稀土冶炼需要用到哪些化学物质?草酸、液碱、小苏打这些有么?还有其他的么?

【专家解说】：稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。 湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法，它是产业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法出产成品应用面广阔。 火法冶金工艺过程简朴，出产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温前提下出产。 1.稀土精矿的分解 稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必需通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经由溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或分离单一稀土的原料，这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。 分解稀土精矿有良多方法，总的来说可分为三类，即酸法、碱法和氯化分解。酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济公道等原则选择相宜的工艺流程。 碳酸稀土和氯化稀土的出产: 这是稀土产业中最主要的两种低级产品，一般地说，目前有两个主要工艺出产这两种产品。 一个工艺是浓硫酸焙烧工艺，即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。经由焙烧的矿用水浸出，则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液，称之为浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氢铵，则稀土呈碳酸盐沉淀下来，过滤后即得碳酸稀土。 另一种工艺叫烧碱法工艺，简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀，在高温下熔融反应，稀土精矿即被分解，稀土变为氢氧化稀土，把碱饼经水洗除去钠盐和多余的碱，然后把水洗过的氢氧化稀土再用盐酸溶解，稀土被溶解为氯化稀土溶液，调酸度除去杂质，过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。 2.稀土元素的分离 目前，除Pm以外的16个稀土元素都可提纯到6N(99.9999%)的纯度。由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提掏出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和难题的。其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是不乱的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似，分离提纯极为难题。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因此，在分离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必需考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。 现在稀土出产中采用的分离方法(湿法出产工艺)有:(1)分步法(分级结晶法、分级沉淀法和氧化还原法);(2)离子交换法;(3)溶剂萃取法。 (1)分步法 从1794年发现的钇(Y)到1905年发现的镥(Lu)为止，所有自然存在的稀土元素间的单一分离，还有居里夫妇发现的镭，都是用这种方法分离的。分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的差别来进行分离和提纯的。方法的操纵程序是:将含有两种稀土元素的化合物先以相宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液中一部门元素化合物析出来(结晶或沉淀)。析出物中，溶解度较小的稀土元素得到富集，溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。由于稀土元素之间的溶解度差别很小，必需重复操纵多次才能将这两种稀土元素分离开来，因而这是一件非常难题的工作。全部稀土元素的单一分离耗费了100多年，一次分离重复操纵竟达2万次，对于化学工作者而言，其艰辛的程度，可想而知。因此用这样的方法不能大量出产单一稀土。 (2)离子交换法 因为分步法不能大量出产单一稀土，因而稀土元素的研究工作也受到了阻碍，第二次世界大战后，美国原枪弹研制计划即所谓曼哈顿计划推动了稀土分离技术的发展，因稀土元素和铀、钍等放射性元素性质相似，为尽快推进原子能的研究，就将稀土作为其代用品加以利用。而且，为了分析原子核裂变产物中含有的稀土元素，并除去铀、钍中的稀土元素，研究成功了离子交换色层分析法(离子交换法)，进而用于稀土元素的分离。 离子交换色层法的原理是:首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合稀土吸附在柱子进口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下活动。活动的过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂上。就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边跟着淋洗液向柱子的出口端活动。因为稀土离子与络合剂形成的络合物的不乱性不同，因此各种稀土离子向下移动的速度不一样，亲和力大的稀土向下活动快，结果先到达出口端。 离子交换法的长处是一次操纵可以将多个元素加以分离。而且还能得到高纯度的产品。这种方法的缺点是不能连续处理，一次操纵周期花费时间长，还有树脂的再生、交换等所耗本钱高，因此，这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流分离方法上退下来，而被溶剂萃取法取代。但因为离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的凸起特点，目前，为制取超高纯单一稀土产品以及一些重稀土元素的分离，还需用离子交换色层法分离制取。 (3)溶剂萃取法 利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂液-液液萃取法，简称溶剂萃取法，它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质过程。 溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早。但近四十年来，因为原子能科学技术的发展，超纯物质及稀有元素出产的需要，溶剂萃取法在核燃料产业、稀有冶金等产业方面，得到了很大的发展。我国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面，均达到了很高的水平。 溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法比拟，具有分离效果好、出产能力大、便于快速连续出产、易于实现自动控制等一系列长处，因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。 溶剂萃取法的分离设备有混合澄清槽、离心萃取器等，提纯稀土所用的萃取剂有:以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204、P507，以胺为代表的阴离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高，与水不易分离。通常用煤油等溶剂将其稀释再用。 萃取工艺过程一般可分为三个主要阶段:萃取、洗涤、反萃取。 【所以稀土冶炼需要用到液碱，碳酸氢铵，苏打，硫酸等等】