【正文】 液 全萃取 全回流 50 級混合澄清槽 Gd 或 Sm 產(chǎn)品段 最后不含稀土的 萃余水相 (pH=3) 釔族稀土 510級 反萃段 萃取劑循環(huán)使用 原 理 : 以被分離物種在離子交換樹脂固體表面與水溶液之間的 平衡為基礎(chǔ) . 離子交換樹脂是一種帶有能電離極性基團 的高分子聚合物，其極性基團能與溶液中的離子起交換 作用而稱之為活性基 . (3) 離子交換分離法 ● 轉(zhuǎn)化強酸性陽離子交換樹脂（以 NH4Cl 溶液） RSO3H + NH4+ + H2O → RSO3NH4 + H3O+ ● 吸附 : Ln3+ (aq)+3NH4+(res) = Ln3+(res)+3NH4+ (aq) 強酸型陽離子交換樹脂 (R—SO3H) 弱酸型陽離子交換樹脂 (R—COOH) 強堿型陰離子交換樹脂 (R—NX3) 弱堿型陰離子交換樹脂 (R—NH2) 陽離子型 陰離子型 陰離子交換樹脂 步 驟 : ● 淋洗 : Ln3+ (res) + 3RCOO + 3 NH4+(aq) 3 NH4+(res) + Ln(RCOO)3(aq) 以 2－羥基異丁酸銨為淋洗劑時重鑭系元素的流出順序 可以看出 ， 半徑越小的 Ln3+ 離子與配位陰離子形成的螯合物 越穩(wěn)定 ， 因而轉(zhuǎn)入水溶液的趨勢也越大 . 淋洗中交替發(fā)生著無數(shù) 次這種吸附與解吸附過程 ， 導致小半徑的 Ln3+ 離子先于大半徑 的 Ln3+ 離子出現(xiàn)在流出液中 . 存在、提取和應用 (1) 存在 ① Ln 在地殼中的豐度 E(ppm)呈 奇偶變化 (服從 Odd0Harkins規(guī)則 ) 42 104 52 13 14 13 La Lu 頁巖中鑭系元 素的原子豐度 7 31 18 5 7 7 7 6 7 1 1 1 La Lu 稀土礦中鑭系元 素的原子豐度 ② 據(jù)報道，世界稀土總含量估約 4500 萬噸 REO， 我國稀土資源豐富，占世界儲量 80% . 據(jù)中國稀土協(xié)會估計，我國稀土總含量高達 1 億噸 . 白云鄂博礦床距包頭 150 公里，它是世界上最大的稀土資源，目前的稀土產(chǎn)量占全國的 60%. 三大產(chǎn)地： 包頭、攀枝花和江西 . 五大特點： 儲量大 品種全 品位高 多種金屬礦物伴生 綜合利用價值大 有代表性的稀土礦物 名 稱 主要化學組成 說明 獨 居 石 (Ln,Th)PO4 Ln 主要代表 La,Ce 等輕稀土元素 氟碳鈰鑭礦 LnCO3F Ln 主要代表 La,Ce 等輕稀土元素 磷 釔 礦 YPO4 除 YPO4 外 ， 還含有重鑭系元素磷酸鹽 (2) 提取 ① 分解精礦 ： 濕法和火法 以酸法分解 LnCO3F 礦 為例： ● 將復鹽轉(zhuǎn)化為氫氧化物 ，轉(zhuǎn)化過程中部分 Ce(OH)3 被氧化為 Ce(OH)4: ● 鹽酸溶解后的氯化物溶液濃縮結(jié)晶得產(chǎn)品 . ● 濃 H2SO4 與精礦高溫焙燒使之轉(zhuǎn)化為鑭系元素的可溶性硫酸鹽： O2HHF22 C O)( S OLnSO3HF2 L n C O 22342423 ?????? ?● 于焙燒產(chǎn)物的水浸液中加入 Na2SO4 使 Ln3+ 以硫酸復鹽形式沉 淀，以便 與鐵等大量非鑭系雜質(zhì)分離 (反應見前 ). 42342342SONa4L n ( O H )2N aO H6SONa)( S OLn?????混合型精礦 濃硫酸焙燒 HF,SO2,CO2,SiF4,H2O 吸收 冷凝 分解產(chǎn)物 浸 出 水 伯胺萃取 渣 清液 復鹽沉淀 濾液 復 鹽 濾液 稀土氫氧化物 氫氧化鈉溶液 優(yōu)先溶解 稀土氯化物 鐵、釷氫氧化物 ② 分離提純： 稀土與非稀土分離和稀土元素間相互分離 硫酸復鹽沉淀法： 溶解度隨原子序數(shù)的增大而增大，可分為三組： ● 難溶性的鈰組稀土元素： La, Ce, Pr, Nd, Sm ● 微溶性的鋱組稀土元素： Eu, Gd, Tb, Dy ● 可溶性的釓組稀土元素： Y, Ho, Tm, Yb, Lu ③ 制備金屬 ： 熔鹽電解法和金屬熱還原法 ● 熔鹽電解法 ???????????2C900~820 ,N a C lK C l3 3 C l2 L n2 L n C l電解或● 熱還原法 ????????????2C8 5 0~8 0 03 3 C aC l2 L n3 C a2 L n C lQuestion 4 稀土礦的分離提純中，如何將稀土與 非稀土元素分離？ 常用的方法有： 1. 利用稀土硫酸復鹽的難溶性使之與鐵、磷等雜質(zhì)元素分離； X Ln2(SO4)3 + y M2SO4 + z H2O X Ln2(SO4)3 ?y M2SO4? z H2O 2. 利用稀土草酸鹽的難溶性使之與可溶性的非稀土元素分離； 2 RECl3 + 3 H2C2O4 + nH2O RE2(C2O4)3 ?nH2O + 6 HCl 3. 利用萃取法，把稀土從雜質(zhì)元素中分離出來 . (3) 應用 ① 磁性材料 ● 永磁材料 ：永磁體最基本的作用是 在某一特定空間產(chǎn)生一恒定磁場， 維持此磁場并不需要任何外部能 源 . 圖中的磁體能吸起自重的 800 倍 . ● 磁光材料 ：指在紫外到紅外波段， 具有磁光效應的光信息功能 .如磁 光光盤等 . ● 超磁致伸縮材料 ：指稀土 —鐵汞化 合物，具有比鐵、鎳等大得多的磁 場伸縮值 . 可做聲納系統(tǒng)、驅(qū)動器 等 . ② 發(fā)光、激光材料 ：固 ff、 fd 躍遷而使發(fā)出的光能量差大、波長 短而成 為發(fā)光寶庫 . ③ 玻璃陶瓷材料 ：光學玻璃、光纖 Y2O2S:Eu + α–Fe2O3 紅色熒光粉的性質(zhì) 廠 家 陜西（大顆粒） 東芝 SPD586 發(fā) 射 峰 626nm 626nm 色度值 x 177。 粒 度 177。居里 (Marie ) 法籍波蘭人 （ 18671934) 瑪麗 ． 居里是舉世聞名的女科學家 、 兩次 諾貝爾獎金獲得者 .她在科學上的巨大成就和 她那崇高的思想品質(zhì)；贏得了世界人民的普遍 贊譽 . 瑪麗 6H2O↓+ NaNO3 + NaOH + 2 H2O 黃色 水解 ● U2O52+, U3O82+ ,U3O82+(OH) + 一個非常值得注意的問題！ 錒系元素都有很強烈的放射性，元素及其化合物均不易得到，有關(guān)化學性質(zhì)的研究是在微克量級甚至數(shù)百個原子的量級上進行的！ 所有的操作都必須采取防護措施！ 最近，在家居裝修時，碰到大理石中的放射性超標已令人們非常頭痛！ 。 一九一 O年 ， 她提煉出純鐳元素 ， 并測出鍺元素的各 種特性 ， 完成了她的名著 《 論放射性》 一書 .正是由于這些杰出的 貢獻 ， 一九一一年 ， 她再次榮獲了諾貝爾化學獎 . 錒系元素的某些基本性質(zhì) 名 稱 元素符號 質(zhì)量數(shù) 半衰期 An3+離子半徑 /pm 氧化態(tài) 錒 釷 鏷 鈾 镎 钚 镅 鋦 锫 锎 锿 鐨 鍆 锘 鐒 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 227 232 231 238 237 244 243 247 247 249 254 257 258 259 260