的理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选

30、矿法采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 主要利用矿石中稀土矿物与脉主要利用矿石中稀土矿物与脉石矿物中钍含量的不同，采用石矿物中钍含量的不同，采用射射线辐射选矿机，使稀土矿物与脉石线辐射选矿机，使稀土矿物与脉石矿物分开。辐射选矿法多用于稀土矿物分开。辐射选矿法多用于稀土矿石的预选。目前，这种方法在工矿石的预选。目前，这种方法在工业上未广泛采用。业上未广泛采用。采矿采矿选矿选矿冶炼

31、、分离冶炼、分离初级产品初级产品 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 利用稀土矿物与脉石矿物密度利用稀土矿物与脉石矿物密度的不同进行分选。常用的重选设备的不同进行分选。常用的重选设备有圆锥选矿机，螺旋选矿机机、摇有圆锥选矿机，螺旋选矿机机、摇床等。采用重选主要使稀土矿物与床等。采用重选主要使稀土矿物与密度低的石英，方解石等脉石矿物密度低的石英，方解石等脉石矿物分离，以达到预先富集或者获得稀分离，以达到预先富集或者获得稀土精矿的目的

32、。重选广泛用于海滨土精矿的目的。重选广泛用于海滨砂矿的生产；在稀土脉矿的选矿中砂矿的生产；在稀土脉矿的选矿中有时也用来作为预先富集的手段。有时也用来作为预先富集的手段。采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 有些稀土矿物具有弱磁性：可利用它们有些稀土矿物具有弱磁性：可利用它们与伴生脉石及其他矿物比磁化系数的不同，与伴生脉石及其他矿物比磁化系数的不同，采用不同磁场强度的磁选机使稀土矿

33、物与其采用不同磁场强度的磁选机使稀土矿物与其他矿物分离。可采用弱磁选使钛铁矿与独居他矿物分离。可采用弱磁选使钛铁矿与独居石分离；也可采用强磁选使独居石与锆英石、石分离；也可采用强磁选使独居石与锆英石、石英等矿物分离。在稀土脉矿的选矿中，为石英等矿物分离。在稀土脉矿的选矿中，为了简化浮选流程和节省浮选药剂，有时也采了简化浮选流程和节省浮选药剂，有时也采用强磁选使稀土矿物预先富集。随着强磁技用强磁选使稀土矿物预先富集。随着强磁技术的不断发展，强磁选将越来越广泛地用于术的不断发展，强磁选将越来越广泛地用于稀士矿的选矿流程之中。稀士矿的选矿流程之中。采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品

34、 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 利用稀土矿物与件生矿物表面利用稀土矿物与件生矿物表面物理化学性质的差别，采用浮选法物理化学性质的差别，采用浮选法使之与伴生脉石及基他矿物分离而使之与伴生脉石及基他矿物分离而获得精矿，是目前稀土脉矿生产中获得精矿，是目前稀土脉矿生产中广泛采用的主要选矿方法。在海滨广泛采用的主要选矿方法。在海滨砂矿的生产中，在用重选获得重砂砂矿的生产中，在用重选获得重砂之后，也常常采用浮选法从重砂中之后，也常常采

35、用浮选法从重砂中获得稀土精矿。获得稀土精矿。采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 稀土矿物属于非良导体，稀土矿物属于非良导体，可利用其导电性能与伴生矿物可利用其导电性能与伴生矿物有所不同，采用电选法使之与有所不同，采用电选法使之与导电性好的矿物进行分离。电导电性好的矿物进行分离。电选常用于海滨砂矿重砂的精选选常用于海滨砂矿重砂

36、的精选作业。作业。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 1.1.辐射选矿法辐射选矿法 2.2.重力选矿法重力选矿法 3.3.磁选分离法磁选分离法 4.4.浮选法浮选法 5.5.电选法电选法 6.6.化学选矿法化学选矿法 对于以离子形态吸附在高岭土或对于以离子形态吸附在高岭土或粘土上的稀土矿床，可充分利用稀粘土上的稀土矿床，可充分利用稀土离子易溶干氯化钠或硫酸铵等强土离子易溶干氯化钠或硫酸铵等强电解质溶液中的特点，采取先浸出电解质溶液中的特点，采取先浸出而后沉淀的化学选矿方法予以回收。而后沉淀的化学选矿方法予以回收。对于易溶于酸或在高温下发生

37、相变对于易溶于酸或在高温下发生相变的氟碳酸盐稀土矿物，可先采用浮的氟碳酸盐稀土矿物，可先采用浮选方法预先富集，随后采用化学选选方法预先富集，随后采用化学选矿方法提纯。矿方法提纯。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品 1.1.湿法冶金湿法冶金 全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土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等过程。主要氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取等过程。主要包括分步沉淀、离子交换、溶剂萃取等化学分离方法。包括分步沉淀、离子交换、溶剂萃取等化学分

38、离方法。2.2.火法冶金火法冶金 在高温条件下进行，工艺过程简单，生产率较高，主要包括在高温条件下进行，工艺过程简单，生产率较高，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。属热还原法制取稀土合金等。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.湿法冶金湿法冶金分步沉淀法分步沉淀法 分步法沉淀法分步法沉淀法是利用化合物在溶剂中溶解的难易利用化合物在溶剂中溶解的难易程度（溶解度）差别进行分离和提纯。程度（溶解度）差别进行分离和提纯。分步析出溶解浓缩加热 因为稀土元素之间的溶解度差别很小，必须重复

39、操作多次才能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两种稀土元素分离开。此方法不能大量生产单一稀土。将两种稀土元素分离开。此方法不能大量生产单一稀土。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.湿法冶金湿法冶金离子交换法离子交换法 稀土 解吸附 稀土 溶液 稀土 络合物交换树脂交换树脂配合剂溶液配合剂溶液Ln3+(ag)+3RSO3H (RSO3)3Ln+3H+(ag)多用强酸性阳离子交换树脂（多用强酸性阳离子交换树脂（RSO3H）：）：稀土离子与树脂基团之间的作用其电荷和离子的水合半径有关。稀土离子与树脂基团之间的作用其电荷和离子的水合半径有关。四、稀土生产与分离四、稀土生

40、产与分离 1.1.湿法冶金湿法冶金离子交换法离子交换法 稀土 解吸附 稀土 溶液 稀土 络合物交换树脂交换树脂 淋洗液淋洗液 淋洗液通常是含有配合剂的溶液（如淋洗液通常是含有配合剂的溶液（如EDTA、柠檬酸、乙酸铵、柠檬酸、乙酸铵、苹果酸等）。利用配合剂与苹果酸等）。利用配合剂与Ln3+形成配合物的能力不同，可以使稀形成配合物的能力不同，可以使稀土离子陆续解吸，从而达到有效分离。土离子陆续解吸，从而达到有效分离。优点：一次操作可以分离多个元素，产品纯度高；优点：一次操作可以分离多个元素，产品纯度高；缺点：不能连续处理，一次操作周期长，成本高。缺点：不能连续处理，一次操作周期长，成本高。四、稀土

41、生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.湿法冶金湿法冶金溶剂萃取法溶剂萃取法 指含有多种稀土离子的水溶液与互不混溶的有机溶剂指含有多种稀土离子的水溶液与互不混溶的有机溶剂接触，借助于萃取剂的作用，使一种或几种稀土离子进入接触，借助于萃取剂的作用，使一种或几种稀土离子进入有机相，而其他组分仍留在水相，从而达到分离的目的。有机相，而其他组分仍留在水相，从而达到分离的目的。反萃取萃取洗涤 萃取剂一般分为三类：酸性萃取剂，如萃取剂一般分为三类：酸性萃取剂，如P204（酸性磷酸酯）；（酸性磷酸酯）；中性萃取剂，如中性萃取剂，如TBP（磷酸三丁酯）；离子缔合萃取剂，如胺类。（磷酸三丁酯）；离子缔合萃取剂，如

42、胺类。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.湿法冶金湿法冶金溶剂萃取法溶剂萃取法 优点：分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自优点：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。动控制。Ce(NO3)62 Ln3+TBP HNO 3815molL 1 水层：Ln3+TBP层：H2Ce(NO3)6 H2O2 TBP层 水层Ce3+四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.火法冶金火法冶金熔盐电解法熔盐电解法 该法用于制取大量混合稀土金属或单一稀土金属，通过电流密该法用于制取大量混合稀土金属或单一稀土金属，通过电流密度、电解槽温度及电解液组成等条件控制，使电

43、解在析出稀土金属度、电解槽温度及电解液组成等条件控制，使电解在析出稀土金属的范围进行。如果原料为混合的稀土离子，电解产物为混合稀土金的范围进行。如果原料为混合的稀土离子，电解产物为混合稀土金属；如果原料为单一稀土离子，则电解产物也是单一稀土金属。属；如果原料为单一稀土离子，则电解产物也是单一稀土金属。电解电解RECl3的电极反应式为：的电极反应式为：阴极阴极 RERE3+3+3e+3e-RE RE阳极阳极 ClCl-1/2Cl 1/2Cl2 2+e+e-四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.火法冶金火法冶金熔盐电解法熔盐电解法 氧化物氧化物-氟化物熔盐体系氟化物熔盐体系的电解是利用稀土

44、氧化物溶解在的电解是利用稀土氧化物溶解在氟化物（助熔剂）中进行电解氟化物（助熔剂）中进行电解 反应式为：反应式为：阴极阴极 RERE3+3+3e +3e-RE RE阳极阳极 O O2 2-+C CO +2e+C CO +2e-2O 2O2 2-+C CO+C CO2 2 +4e +4e-2O 2O2 2-O O2 2+4e+4e-阳极阳极上可有CO，CO2及O2气放出。阴极阴极上析出稀土金属。四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 1.1.火法冶金火法冶金金属热还原法金属热还原法 用金属用金属CaCa还原轻稀土金属还原轻稀土金属（LaLa、CeCe、PrPr、NdNd等）的氯化物，等）的氯化物，

45、用来制备轻稀土金属用来制备轻稀土金属：2RECl3 +3Ca 2RE +3CaCl2 用金属用金属CaCa还原重稀土金属还原重稀土金属（Tb、Dy、Y、Ho、Er、Tm、Yb等）的氟化物，用来制备重稀土金属等）的氟化物，用来制备重稀土金属：2REF3 +3Ca 2RE +3CaF2 除用金属除用金属Ca做还原剂外，也可用金属做还原剂外，也可用金属Ba或或Mg做还原剂，稀土做还原剂，稀土卤化物也可以用溴化物作原料。用金属热还原法制得的稀土金属，卤化物也可以用溴化物作原料。用金属热还原法制得的稀土金属，不同程度的含有各种杂质，还需进一步提纯。不同程度的含有各种杂质，还需进一步提纯。四、稀土生产与分

46、离四、稀土生产与分离 采矿采矿选矿选矿冶炼、分离冶炼、分离初级产品初级产品单一和混合的稀土单一和混合的稀土氧化物、稀土金属氧化物、稀土金属及其合金、单一及及其合金、单一及混合稀土盐类等混合稀土盐类等高纯稀土产品、稀土永磁体、稀土高纯稀土产品、稀土永磁体、稀土荧光粉、稀土抛光粉、稀土微肥、荧光粉、稀土抛光粉、稀土微肥、稀土激光晶体、稀土激光晶体、稀土贮氢材料等稀土贮氢材料等应用产品应用产品一、稀土的定义一、稀土的定义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成 美不自美美不自美因人而彰因人而彰 四、稀土生产与分离四、稀土生产与分离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源的

47、理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用 稀土元素被称为稀土元素被称为“工业味精工业味精”和和“二十一世纪高科二十一世纪高科技和功能材料宝库技和功能材料宝库”，美国、日本等发达国家都将稀土，美国、日本等发达国家都将稀土作为战略金属元素，给予高度重视。作为战略金属元素，给予高度重视。稀土元素性质活泼，不作为结构材料使用，而是将稀土元素性质活泼，不作为结构材料使用，而是将其制成各种特殊功能材料或改性剂应用。其制成各种特殊功能材料或改性剂应用。现代科学技术的发展，对材料提出了各种新要求，现代科学技术的发展

48、，对材料提出了各种新要求，稀土元素的应用也深入到现代科学技术的各个领域。目稀土元素的应用也深入到现代科学技术的各个领域。目前，稀土已广泛应用于冶金、石油、化工、材料、医药、前，稀土已广泛应用于冶金、石油、化工、材料、医药、农业等数十个行业。农业等数十个行业。五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用稀稀土土应应用用 冶金、机械在石油裂化工业中，稀土分子作为筛裂化催化剂，活性高、选择性好、汽油的生产率高。可以用于石油裂化、合成橡胶等工业。近来，科学家正致力于研究用稀土金属作为汽车尾气净化的催化剂。有三个应用：玻璃着色、玻璃脱色和制备特种性能的玻璃。钕玻璃为粉红色并带有紫色光泽、镨玻璃为绿色

49、(制造滤光片)等；二氧化铈可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而脱色，还可以加入氧化钕进行物理脱色；稀土特种玻璃有防辐射玻璃(铈玻璃)、光学玻璃(镧玻璃)。稀土可以加入陶瓷和瓷釉中，减少釉破裂并使其具有光泽。但更主要用做陶瓷的颜料，可使陶瓷的颜色更柔和、纯正，色调新颖，光洁度好。稀土氧化物还可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领域)、耐高温坩埚(应用于冶金)。稀土在冶金工业中应用量很大，约占稀土总用量的1/3；钢水中加入稀土，可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用，有效提高钢材的强度、韧性、抗腐蚀性和耐磨性。我国的武钢、宝钢、包钢、上钢一厂均生产稀土钢，年产稀土钢约100万吨；将稀土金属制成稀土镁硅铁

50、合金，作为改性剂用来生产球墨铸铁，铸件。铸件强度、塑性和韧性得到很大提高；稀土有色合金应用最多的是铝、镁、铜三个系列。石油化工 玻璃工业 陶瓷工业 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用稀稀土土应应用用稀土发光材料（1）显示用材料，包括阴极射线管（CRT）用荧光粉、投影管用荧光粉、等离子显示（PDP）用荧光粉、场发射显示（FED）用荧光粉等；（2）照明用材料，包括稀土三基色荧光粉、白光发光二极管（白光LED）用荧光粉、稀土卤化物发光材料等；（3）特种发光材料，包括稀土长余辉荧光粉、X射线增感屏用荧光粉、上转换荧光粉等。稀土发光材料在未来5-10年内极可能在等离子显示、场发射显示、有机