稀土市場是一個(gè)多元化的市場，它(tā)不隻是一個産品(pǐn)，而是15個稀❌土元素(su)和钇、钪及其各種(zhǒng)化合物從純度46%的(de)氯化物到99.9999%的單一(yī)稀土氧化物及稀(xī)土金屬，李🔞宗瑞快播🌈均具有多(duō)種多樣的用途💋。加(jia)上相關的化合物(wù)和混合物，産品不(bú)計其數。首先從最(zuì)初的礦石開采起(qǐ)，我們逐一介紹稀(xi)土的分離方法和(he)冶煉過程。

一、稀土(tǔ)選礦

　　選礦是利用(yòng)組成礦石的各種(zhong)礦物之間的物理(li)化學性質🚶‍♀️的差異(yì)，采用不同的選礦(kuang)方法，借助不同的(de)🐆選礦工藝，不同的(de)選🌈礦設備，把礦石(shi)中的有用礦物富(fu)集起來，除去有害(hài)雜🤟質，并使之與脈(mò)石礦物分離的機(jī)械加工過程。

　　當前(qián)我國和世界上其(qí)它國家開采出來(lái)的稀土礦石中，稀(xī)土氧化物含量隻(zhi)有百分之幾，甚至(zhi)有的更低，爲了滿(man)足冶煉的生産要(yao)求，在冶煉前經選(xuan)礦，将稀土礦物與(yǔ)脈石礦物和其它(ta)有用礦🌈物分開，以(yǐ)提高稀土氧化物(wu)的含量，得到能滿(mǎn)足稀土冶金要求(qiu)的稀土精礦。稀土(tǔ)礦的選🤞礦一般采(cǎi)用浮選法，并常輔(fu)以重選、磁選組成(chéng)多種組合的選礦(kuàng)工藝流程。

　　内蒙古(gǔ)白雲鄂博礦山的(de)稀土礦床，是鐵白(bai)雲石的㊙️碳酸岩型(xíng)🐉礦床，在主要成分(fèn)鐵礦中伴生稀土(tǔ)礦物（除氟碳铈礦(kuang)、獨居石外，還有數(shù)種含铌、稀土礦物(wu)）。采出的礦石中含(han)鐵30%左右，稀土氧化(huà)物約5%。在礦山先将(jiāng)

　　大礦石破碎後，用(yòng)火車運至包頭鋼(gāng)鐵集團公司的選(xuǎn)♌礦🧑🏾‍🤝‍🧑🏼廠。選礦廠的任(ren)務是将Fe2O3從33%提高到(dao)55%以上，先在錐⛱️形球(qiu)磨機🐇上磨🚶礦分🔞級(jí)，再💜用圓筒磁選機(ji)選得62～65%Fe2O3的一次鐵精(jīng)🤟礦。其尾礦繼續💋進(jin)行浮選與磁選，得(de)到含45%Fe2O3以上的二次(cì)鐵精礦。稀土富集(jí)在浮選泡沫中，品(pin)位達到10～15%。該富集物(wu)可用搖床選出REO含(hán)量爲30%的粗精礦，經(jing)選礦設備再處💋理(lǐ)後，可得到REO60%以上的(de)稀土精礦。

二、稀土(tu)冶煉方法

　　稀土冶(ye)煉方法有兩種，即(jí)濕法冶金和火法(fa)冶金。

　　濕法冶金屬(shǔ)化工冶金方式，全(quan)流程大多處于溶(rong)液、溶劑之中，如♊稀(xi)土精礦的分解、稀(xi)土氧化物、稀土化(huà)合物💜、單一稀土金(jīn)屬的分離和提取(qǔ)過程就是采用沉(chén)澱、結🈚晶、氧化還原(yuan)、溶劑萃取、離子交(jiāo)換等化學分離工(gōng)藝過程。現應用較(jiào)普遍的是有機溶(róng)劑萃取法，它是工(gong)業分離高純單一(yi)稀土元素的通用(yong)工藝。濕法冶金流(liú)程複雜，産品純度(dù)高，該法生産成品(pin)應用面廣闊。

　　火法(fǎ)冶金工藝過程簡(jian)單，生産率較高。稀(xī)土火法冶煉✌️主🥵要(yao)⛱️包括💋矽熱還原法(fǎ)制取稀土合金，熔(rong)鹽電解法制🌂取稀(xi)土金屬或合金，金(jin)屬熱還原法制取(qu)稀土合金等。火法(fa)冶金的共👣同特點(diǎn)🔆是在高溫條件下(xià)生産。

1．稀土精礦的(de)分解

　　稀土精礦中(zhōng)的稀土，一般呈難(nán)溶于水的碳酸鹽(yan)、氟化物、磷酸鹽、氧(yǎng)化物或矽酸鹽等(deng)形态。必須通過各(gè)種化學變化将稀(xi)土轉化🔞爲溶于水(shuǐ)或無機酸的化合(hé)物，經過溶解🐉、分離(lí)、淨🌈化、濃縮💞或灼燒(shao)等工序，制成各種(zhǒng)混合🔴稀土化合物(wu)如混合✂️稀土氯化(huà)物，作爲産㊙️品或分(fèn)離單一稀土的原(yuan)料，這樣的過程稱(chēng)爲稀土精礦分解(jiě)也稱爲前處理。

　　分(fen)解稀土精礦有很(hěn)多方法，總的來說(shuō)可分爲三類，即酸(suān)法、堿🐉法和氯化分(fèn)解。酸法分解又分(fèn)爲鹽酸分解、硫酸(suan)分解和氫氟☂️酸分(fèn)解法等。堿法分解(jie)又分爲氫氧化鈉(nà)分解或氫氧化鈉(na)熔融或蘇打焙燒(shao)法等。一般根據精(jīng)礦的類型、品位特(tè)點、産品方案、便于(yu)非稀土元素的回(hui)收與綜合利用、利(lì)于勞動衛生與環(huán)🏃🏻‍♂️境保護、經濟合理(li)等原則選擇适宜(yí)的工藝流程。

　　碳酸(suān)稀土和氯化稀土(tǔ)的生産：

　　這是稀土(tu)工業中最主要的(de)兩種初級産品，一(yi)般地說☎️，目前有🏃🏻‍♂️兩(liǎng)🎯個主要工藝生産(chan)這兩種産品。

　　一個(gè)工藝是濃硫酸焙(bei)燒工藝，即把稀土(tǔ)精礦與硫酸混✉️合(hé)在回💔轉窯中焙燒(shao)。經過焙燒的礦用(yong)水浸出，則可溶性(xing)的稀🐆土硫酸鹽就(jiu)進入水溶液，稱之(zhi)爲浸出液。然後往(wǎng)浸出液中加入碳(tan)🏃‍♂️酸氫铵🧡，則稀土呈(cheng)碳酸鹽沉澱下來(lái)，過濾後即得碳酸(suan)稀土。

　　另一種工藝(yì)叫燒堿法工藝，簡(jian)稱堿法工藝。一般(ban)是将60%的稀土精礦(kuàng)與濃堿液攪勻，在(zài)高溫下熔融反應(ying)，稀土🥰精礦即被分(fen)解，稀土👄變爲氫氧(yang)化稀土，把堿餅經(jing)水洗🆚除去鈉鹽和(hé)多餘的堿，然後把(bǎ)水洗過的氫氧化(hua)稀土🐪再用鹽酸溶(rong)解，稀土被溶解爲(wei)♍氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質，過(guò)濾後的氯化稀土(tu)溶液經濃縮結晶(jing)即制得固體的氯(lǜ)化稀土。

2．稀土元素(sù)的分離

　　目前，除Pm以(yi)外的16個稀土元素(su)都可提純到6N（99.9999%）的純(chun)度。由🧑🏾‍🤝‍🧑🏼稀土精👣礦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻分(fen)解後所得到的混(hùn)合稀土化合物中(zhong)，分❓離提取出單一(yī)純稀土元素，在化(hua)學工藝上是比較(jiào)複雜和📧困難的。其(qí)主要原因有二個(gè)，一🍉是镧系元素之(zhī)間的物理性質和(he)化學性質十分相(xiàng)似，多數稀土離子(zǐ)半徑居于相鄰兩(liang)元素之間，非常相(xiàng)近，在水溶🙇‍♀️液中都(dōu)是穩定的三價态(tai)。稀土離子與水的(de)親和力🐪大，因受水(shui)⭐合物的保護，其💛化(huà)學性質非常相似(sì)，分離提純極爲困(kùn)難。二是☂️稀土精礦(kuang)分解後所得到的(de)混合稀土化🔴合物(wù)中伴生的雜質元(yuán)素較多（如鈾🌏、钍、铌(ní)、钽、钛、锆、鐵、鈣、矽、氟(fú)、磷等）。因此，在分離(li)稀土元素的工藝(yì)流程中，不🔞但要考(kao)慮這十幾個化學(xué)性質極其相近的(de)⛹🏻‍♀️稀土元素之間的(de)分❓離，而且還必須(xū)考慮稀土元素同(tóng)伴生的雜質元素(su)之間的分離。
 
　　現在(zai)稀土生産中采用(yong)的分離方法（濕法(fa)生産工藝）有：（1）分步(bu)法（分級結晶法、分(fen)級沉澱法和氧化(hua)還原法）；（2）離子交換(huan)🙇🏻法；（3）溶劑萃取法。

（1）分(fèn)步法

　　從1794年發現的(de)钇（Y）到1905年發現的镥(lu)（Lu）爲止，所有天然存(cun)在的稀土元素間(jian)的單一分離，還有(you)居裏夫婦發現的(de)鐳，都是用這種方(fang)法分離的。分步法(fa)是利用化合物🆚在(zai)溶劑中溶解的難(nan)易程度（溶解度）上(shàng)的差别來進行分(fèn)離和🈲提純的。方法(fǎ)的操作程序是：将(jiāng)含有兩種㊙️稀土元(yuán)素的化合物先以(yi)适宜的溶劑🏃🏻溶解(jiě)後，加熱👌濃縮，溶液(yè)中一部分元素化(huà)合物析出來（結晶(jing)或沉澱）。析出物中(zhōng)，溶解🥰度較小的稀(xī)土元素得到富集(ji)，溶解度較大點的(de)稀土元素在溶液(yè)中也得到富集。因(yīn)爲稀土元素之間(jiān)的溶解度差别很(hěn)小，必須重複操作(zuo)多次才能将這兩(liang)種稀土元素分離(lí)開來，因而這🚶是一(yī)件非常困難的工(gōng)作。全部稀土元素(su)的單一分離耗費(fei)了100多年，一次分離(li)重複🤩操作竟達2萬(wan)次，對于化學工作(zuò)者而言，其艱辛的(de)程度，可想💯而❌知。因(yin)此用這樣的方法(fǎ)不能大量生産單(dan)一稀土。

（2）離子交換(huàn)法

　　由于分步法不(bu)能大量生産單一(yi)稀土，因而稀土元(yuán)素的研究工作也(ye)受到了阻礙，第二(èr)次世界大戰後，美(mei)國🧡原子彈研🐇制計(jì)劃即所謂曼哈頓(dun)計劃推動了稀土(tǔ)分❌離技術🏃🏻的發展(zhǎn)，因稀土元素和鈾(you)、钍等放射性元素(su)性質相似，爲盡快(kuài)推進原子能的研(yan)究，就将🚶稀土作爲(wèi)其代用品加以利(lì)用。而且，爲♉了分析(xi)原子核裂變産物(wù)中含有的稀土元(yuán)素，并除去鈾、钍中(zhōng)的稀土元素，研究(jiu)成☎️功了離子交換(huan)色層分析法（離子(zi)交🏃‍♀️換法），進而用于(yu)稀土元素的分離(li)。

　　離子交換色層法(fǎ)的原理是：首先将(jiāng)陽離子交換樹🔞脂(zhi)❄️填充于柱子内，再(zai)将待分離的混合(hé)稀土吸附在柱子(zi)入口處的那一端(duān)，然💃後讓淋洗液從(cóng)上到下流經柱子(zǐ)。形成了絡合物的(de)稀土就脫離離子(zi)交換樹脂而随淋(lin)洗液一起向下流(liú)動。流動的過💞程中(zhōng)稀土✊絡合物分解(jiě)，再吸附于樹脂上(shang)。就這樣，稀土離子(zi)一邊吸附、脫離🔆樹(shu)脂，一邊随着淋洗(xǐ)液向柱子的🐪出口(kǒu)端流動。由☔于稀土(tǔ)離子與絡合劑形(xing)成的絡合物的穩(wen)定性不同，因此各(gè)㊙️種稀土離子向下(xià)🚶移動的速度❗不一(yī)樣，親和力大的稀(xi)土向下流動快，結(jié)果先到達🏒出口端(duan)。
　
　　離子交換法的優(yōu)點是一次操作可(kě)以将多個元素加(jiā)以分離。而🌍且還能(néng)得到高純度的産(chǎn)品。這種方法的缺(quē)點是不能連續處(chù)理🈲，一次操作周期(qi)花費時間📐長，還有(you)樹脂的再生、交換(huàn)等所耗成本高，因(yin)此，這種曾經是分(fen)✨離大量稀🧑🏽‍🤝‍🧑🏻土的主(zhǔ)要👌方法已從主流(liu)分離方法上退下(xia)🐕來，而被溶劑萃取(qǔ)法取代。但由于離(li)子❗交換色層法具(jù)有獲得高純度單(dan)一稀土産品的突(tū)🈚出特點，目前，爲制(zhi)取超高純單一稀(xi)土産品以及一♉些(xiē)🌈重稀土元素的分(fèn)💞離，還需用離子交(jiao)換色層法分離制(zhi)取。

（3）溶劑萃取法

　　利(lì)用有機溶劑從與(yǔ)其不相混溶的水(shuǐ)溶液中把被萃取(qu)物提取分離出來(lái)的方法稱之爲有(you)機溶劑液✏️—液液萃(cui)取法，簡稱溶🔅劑萃(cuì)取法，它是一種把(bǎ)物質從一個液相(xiàng)轉移到另一❓個液(ye)相的傳質過程。

　　溶(rong)劑萃取法在石油(yóu)化工、有機化學、藥(yao)物化學和分析化(huà)💞學方面應用較早(zǎo)。但近四十年來，由(you)于原子能👉科學技(jì)術的發展，超🚩純物(wù)質及稀有元素生(shēng)産的需要，溶劑萃(cui)取法在核燃料工(gong)業、稀有冶金等工(gong)業方面，得到了很(hen)大的發展。我國在(zai)萃取理論的研究(jiu)、新型萃取劑的合(hé)成與應用和稀土(tu)元素分離的萃取(qu)工藝流程等方面(miàn)，均達到了很🈲高的(de)水平。

　　溶劑萃取法(fa)其萃取過程與分(fèn)級沉澱、分級結晶(jing)、離子交🌈換等分離(lí)方法相比，具有分(fèn)離效果好、生産能(néng)力大、便于快速連(lian)續㊙️生産🈚、易于實現(xian)自動控制等一系(xi)列優點，因而逐漸(jiàn)變成分離大量稀(xi)土的主要方法。

　　溶(róng)劑萃取法的分離(li)設備有混合澄清(qīng)槽、離心萃取器等(děng)，提純稀💔土所用的(de)萃取劑有：以酸性(xìng)磷酸酯爲代表的(de)陽離子萃取劑如(rú)P204、P507，以胺爲代表的陰(yin)離子交💰換液N1923和以(yi)TBP、P350等中性磷酸酯爲(wèi)代表的溶劑萃取(qu)劑三種。這些萃取(qǔ)劑的粘☂️度與比重(zhòng)都很高，與水不易(yì)分離。通常用煤🎯油(yóu)等溶劑将其稀釋(shì)再用。

　　萃取工藝過(guò)程一般可分爲三(san)個主要階段：萃取(qu)、洗滌、反萃取。

3．稀土(tǔ)金屬的制備

　　稀土(tǔ)金屬的生産又叫(jiao)稀土火法冶金生(shēng)産。稀土金屬一般(bān)⛷️分🔞爲混合稀土金(jīn)屬和單一稀土金(jīn)屬。混合稀土金屬(shǔ)的組😘成與礦石中(zhong)原有的稀土成份(fèn)接近，單一金屬是(shì)各稀土分離精制(zhi)的金屬。以稀土氧(yang)化物（除钐、铕、镱及(ji)铥的🤩氧化物外🏃）爲(wei)原料用🙇🏻一般冶金(jin)方法很難還☂️原成(chéng)單一金屬，因其生(sheng)成熱很大、穩定性(xìng)高。因此目前生産(chan)稀土金屬常用的(de)原料是它們🔴的氯(lǜ)化物和氟化物。

（1）熔(róng)鹽電解法

　　工業上(shang)大批量生産混合(hé)稀土金屬一般使(shǐ)用熔鹽電解法。這(zhè)✂️一方法是把稀土(tu)氯化物等稀土化(hua)合物加熱熔融，然(rán)後💞進行電解，在陰(yīn)極上析出稀土金(jin)屬。電解法有氯化(huà)物電解和氧化物(wu)電解兩種方法。單(dan)一稀土金✨屬的制(zhì)備方法因元素不(bu)同而異。钐、铕、镱、铥(diū)因蒸氣壓高，不适(shi)于電解法制備，而(er)使用還原蒸☀️餾法(fǎ)。其它元素可用電(diàn)解法或金屬熱還(hai)原法制備🌏。

　　氯化物(wu)電解是生産金屬(shǔ)最普通的方法，特(te)别是混合稀土金(jin)🤞屬工藝簡單，成本(ben)便宜，投資小，但最(zuì)大缺點是氯氣😘放(fang)出，污染環境。

　　氧化(huà)物電解沒有有害(hai)氣體放出，但成本(běn)稍高些，一般生産(chan)價格較高的單一(yi)稀土如钕、镨等都(dou)用氧化物電🏃‍♀️解。

（2）真(zhēn)空熱還原法

　　電解(jiě)法隻能制備一般(ban)工業級的稀土金(jīn)屬，如要制🐪備雜質(zhì)較低，純度高的金(jīn)屬，一般用真空熱(re)還原的方法來制(zhi)取。一般是把稀土(tu)氧化物先制成氟(fu)化稀土，在真空感(gǎn)應爐内用金屬鈣(gài)進行還原，制得粗(cu)金屬，然後再經過(guò)重熔✉️和蒸餾獲得(de)較純的金屬，這一(yi)💞方法可以生産所(suǒ)有的單一稀土金(jīn)屬🔞，但钐、铕、镱、铥🏃🏻‍♂️不(bu)能用這種方法。

　　钐(shān)、铕、镱、铥與鈣的氧(yǎng)化還原電位僅使(shi)氟化稀土産🔅生💰部(bù)分⛱️還原。一般制備(bèi)這些金屬，是利用(yòng)這些金屬的高蒸(zheng)汽壓和镧金㊙️屬的(de)低蒸氣壓的原理(li)，将這四種稀土的(de)氧化物與镧金屬(shǔ)的🚶‍♀️碎屑混合壓塊(kuai)，在真空爐中進行(hang)還原，镧比較活潑(po)，钐、铕、镱、铥🙇🏻被镧還(hai)原♋成金屬後收集(jí)在冷凝器上，與渣(zhā)很容🐅易分開。

三、稀(xī)土産品的分類方(fāng)法

　　稀土的産品種(zhǒng)類很多。按加工深(shēn)度，我們将其分爲(wei)選冶産品和應用(yong)産品。前者指稀土(tǔ)礦山和冶煉企業(ye)生🚶‍♀️産的稀土精礦(kuàng)、單一🔞和混合的稀(xi)土氧化物、金屬及(ji)其合金、單一及混(hùn)合稀土鹽類等，共(gong)計300多個品種、500多個(ge)規格。後者指一切(qiē)含稀土的制成品(pǐn)，如稀土🏃🏻永磁體、稀(xī)土熒光粉、稀土✂️抛(pāo)光粉、稀土微肥、稀(xi)土激光晶體、稀土(tǔ)貯氫材料等。目前(qián)🏃‍♂️沒有統一的分類(lèi)法，也沒有統一的(de)叫法，界限也不明(ming)确，大家熟悉的叫(jiào)法💘；礦産品，初級産(chan)品✉️（或粗産品）稱上(shang)遊産品；深加工🧑🏾‍🤝‍🧑🏼産(chan)品（或叫單一産品(pǐn)、高純産品🙇🏻）稱中遊(yóu)産品；應用材料和(he)應用産品（或💯器件(jian)）稱下遊産品。其中(zhōng)單一稀土㊙️氧化物(wù)、稀土金屬、混合稀(xī)❤️土氧化物、混合稀(xi)土金屬✍️主要用途(tu)見表1。

稀土産品用(yòng)途一覽表

單一稀(xi)土氧化物	混合稀(xi)土氧化物	單一稀(xi)土金屬	混合稀土(tu)金屬
La2 O3 :光學玻璃、陶(tao)瓷電容器、催化劑(ji)、熱電子發射體等(deng)。 Ce2 O3 :玻璃脫色劑、催化(hua)劑、光學玻璃、抛光(guang)粉等。 Pr2 O3 :顔料、永磁體(ti)、催化劑等。 Nd2 O3 :永磁體(ti)、玻璃添加劑、陶瓷(cí)電容器、激光器等(deng)。 Sm2 O3 :永磁體、陶瓷電容(rong)器、催化劑。 Eu2 O3 :紅色熒(ying)光粉、原子反應堆(dui)控制材料等。 Gd2 O3 :原子(zǐ)反應堆控制材料(liào)、GGG磁光材料、磁緻冷(leng)材料、光學玻璃🔞。 Tb4 O7 :高(gāo)顯色燈、磁光存儲(chǔ)材料、磁緻伸縮材(cái)料。 Dy2 O3 :永磁體、磁緻冷(leng)材料等。 Ho2 O3 :顔料、激光(guang)器等。 Er2 O3 :光學玻璃、半(bàn)導體、光導纖維。 Tm2 O3 :激(jī)光器等。	抛光粉   平(píng)闆玻璃、電視顯像(xiàng)管、照相機鏡頭、眼(yǎn)鏡片等。 催化劑 石(shi)油裂化催化。	钇：耐(nai)熱鋼添加劑、電子(zǐ)材料、核反應堆材(cai)料、鋁導線。 镧：貯氫(qīng)合金、電子射線源(yuán)、吸氣劑、鋁合金。 镨(pu)：永磁合金、磁緻冷(leng)合金。 钕：永磁合金(jīn)、磁光存貯材料 钐(shan)：永磁合金等。 铈：火(huo)石合金、冶金添加(jia)劑。 钆：原子能、磁緻(zhi)冷材料、磁光存貯(zhù)材料。   镝：永磁合金(jin)、磁光存貯材料、磁(cí)緻冷、磁緻伸縮材(cai)料。   铥：磁緻伸縮材(cai)料等。 铽：磁緻伸縮(suo)材料、磁光存貯材(cai)料。	發火合金、鋼鐵(tiě)和有色金屬的添(tiān)加劑、貯氫合金等(deng)。