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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