稀土元素的存在和提煉
銅臭 / 2022-08-04
稀土元素即釔和網(wǎng)系元素皆以三價形態(tài)共生于自然界中，在地殼中的豐度依著原于序作有規(guī)律的變化。由圖21-1可見，偶數(shù)
原子序的元案比奇數(shù)原子序的元案的相對豐度要大。稀士元素順著離子半徑逐漸箱小的大序，可分為鈰組和釔組。鈰組元素的主要礦物有鈰硅石(Ce,Y,Pr…)?Si?O?·H?O, 褐簾石(Ca, Ce)?(Al,Fe)?Si?O??(O,OH)，獨居石[又名磷鈰鑭礦， (Ce, La…)PO?],氟碳酸鈰鋼礦(Ce, La…)(CO?)F。.釔組主要的主要礦物有硅鈹釔礦Y?FeBe?Si?O??，磷酸釔礦YPO?和黑稀金礦(Y，Ce，Ca…)(Nb, Ta, Ti)?O?褐釔鈮礦Y(Nb,Ta)O?。鈰組的礦物中也含少量的釔組元素，反之， 釔組的礦物中也含少量的鈰組元素。
獨居石除含稀土元素外，還含釷，所以在提煉上是和提釷一起進行的。常用的提煉方法是硫酸法。將獨居石礦砂和濃硫酸在250°C時加熱數(shù)小時，發(fā)生下列作用:
2LnPO?+3H?SO?→Ln?(SO?)?+2H?PO?
ThSiO?+2H?SO?→Th(SO?)?+SiO?+2H?O
這里用符號Ln代表稀土元素。然后用冷水理取得稀土元素和釷的硫酸鹽水溶液，其中含有磷酸和過剩的硫酸。小心稀釋溶液并合溶液部分中和，可以沉出焦磷酸釷。然后在溶液中加草酸，沉出稀土元素的草酸鹽。灼境草酸鹽得氧化物，溶于硫酸轉化為硫酸鹽。加苛性鈉生成氫氧化物沉淀。通氯可將鈰氧化為四價狀態(tài)，而其他稀土元來進入溶液中。
2Ce(OH)?+Cl?+2H?O=2Ce(OH)?+2HCl
2Ln(OH)?+3Cl?=LnCl?+Ln(CIO)?+3H?O
將鈰以外的稀土元素轉化為硫酸鹽，在硫酸鹽溶液中加固體硫酸鈉直至溶液程檢驗不再含釹時為止，此時鈰粗已生成難溶的復硫酸鹽沉淀，而釔組則留在溶液中。進一步分離要用分級絡晶法，分級沉淀法或離子交換法。
由稀土化合物制備金屬，主要用電解法，將稀土金局的無水氯化物和鋼、鉀或鈣的氯化物相混以降低熔點用鐵罐作陰極，石墨棒作陽極，在850°以上進行電解。稀土呈液態(tài)析出而沉在罐底，此液體易于取出。另法是用鈣還原無水氯化物，此法比較容易得到純凈的金屬。
稀土金屬的提煉方法是多種多樣的。處理獨居石還有高溫堿液法;分離釷有碳酸鈉法，使釷生成可溶性的復碳酸鹽;分離鈰有高錳酸鉀法。空氣氧化法等。
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