稀土是不可再生的重要自然资源，在经济社会发展中的用途日益广泛。

中国是稀土资源较为丰富的国家之一。20世纪50年代以来，中国稀土行业取得了很大进步。经过多年努力，中国成为世界上最大的稀土生产、应用和出口国。稀土开发在造福人类的同时，与之相伴的资源和环境问题不断凸显。

当前应当完善稀土储备、整合相关企业、处理包头尾矿坝危机、加强知识产权保护、重视稀土资源回收利用。

在200～240℃焙烧条件下，浓硫酸可以有效地分解独居石。分解产物中稀土、钍、铀分别以RE2（SO4）3、Th（SO4）2、UO2SO4存在。碳酸钠与独居石混合，在600～700℃的温度下焙烧也可以使独居石分解。无论是碱分解还是硫酸焙烧分解方法，都存在着废水量大、化工原料消耗高等弊病。针对这些问题，近年出现了机械球磨和氧化钙加熔剂焙烧分解的方法、但是这两种方法仍处于试验研究阶段。

一、机械球磨分解独居石稀土精矿

机械球磨分解独居石矿物的原理是将对独居石有分解作的物质（例如CaO、CaCl2、NaOH等）同独居石在球磨机中混合。在高速旋转的条件下，球－粉末－球和球－粉末－容器碰撞，独居石和分解剂粉末经历了反复的粉碎与冷焊接（cold  welding）过程，与这一过程进行的同时在焊接表面上发生了分解反应。机械球磨方法可以分解独居石稀土精矿的实质是在球磨机中，高速旋转产生的机械能通过碰撞作用传递给化学反应物质，并转变为化学能，使分解反应的速度得到了提高。

（一）机械球磨NaOH分解独居石稀土精矿

在溶积3.7L内装钢球的球磨机中进行了分解试验，球磨机的转速为100r·min－1，精矿的粒度均为180μm左右，试验所用原料为某稀土冶炼厂生产所使用的独居石精矿，其化学成分如表1所示。

表1  试验所用原料成分     单位：%（质量）

（二）机械球磨CaO、CaCl2分解独居石稀土精矿

在密封的钢罐内装入15个钢球（直径为15mm），然后按实验要求装入独居石、CaO、CaCl2，在不同的气氛下进行分解试验。试验结束后，用X射线衍射分析独居石相，并以该相消失为独居石完全分解。实验中选用的是澳大利亚西部海滨砂独居石精矿，其独居石的纯度为98.5%，稀土含量为50.1%，钍含量为7.1%，精矿的粒度约为0.1mm。实验中得到了如下结果。1、在氩气氛下，球与物料的质量比为15∶1，独居石∶CaO∶CaCl2=3∶2∶2（摩尔比）。当球磨时间达到12h时，独居石完全分解，分解产物是稀土氧化物、二氧化钍、稀土氯氧化物、氯磷灰石及未分解的其了矿物。2、在空气气氛下，其他条件与在氩气氛下相同。只有球磨时间达到24h以上时，独居石才完全分解。分解产物与在氩气氛下不同的是没有产生稀土氯氧化物。

二、氧化钙加熔剂焙烧分解独居石稀土精矿

独居石的热稳定性高，在空气中，1700℃下仍然不分解。CaO在700℃虽然可以分解独居石，但是分解率很低，没有工业意义。在分解过程中加入NaCl或其他低熔点的熔盐，例如NaCl－CaCl2、NaCl－KCl、NaCl－CaCl2－KCl等，均能提高分解率，并使分解温度降低。CaO－NaCl分解独居石的实验研究表明，加入NaCl与未加NaCl的相比，独居石的分解率由5%左右提高到78%。其原因主要有以下两个方面：1、NaCl以液相存在，促进固相反应间的传质过程，提高反应速度；2、NaCl参加分解反应，使固体单相变为有液相参加的两相反应，加快了反应速度，从而提高了CaO分解REPO4的能力。在NaCl参加下，CaO分解独居石的反应除（1）式外，还存在NaCl和CaO共同作用分解独居石的反应式（2）。应当指出的是：在反应分解进行的同时，分解产物中的Ce2O3同时被氧化成CeO2，其反应如式（3）。

3CaO＋2REPO4=Ca3（PO4）2＋RE2O3                          (1)

15CaO＋3NaCl＋10REPO4=3Ca5Cl（PO4）3＋Na3PO4＋5RE2O3      (2)

Ce2O3＋(1/2)O2（空气）=2CeO2                           （3）

在焙烧温度在670～870℃，CaO加入量为5%～45%的试验范围内，独居石的分解率随温度、CaO加入量、NaCl加入量的增加而增加。当焙烧温度为870℃，CaO、NaCl加入量均为45%时，独居石的分解率右达到78.39%。


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稀土的分类

1)轻稀土(又称铈组)：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

2)重稀土(又称钇组)：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。

稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。

镱(Yb) 1878年，查尔斯(Jean Charles)和马利格纳克(G.de Marignac)在"铒"中发现了新的稀土元素，这个元素由伊特必(Ytterby)命名为镱(Ytterbium)。

镱的主要用途有：

(1)作热屏蔽涂层材料。镱能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细小，均匀致密。

(2)作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成，并加入一定比例的锰，以便产生超磁致伸缩性。

(3)用于测定压力的镱元件，试验证明，镱元件在标定的压力范围内灵敏度高，同时为镱在压力测定应用方面开辟了一个新途径。

(4)磨牙空洞的树脂基填料，以替换过去普遍使用银汞合金。

(5)日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备工作，这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外，镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件(磁泡)添加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃添加剂等。

镱


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利用水相中某些组分在有机相中分配比的不同，选择性地进行分离和提纯稀土元素的过程。为稀土元素分离提纯的重要方法之一。由萃取剂和有机溶剂形成的连续有机相与含有被分离稀土元素的水相充分接触而又不相互溶混(即充分混合一澄清)，从而实现稀土组分在两相中不相等l浓度的分配达到稀土元素分离和提纯的目的。

稀土元素的溶剂萃取工艺过程包括萃取体系选择、萃取器和萃取方式选择、萃取分离工艺条件确定与萃取和反萃取过程实施、分离后各种溶液后处理等四部分(见溶剂革取)。萃取方式有单级与串级之分，为得到高纯度产品通常采用串级萃取方式。串级萃取又有错流、共流、逆流、分馏、回流等不同形式。20世纪70年代以来稀土的萃取分离以采用分馏萃取为主，辅以其他工艺。萃取剂、萃取体系及工艺条件的确定主要依据被分离的A、B二组分(或二元素)的分离系数βA/B的大小而定：

式中DA为A组分在两相的分配比；DB是B组分在两相的分配比，CA(0)、CA(a)为A组分在平衡的有机相和水相的浓度，CB(0)、CB(a)为B组分在平衡的有机相和水相的浓度。βA/B的大小表示A、B两组分分离效果的优劣，βA/B值越大分离效果越好，即萃取剂的选择性越高。若DA=DB，βA/B=1，则表明A、B二组分不能用该萃取体系分离，β的大小与稀土元素的原子序数以及萃取体系有关。

新萃取剂的应用以及萃取理论与工艺研究所取得的进展都有力地推动着稀土分离和提纯技术的发展。溶剂萃取技术已成为当前稀土元素分离和提纯的主要手段，用它已能从多种稀土组分的原料中分离提纯每一种稀土元素。串级萃取理论为萃取工艺提供了最优化设计的理论依据，已广泛应用于稀土萃取分离生产中。


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