稀土百科 | 溶剂萃取法分离稀土元素- 大数跨境

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2022-06-14

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由于稀土元素之间的物理和化学性质是十分相近的，采用一般的分级结晶、分步沉淀等化学方法，从稀土精矿分解所得到的混合稀土产品中分离提取出高纯度的单一的稀土元素是非常困难的。借助其他的物质与每一稀土元素化学作用的不同，增大稀土元素之间化学性质差别的方法都有利于稀土元素间的分离。

利用每一个稀土元素在两种不互溶的液相之间的不同分配，将混合稀土原料中的每一稀土元素逐一分离的方法称为稀土溶剂萃取分离法。溶剂萃取分离方法具有生产的产品纯度和收率高、化学试剂消耗少、生产环境好、生产过程连续进行、易于实现自动化控制等优点，是稀土分离工业应用十分广泛的工艺方法。

溶剂萃取法分离稀土元素中互不相溶的两相是由有机物质组成的有机相和水溶液组成的水相。有机相主要包括萃取剂、稀释剂，水相包括含有待萃取元素的水溶液（一般称为料液）、洗涤液、反萃液等水溶液。这些组成的作用分别介绍如下：

（1）萃取剂。萃取剂是能与被萃物生成一种不溶于水相而溶于有机相的萃合物，使被萃物与其他物质分离的有机试剂。萃取剂在室温下可以是液体，也可以是固体。用于稀土分离的萃取剂全部呈液体状态。按萃取剂与被萃取金属的络合方式不同，萃取剂可分为中性络合萃取剂、酸性络合萃取剂、胺类萃取剂、螯合萃取剂等。

（2）稀释剂。稀释剂是用于改善萃取剂的物理性能（减小密度、降低黏度、增加流动性）的惰性有机溶剂，其本身不参与萃取反应。可用作稀释剂的有煤油、正已烷、环已烷、苯、甲苯、醇类等，煤油是在工业上最常用的稀释剂。

（3）料液。料液是含有多种待分离元素的水溶液。如果溶液中含有元素A、B，A与萃取剂生成萃合物的能力大于B，则A称为易萃组分，B称为难萃组分。

（4）洗涤液。洗涤液是用于洗涤已萃取有A和少量B的有机相，使其中的B洗回到水相，A得到纯化的水溶液。

（5）反萃液。反萃液是使有机相中的被萃物质与萃取剂解离返回水相而使用的水溶液。

（6）添加剂。添加剂是在萃取生产中，有时为了控制第三相的生成所加入的有机或无机的添加物。

（7）络合剂。络合剂是为了提高有机相的萃取能力和分离效果而添加的化学试剂。此种试剂与金属离子形成的配合物难于被萃取的络合剂称为抑萃络合剂，反之称为助萃络合剂。

（8）盐析剂。盐析剂指溶于水相而不被萃取，又不与金属离子络合，但能促进萃合物的生成，从而有利于萃合物转入有机相的无机盐类。它除了能提高萃取分配比外，有时还能提高相邻稀土元素之间的分离系数，NH₄NO₃和LiNO₃是最常用的盐析剂。

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