稀土元素的存在和提炼
铜臭 / 2022-08-04
稀土元素即釔和網系元素皆以三价形态共生于自然界中，在地壳中的丰度依着原于序作有规律的变化。由图21-1可见，偶数
原子序的元案比奇数原子序的元案的相对丰度要大。稀士元素顺着离子半徑逐渐箱小的大序，可分为鈰组和釔组。鈰組元素的主要矿物有鈰硅石(Ce,Y,Pr…)₂Si₂O₇·H₂O, 褐帘石(Ca, Ce)₂(Al,Fe)₃Si₃O₁₂(O,OH)，独居石[又名磷鈰鑭矿， (Ce, La…)PO₄],氟碳酸鈰钢矿(Ce, La…)(CO₃)F。.釔组主要的主要矿物有硅鈹釔矿Y₂FeBe₂Si₂O₁₀，磷酸釔矿YPO₄和黑稀金矿(Y，Ce，Ca…)(Nb, Ta, Ti)₂O₆褐钇鈮矿Y(Nb,Ta)O₄。鈰组的矿物中也含少量的釔组元素，反之， 釔组的矿物中也含少量的鈰组元素。
独居石除含稀土元素外，还含釷，所以在提炼上是和提釷一起进行的。常用的提炼方法是硫酸法。将独居石矿砂和浓硫酸在250°C时加热数小时，发生下列作用:
2LnPO₄+3H₂SO₄→Ln₂(SO₄)₃+2H₃PO₄
ThSiO₄+2H₂SO₄→Th(SO₄)₂+SiO₂+2H₂O
这里用符号Ln代表稀土元素。然后用冷水理取得稀土元素和釷的硫酸盐水溶液，其中含有磷酸和过剩的硫酸。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盐。灼境草酸盐得氧化物，溶于硫酸轉化为硫酸盐。加苛性鈉生成氢氧化物沉淀。通氯可将鈰氧化为四价状态，而其他稀土元来进入溶液中。
2Ce(OH)₃+Cl₂+2H₂O=2Ce(OH)₄+2HCl
2Ln(OH)₃+3Cl₂=LnCl₃+Ln(CIO)₃+3H₂O
将鈰以外的稀土元素轉化为硫酸盐，在硫酸盐溶液中加固体硫酸鈉直至溶液程檢驗不再含釹时为止，此时鈰粗已生成难溶的复硫酸盐沉淀，而釔組則留在溶液中。进一步分离要用分级络晶法，分級沉淀法或离子交换法。
由稀土化合物制备金屬，主要用电解法，将稀土金局的无水氯化物和钢、鉀或鈣的氯化物相混以降低熔点用铁罐作阴极，石墨棒作阳极，在850°以上进行电解。稀土呈液态析出而沉在罐底，此液体易于取出。另法是用鈣还原无水氯化物，此法比較容易得到純净的金属。
稀土金属的提炼方法是多种多样的。处理独居石还有高温碱液法;分离釷有碳酸鈉法，使釷生成可溶性的复碳酸盐;分离鈰有高锰酸钾法。空气氧化法等。
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