第1章 绪论 1
1.1 稀土元素 1
1.1.1 稀土元素的概念 1
1.1.2 稀土元素的发现和在地壳中的丰度 2
1.1.3 稀土元素的电子层结构和镧系收缩 3
1.2 稀土元素的性质 6
1.2.1 稀土元素的物理性质 6
1.2.2 稀土元素的化学性质 8
1.3 稀土资源和稀土矿物 9
1.3.1 稀土资源 9
1.3.2 稀土矿物 11
1.4 稀土冶金生产流程简介 14
1.4.1 稀土精矿的分解 14
1.4.2 稀土元素的分离 16
1.4.3 稀土金属的生产 17
参考文献 17
第2章 稀土精矿分解 19
2.1 稀土矿物选矿简介 19
2.2 稀土精矿分解方法概述 21
2.3 氟碳铈精矿的分解 23
2.3.1 氧化焙烧分解法 23
2.3.2 HCl-NaOH分解法 27
2.3.3 络合解离法 29
2.3.4 白云鄂博氟碳铈精矿的分解 34
2.3.5 氟碳铈矿的其他分解方法 39
2.4 独居石稀土精矿的分解 46
2.4.1 氢氧化钠分解法 47
2.4.2 独居石精矿的其他碱分解法 56
2.4.3 氧化钙加熔剂焙烧分解法 58
2.5 包头混合型稀土精矿的分解 59
2.5.1 选冶联合法 60
2.5.2 浓硫酸焙烧分解法 69
2.5.3 氢氧化钠分解法 78
2.5.4 混合稀土精矿的其他分解方法 84
2.6 离子型吸附矿的处理方法 92
2.6.1 风化壳淋积型稀土矿的矿床特征 92
2.6.2 渗浸法处理风化淋积型稀土矿的基本原理 94
2.6.3 渗浸工艺 94
2.6.4 从渗浸液中提取稀土的方法 97
2.6.5 半风化离子吸附型稀土矿分解的研究 98
2.7 其他稀土矿物的分解方法 99
2.7.1 磷灰石中稀土的回收 99
2.7.2 磷钇矿的处理 100
2.7.3 易解石精矿的处理 101
2.7.4 硅酸盐矿物的处理 101
2.7.5 褐钇铌矿中稀土的提取 102
2.7.6 铈铌钙钛矿的分解 103
2.8 钪资源的回收处理 104
2.8.1 钪的资源 104
2.8.2 钪的回收处理方法 104
参考文献 111
第3章 稀土元素的化学分离方法 114
3.1 概述 114
3.2 分级结晶法与分步沉淀法分离稀土元素 114
3.2.1 分级结晶法分离稀土元素 114
3.2.2 分步沉淀法分离稀土元素 115
3.3 铈的氧化分离 117
3.3.1 空气氧化法 117
3.3.2 氯气氧化法 119
3.3.3 高锰酸钾氧化法 119
3.3.4 过氧化氢氧化法 120
3.3.5 电解氧化法 121
3.4 铕的还原分离 125
3.4.1 锌还原-碱度法 126
3.4.2 锌还原-硫酸钡共沉淀法 126
3.4.3 锌还原-离子交换法 127
3.4.4 锌还原-溶剂萃取法 127
3.4.5 光致还原-硫酸亚铕沉淀法 128
3.5 其他元素的氧化-还原分离 128
3.5.1 化学试剂氧化富集镨、铽 128
3.5.2 电解氧化法分离镨、钕 129
3.5.3 空气氧化法分离镨、钕 129
3.5.4 汞齐还原分离钐、铕、镱 129
3.6 化学气相传输法 130
参考文献 131
第4章 离子交换色层法分离稀土元素 132
4.1 离子交换色层法的基础知识 132
4.1.1 离子交换树脂的类型与性质 132
4.1.2 离子交换过程的基本参数 133
4.2 离子交换色层法分离稀土元素的原理 136
4.2.1 离子交换色层法分离稀土元素的工艺流程 136
4.2.2 吸附过程 136
4.2.3 淋洗过程 136
4.2.4 分离柱中的交换树脂的选择 139
4.2.5 影响稀土离子交换分离的因素 140
4.3 高温高压离子交换法 140
4.4 离子交换色层分离稀土元素的应用 141
4.4.1 以醋酸铵为淋洗剂提取高纯氧化钇 141
4.4.2 HEDTA-H3Cit阳离子交换色层法分离镱和镥 142
4.5 萃取色层法分离稀土元素 143
4.5.1 萃取色层法的基本原理 144
4.5.2 萃取色层法分离的判据 145
4.5.3 影响萃取色层法的因素 147
4.5.4 萃取色层法的操作程序 148
4.5.5 萃取色层法存在的问题及其发展 149
4.6 阳离子交换纤维色层法制备高纯稀土氧化物 149
参考文献 150
第5章 溶剂萃取法分离稀土元素 152
5.1 溶剂萃取法的基本知识 152
5.1.1 萃取体系的组成 152
5.1.2 萃取过程的基本参数 153
5.2 串级萃取工艺及理论 155
5.2.1 串级萃取的方式 155
5.2.2 串级萃取理论 157
5.3 中性络合萃取体系分离稀土元素 170
5.3.1 中性络合萃取体系的特点 170
5.3.2 中性络合萃取剂 170
5.3.3 中性磷氧型萃取剂的萃取反应 170
5.3.4 影响分配比和分离系数的因素 172
5.3.5 中性络合萃取体系萃取分离钍和铀 177
5.4 酸性络合萃取体系分离稀土元素 179
5.4.1 酸性络合萃取体系的特点 179
5.4.2 酸性萃取剂 179
5.4.3 酸性萃取剂的萃取反应 182
5.4.4 酸性萃取剂的皂化 191
5.4.5 酸性络合萃取体系分离包头稀土精矿 194
5.4.6 新型酸性萃取剂及应用 197
5.5 离子缔合萃取体系分离稀土元素 198
5.5.1 离子缔合萃取剂及萃取特点 198
5.5.2 离子缔合萃取剂的萃取反应 199
5.5.3 离子缔合萃取体系萃取分离混合型稀土精矿 200
5.6 络合萃取体系分离稀土元素 202
5.6.1 络合萃取的特点和络合萃取剂 202
5.6.2 络合萃取体系的萃取反应 203
5.6.3 酸性络合萃取体系分离稀土 210
5.7 协同萃取体系分离稀土元素 211
5.7.1 协同萃取的特点 211
5.7.2 协同萃取体系 211
5.7.3 协同萃取分离稀土元素应用 214
5.8 其他萃取法分离稀土元素 216
5.8.1 液膜萃取 216
5.8.2 超临界流体萃取 217
5.9 离子液体在稀土元素萃取中的应用 218
5.10 超声波在溶剂萃取分离稀土中的应用 220
5.11 稀土萃取过程中的萃取器 223
5.11.1 箱式混合澄清器 223
5.11.2 塔式萃取器 226
5.12 稀土萃取的氨氮废水处理 227
5.12.1 概述 227
5.12.2 氨氮废水处理技术现状 228
参考文献 231
第6章 稀土化合物的制备 234
6.1 稀土元素与非稀土元素的分离 234
6.1.1 稀土中放射性元素的分离 234
6.1.2 稀土中过渡金属元素的分离 235
6.1.3 稀土中碱金属和碱土金属的分离 236
6.1.4 稀土中SO 2－、C 1－的分离 237
6.2 稀土氧化物的制备 238
6.2.1 稀土氧化物的制备方法 238
6.2.2 特殊物性稀土氧化物的制备 239
6.3 稀土硫化物的制备 247
6.3.1 稀土硫化物简介 247
6.3.2 稀土硫化物的制备方法 249
6.4 稀土氯化物的制备 251
6.4.1 无水稀土氯化物的制备 251
6.4.2 稀土二元氯化物的制备 256
6.4.3 稀土氯化物的提纯 259
6.5 稀土氟化物的制备 260
6.5.1 水合稀土氟化物的制备及脱水 260
6.5.2 稀土氧化物的直接氟化 262
6.5.3 稀土氟化物的净化 263
参考文献 263
第7章 稀土金属和合金的火法冶炼 266
7.1 熔盐电解法制备稀土金属及合金 266
7.1.1 稀土氯化物熔盐电解制备稀土金属 266
7.1.2 稀土氧化物-氟化物熔盐电解制取稀土金属 296
7.1.3 熔盐电解法制备稀土合金 314
7.1.4 熔盐电解法的污染与治理 318
7.2 金属热还原法制取稀土金属及合金 323
7.2.1 金属热还原法的理论基础 323
7.2.2 钙热还原稀土氟化物 325
7.2.3 钙热还原稀土氯化物 329
7.2.4 锂热还原制备稀土金属 330
7.2.5 镧或铈热还原法制取稀土金属 330
7.2.6 中间合金法制取稀土金属 335
7.2.7 铝锶热还原制备铝钪合金 336
参考文献 336
第8章 稀土硅铁合金的火法冶炼 339
8.1 硅热还原法制备稀土硅铁合金 339
8.1.1 硅热还原法制备稀土硅铁合金的反应热力学原理 339
8.1.2 硅热还原法制备稀土硅铁合金工业实践 347
8.1.3 硅热还原法的冶炼设备 353
8.1.4 硅热还原法的影响因素 354
8.2 碳热还原法制备稀土硅铁合金 356
8.2.1 碳热还原法制取稀土硅铁合金的基本原理 356
8.2.2 矿热炉碳热还原一步法冶炼稀土硅化物合金 359
8.2.3 稀土硅铁合金的粉化及防治措施 361
8.3 稀土硅铁镁合金的冶炼 364
8.3.1 冶炼稀土硅铁镁合金工艺 364
8.3.2 冲熔法配镁 365
8.3.3 无底罐法配镁 366
8.4 稀土硅铁合金炉渣的回收再利用 367
参考文献 369
第9章 稀土金属的提纯 371
9.1 真空蒸馏法提纯稀土金属 371
9.1.1 基本原理 371
9.1.2 影响因素 373
9.1.3 工艺方法 374
9.2 区熔精炼法提纯稀土金属 375
9.2.1 基本原理 375
9.2.2 影响因素 376
9.2.3 工艺方法 376
9.3 固态电解法提纯稀土金属 377
9.3.1 基本原理 377
9.3.2 影响因素 378
9.3.3 工艺方法 379
9.4 悬浮区熔-电传输联合法提纯稀土金属 380
9.4.1 基本原理 380
9.4.2 影响因素和工艺方法 380
9.5 电解精炼法提纯稀土金属 381
9.5.1 基本原理和影响因素 381
9.5.2 工艺方法 381
9.6 其他提纯稀土金属的方法 382
9.6.1 熔盐萃取法 382
9.6.2 电弧熔炼-退火再结晶法 382
9.6.3 直拉法制取稀土单晶 383
9.6.4 励光精炼法 383
参考文献 384