稀土市場是一(yī)個多元化的市(shì)場，它不隻是一(yī)個産品，而是15個(gè)稀👣土元素和钇(yǐ)、钪及其各種化(hua)合物從純💘度46%的(de)氯化物到99.9999%的單(dān)一稀土氧化物(wu)及稀土金屬，均(jun1)具有多種多樣(yàng)🌈的用途📱。加上相(xiang)關的化合物和(hé)混合物，産品不(bu)計其數。首先從(cong)最初的礦石開(kāi)采起，我們逐一(yi)介紹稀土的分(fèn)離方法和冶煉(lian)過程。

一、稀土選(xuǎn)礦

　　選礦是利用(yong)組成礦石的各(ge)種礦物之間的(de)物理化👌學性♈質(zhi)的差異，采用不(bú)同的選礦方法(fa)，借助不同的選(xuǎn)礦❄️工藝💜，不同的(de)選😄礦設🐆備，把礦(kuàng)石中的有用礦(kuang)物富集起來，除(chú)去有害雜質，并(bing)使☂️之與脈石礦(kuang)物分離的機械(xiè)加工過程。

　　當前(qian)我國和世界上(shang)其它國家開采(cai)出來的稀土礦(kuàng)石中，稀土氧化(hua)物含量隻有百(bai)分之幾，甚至有(you)的更低，爲了滿(mǎn)足冶煉的生産(chǎn)要求，在冶煉前(qian)經選礦，将稀土(tǔ)礦物與脈石礦(kuàng)物和其它有用(yòng)礦物分開，以提(ti)高稀土氧🈲化物(wù)的含量，得到能(neng)滿足稀土冶金(jīn)要求💁的稀土精(jīng)礦。稀土礦的選(xuan)礦一般采用浮(fu)選法，并常👣輔以(yi)重選、磁選組成(cheng)多種組合的選(xuǎn)礦工藝流🎯程。

　　内(nèi)蒙古白雲鄂博(bo)礦山的稀土礦(kuàng)床，是鐵白雲石(shí)的碳酸岩型礦(kuang)床，在主要成分(fen)鐵礦中伴生稀(xi)土礦物（除氟碳(tàn)铈礦、獨居石外(wai)，還有數種含铌(ni)、稀土礦物）。采🈲出(chu)的礦❤️石中含鐵(tiě)30%左右✨，稀土氧化(huà)物約5%。在礦山先(xian)将

　　大礦石破碎(sui)後，用火車運至(zhi)包頭鋼鐵集團(tuan)公司的選礦廠(chǎng)。選礦廠的任務(wu)是将Fe2O3從33%提高到(dào)55%以上，先在錐形(xíng)球磨機上磨礦(kuang)分級，再💚用圓筒(tǒng)磁選機選得62～65%Fe2O3的(de)一次鐵精㊙️礦。其(qi)尾礦繼續進行(hang)浮選與磁選，得(de)到含45%Fe2O3以上的二(er)次鐵精礦。稀土(tu)富集在浮選泡(pao)沫中，品位達到(dào)10～15%。該富集物可用(yòng)搖床選出REO含量(liang)爲30%的粗精礦，經(jīng)選礦設備再處(chu)理後，可得到REO60%以(yǐ)上的稀土精礦(kuang)。

二、稀土冶煉方(fang)法

　　稀土冶煉方(fāng)法有兩種，即濕(shī)法冶金和火法(fǎ)冶金。

　　濕法冶金(jin)屬化工冶金方(fang)式，全流程大多(duō)處于溶液、溶劑(jì)之中，如🌐稀土精(jīng)礦的分解、稀土(tu)氧化物、稀土化(huà)合物、單一稀土(tu)🌍金屬的分離和(he)提取過程就是(shi)采用沉澱、結晶(jīng)、氧化還原、溶劑(jì)萃取、離子交換(huàn)等化學分離工(gōng)藝過程。現應用(yong)較普遍的是有(you)機溶劑萃取法(fǎ)♈，它是工業分離(li)高純單一稀土(tu)元素的通用工(gong)藝。濕法冶金流(liú)程複雜，産品純(chún)度高，該法生産(chan)成品應用面廣(guang)闊。

　　火法冶金工(gong)藝過程簡單，生(sheng)産率較高。稀土(tǔ)火法冶煉主要(yao)包括矽熱還原(yuan)法制取稀土合(hé)金，熔鹽電解⁉️法(fǎ)制取稀土金屬(shǔ)或合金，金屬熱(re)還原法制取稀(xi)土💜合金等❄️。火法(fa)冶金的共同特(tè)點是在高溫條(tiáo)件下生産。

1．稀土(tu)精礦的分解

　　稀(xi)土精礦中的稀(xī)土，一般呈難溶(rong)于水的碳酸鹽(yán)、氟化物、磷酸鹽(yán)、氧化物或矽酸(suān)鹽等形态。必須(xu)通過各種化學(xue)變化将稀土轉(zhuǎn)化爲溶于水或(huò)無機酸的化🤩合(he)物，經過溶解、分(fen)離、淨🔆化、濃縮或(huo)灼燒等工序，制(zhi)成各種混合稀(xi)土化合物如混(hun)合稀土氯化🌈物(wù)，作爲産🤩品或分(fèn)離單一稀土的(de)原料，這樣的過(guò)程稱爲稀土精(jīng)礦分解也💋稱爲(wei)前處理。

　　分解稀(xi)土精礦有很多(duō)方法，總的來說(shuō)可分爲三類，即(jí)🤞酸法、堿法和氯(lü)化分解。酸法分(fèn)解又分爲鹽酸(suān)分解、硫酸分♈解(jiě)和氫氟酸分解(jie)法等。堿法分解(jie)又分爲💘氫氧化(hua)鈉分解或氫氧(yǎng)化鈉熔融或蘇(sū)打焙燒法等。一(yi)般根據⭐精礦的(de)類型、品位特點(dian)、産品方👈案、便于(yu)非稀土元素的(de)回收與綜合利(li)用、利于勞👨‍❤️‍👨動衛(wei)生與環☀️境保護(hu)、經濟合理等原(yuan)則選擇🔞适宜的(de)工藝流程。

　　碳酸(suān)稀土和氯化稀(xī)土的生産：

　　這是(shì)稀土工業中最(zuì)主要的兩種初(chu)級産品，一般地(di)說，目前有兩個(gè)主要工藝生産(chan)這兩種産品。

　　一(yī)個工藝是濃硫(liu)酸焙燒工藝，即(jí)把稀土精礦與(yǔ)硫☁️酸混合在回(hui)轉窯中焙燒。經(jīng)過焙燒的礦用(yong)水浸出👄，則可溶(rong)性的稀土硫酸(suan)鹽就進入水溶(róng)液，稱之爲浸出(chū)液。然後往浸出(chu)液中加入碳酸(suan)氫铵，則稀土呈(cheng)碳酸鹽沉澱下(xia)來，過濾後即得(de)碳☀️酸稀土。

　　另一(yī)種工藝叫燒堿(jian)法工藝，簡稱堿(jian)法工藝。一般是(shì)将⛹🏻‍♀️60%的㊙️稀🤞土精礦(kuàng)與濃堿液攪勻(yún)，在高溫下熔融(rong)反應，稀土💛精礦(kuàng)😄即被分解，稀土(tu)變爲氫氧化稀(xi)土，把堿餅經水(shuǐ)洗除去鈉鹽和(he)多💜餘的堿，然後(hòu)把水洗過的氫(qīng)氧化稀土再用(yong)鹽酸溶解，稀土(tǔ)🌈被溶解爲🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氯化(hua)稀土溶液，調酸(suan)度除去雜質，過(guò)🔞濾後的氯化💔稀(xī)土溶液經濃縮(suo)結晶即🔞制得固(gù)體的氯化稀土(tu)。

2．稀土元素的分(fen)離

　　目前，除Pm以外(wài)的16個稀土元素(sù)都可提純到6N（99.9999%）的(de)純度。由稀土精(jīng)礦分解後所得(de)到的混合稀土(tǔ)化合物中，分離(lí)提💯取出單一🔞純(chún)稀☎️土元素，在化(hua)學工藝上是比(bi)較複雜和🍓困難(nán)的。其主要原因(yin)有二個，一是镧(lan)系元素之間的(de)物理性質和化(huà)學性質十分相(xiang)似，多數稀土👅離(lí)子半徑居于相(xiàng)鄰兩元素之間(jiān)，非常相近，在水(shuǐ)溶✨液中都是穩(wěn)🏃定的三價态。稀(xī)土🔆離子與水的(de)親和力大，因受(shou)水合物的保護(hù)，其❌化學性質🏒非(fei)常相似，分離提(ti)純極爲困難。二(èr)是🐆稀土精礦分(fen)解後所得到的(de)混合稀土化合(he)物中伴生的雜(zá)質元素較多（如(ru)鈾、钍、铌、钽、钛、锆(gào)、鐵、鈣、矽、氟、磷等(deng)）。因此，在分離稀(xi)土元素的工藝(yi)流程中，不但要(yào)考慮這⛷️十幾個(gè)化學性質極其(qi)相近的🐅稀土元(yuán)素之間的分離(li)，而且還必須考(kao)慮稀土♻️元素同(tong)伴生的雜質元(yuan)素之間的分離(li)💃。
 
　　現在稀土生産(chǎn)中采用的分離(li)方法（濕法生産(chǎn)工藝）有：（1）分步法(fa)（分級結晶法、分(fèn)級沉澱法和氧(yang)化還原法）；（2）離子(zǐ)交換法；（3）溶劑萃(cui)取法。

（1）分步法

　　從(cóng)1794年發現的钇（Y）到(dao)1905年發現的镥（Lu）爲(wei)止，所有天然存(cún)在⛹🏻‍♀️的稀土元素(sù)間的單一分離(lí)，還有居裏夫婦(fù)發現的鐳，都是(shì)用這種方法分(fen)離💯的。分步法是(shì)利用化合物在(zai)溶劑中溶解的(de)難易程度（溶解(jiě)度）上🈲的差别來(lai)進行分離和提(tí)純的。方法的操(cāo)作程序是：将含(hán)有兩種稀土元(yuán)素的化合物先(xiān)以适宜的溶劑(jì)溶解後，加熱濃(nong)縮，溶液中🔴一部(bu)分元素化合物(wu)析出來（結晶或(huo)沉澱）。析出物中(zhōng)，溶解度較小的(de)稀土元素得到(dào)富集，溶解度較(jiào)大點的稀土元(yuan)素在溶液中也(yě)得到富集。因爲(wèi)稀土元素之間(jian)的溶解度差别(bie)很小，必須重複(fú)操作多次才能(néng)将這兩種稀土(tǔ)元素分離開來(lái)，因而這是一件(jian)非常困難的工(gōng)作。全部稀土元(yuán)素的單一分⁉️離(li)耗費了100多年，一(yi)次分離重複操(cāo)作竟達2萬次，對(dui)于📞化學工作者(zhe)而言，其艱辛的(de)程度，可想而知(zhī)。因此用這樣的(de)方法不能大量(liang)生産單一稀土(tu)。

（2）離子交換法

　　由(you)于分步法不能(neng)大量生産單一(yi)稀土，因而稀土(tu)元🤟素的研究工(gong)作也受到了阻(zu)礙，第二次世界(jie)大戰後🥰，美國原(yuán)子彈研制計劃(hua)即所謂曼哈頓(dun)計劃推動了💛稀(xī)土分✏️離技術的(de)發展⭐，因稀土🥰元(yuán)素和🌈鈾、钍等放(fang)射性元素性質(zhi)相似，爲盡快推(tui)進🐅原子能的🙇🏻研(yan)究，就将💚稀土作(zuò)爲其🧑🏽‍🤝‍🧑🏻代用品加(jia)以利用。而且，爲(wèi)了分析原子💯核(he)裂變産物中✉️含(han)有的稀土元素(sù)，并除去鈾、钍中(zhong)的稀土元素，研(yán)究成功了離子(zi)交換色層分析(xī)法（離子交換法(fa)），進而用于稀土(tǔ)元素的分離。

　　離(lí)子交換色層法(fǎ)的原理是：首先(xian)将陽離子交換(huan)樹脂填充于柱(zhù)🆚子内，再将待分(fen)離的混合稀土(tu)吸附在👣柱子入(ru)口處的那一🌈端(duān)，然後讓淋洗液(yè)從上到下流經(jīng)柱子。形成了絡(luò)合物的稀土就(jiu)脫離離子交換(huan)樹脂而随淋洗(xi)液一起向下流(liú)動💰。流動的過程(chéng)中稀土絡合物(wù)分解💋，再吸附于(yu)樹❓脂上。就這樣(yàng)，稀土離子一邊(biān)吸附、脫離樹脂(zhī)，一邊随着淋洗(xǐ)液向柱子的出(chū)口端流動。由于(yu)稀土😘離子與絡(luo)合劑形成的絡(luo)合物的穩定性(xing)不同，因此各種(zhǒng)稀土離子向下(xià)移㊙️動的速度不(bu)一樣，親和力大(dà)的稀👉土向下流(liú)動快，結果先到(dào)達💛出口端。
　
　　離子(zi)交換法的優點(dian)是一次操作可(ke)以将多個元素(sù)加以分離。而且(qiě)還能得到高純(chún)度的産品。這種(zhǒng)方法的缺點是(shì)不能連續處理(li)，一次操作周期(qī)花費時間長，還(hai)有⭐樹脂的再生(shēng)、交🧑🏾‍🤝‍🧑🏼換等所耗成(cheng)本高，因此，這種(zhong)曾經是分離大(da)量稀土的主要(yao)方法已從主流(liu)分離方法上退(tui)下來，而被溶劑(ji)萃取法取代🔱。但(dan)由于離子🈲交換(huan)色層法具有獲(huò)得高純度單一(yi)稀土産品的突(tū)出特點，目前，爲(wei)制取超高純單(dān)一稀土産品以(yi)及一些🚶重稀土(tu)元素的分離，還(hái)需用離子交⛱️換(huan)色層法分🌏離制(zhi)取。

（3）溶劑萃取法(fa)

　　利用有機溶劑(ji)從與其不相混(hùn)溶的水溶液中(zhong)把被🔞萃取物提(tí)取分離出來的(de)方法稱之爲有(you)機溶劑液㊙️—液液(ye)萃取法，簡稱溶(rong)☂️劑萃取法，它是(shi)一種把物質從(cóng)一個液相轉移(yí)到另一個液相(xiàng)的傳質過程。

　　溶(róng)劑萃取法在石(shi)油化工、有機化(huà)學、藥物化學和(he)分析化👈學😘方👨‍❤️‍👨面(miàn)🈲應用較早。但近(jin)四十年來，由于(yú)原子能科學技(jì)術的發展，超㊙️純(chún)物質及稀有元(yuan)素生産的需要(yào)，溶劑萃取法📱在(zài)核燃㊙️料工業、稀(xi)有冶金等工業(ye)方面，得到了很(hěn)大的發展。我國(guo)在萃取理論🔞的(de)研究、新型萃取(qǔ)劑的合成與應(yīng)用❄️和稀土元素(su)🤟分離的萃取工(gong)藝流程等🌈方面(mian)，均達到了很高(gao)的水平。

　　溶劑萃(cui)取法其萃取過(guo)程與分級沉澱(dian)、分級結晶、離子(zǐ)交換👨‍❤️‍👨等分💛離方(fang)法相比，具有分(fen)離效果好、生産(chan)能力大、便于快(kuai)速連續🙇‍♀️生産、易(yì)于實現自動控(kòng)制等一系列優(you)點，因而逐漸變(biàn)👉成分離🌏大量稀(xī)🌐土的主要方法(fa)。

　　溶劑萃取法的(de)分離設備有混(hun)合澄清槽、離心(xin)萃取器等😄，提✂️純(chun)稀土所用的萃(cuì)取劑有：以酸性(xing)磷酸酯爲代表(biao)的陽離子萃取(qu)劑如P204、P507，以胺爲代(dài)表的陰離子交(jiao)換液N1923和以TBP、P350等中(zhong)性磷酸酯爲代(dài)表的溶劑萃取(qu)劑三種。這些萃(cui)取劑的粘度與(yǔ)比重都很高，與(yu)⭕水不易分離。通(tong)常用煤油等溶(rong)劑将㊙️其稀釋再(zài)用。

　　萃取工藝過(guo)程一般可分爲(wèi)三個主要階段(duan)：萃取、洗滌、反萃(cui)取❌。

3．稀土金屬的(de)制備

　　稀土金屬(shu)的生産又叫稀(xi)土火法冶金生(shēng)産。稀土金屬一(yī)般分☁️爲混合稀(xi)土金屬和單一(yī)稀土金屬。混合(hé)稀土金屬的組(zǔ)成與礦石中原(yuán)有的稀土成份(fen)接近，單一金屬(shǔ)是各♋稀土分離(li)精制的金屬。以(yǐ)稀土氧化物（除(chú)钐、铕、镱及铥的(de)氧化物外）爲原(yuan)料用一般冶金(jin)🚩方法很難還原(yuan)成單一金屬，因(yīn)其生成熱很大(dà)、穩定🎯性高。因此(ci)目前👉生産稀土(tu)金屬⛱️常用的原(yuan)料是它們的氯(lü)化物🈲和氟化物(wù)。

（1）熔鹽電解法

　　工(gong)業上大批量生(shēng)産混合稀土金(jīn)屬一般使用熔(róng)鹽電😘解法🐉。這🌂一(yī)📧方法是把稀土(tu)氯化物等稀土(tu)化合物加熱熔(rong)融，然後進行電(dian)解，在陰極上析(xi)出稀土金屬🤞。電(diàn)解法有氯化物(wu)電解🔞和氧化🛀🏻物(wù)電解兩種方法(fa)。單一稀土金屬(shǔ)的制備方法因(yīn)元✉️素不同而異(yi)。钐、铕、镱、铥因蒸(zhēng)氣壓高，不适于(yu)電解法制備，而(ér)使用還原蒸餾(liu)法。其它元素可(ke)用電解法或金(jin)屬熱還原法制(zhì)備。

　　氯化物電解(jie)是生産金屬最(zuì)普通的方法，特(te)别是混合稀土(tu)🚩金屬♋工藝簡單(dan)，成本便宜，投資(zī)小，但最大缺點(diǎn)是🔴氯氣放出，污(wu)染環境。

　　氧化物(wù)電解沒有有害(hai)氣體放出，但成(cheng)本稍高些，一般(bān)生産價格較高(gao)的單一稀土如(rú)钕、镨等都用氧(yang)化物電解。

（2）真空(kōng)熱還原法

　　電解(jiě)法隻能制備一(yi)般工業級的稀(xī)土金屬，如要制(zhì)備雜質較低，純(chún)度高的金屬，一(yi)般用真空熱還(hái)原的方法來制(zhì)取。一般是把稀(xi)土氧化物先制(zhi)成氟化稀土，在(zai)真空感應爐内(nei)用金屬鈣✉️進行(háng)還原，制得粗金(jīn)🏃屬，然後再經過(guo)重熔和蒸餾獲(huo)得較純的金屬(shu)，這一方法可以(yǐ)生産所有的單(dān)🌈一稀土金屬☎️，但(dan)钐、铕、镱、铥不能(neng)用這種方🔞法。

　　钐(shan)、铕、镱、铥與鈣的(de)氧化還原電位(wèi)僅使氟化稀土(tǔ)産生部分還📧原(yuan)。一般制備這些(xiē)金屬，是利用這(zhè)些金屬❗的高蒸(zhēng)汽壓和镧金🐅屬(shǔ)的低蒸氣壓的(de)原理，将這四種(zhǒng)稀土的氧化物(wù)與镧金屬的碎(sui)屑混🈲合壓塊，在(zai)真🔴空爐中進行(hang)還原，镧比較活(huó)潑，钐、铕、镱、铥被(bèi)镧還原成金屬(shǔ)後收集在冷凝(ning)器✨上，與渣很容(róng)🔴易分開。

三、稀土(tu)産品的分類方(fang)法

　　稀土的産品(pin)種類很多。按加(jia)工深度，我們将(jiāng)其分爲選🏒冶🆚産(chan)品和應用産品(pǐn)。前者指稀土礦(kuàng)山和冶煉企業(ye)生🐅産的稀土精(jing)礦🏃🏻‍♂️、單一🔅和混合(hé)的稀土氧化物(wu)、金屬及其合金(jīn)、單一及混合稀(xī)土鹽類等☀️，共計(jì)300多個品🏃‍♀️種、500多個(gè)規格。後者指一(yi)切含稀土的制(zhi)成品，如稀土🏃永(yong)磁體、稀土☀️熒光(guāng)粉、稀土抛光粉(fen)、稀土‼️微肥、稀土(tu)激光晶體、稀土(tǔ)🔱貯氫材料等。目(mù)前沒有統一的(de)分類法，也沒有(you)統❌一的叫法，界(jiè)限也不明确，大(da)家熟悉的叫法(fa)；礦産品，初級産(chǎn)品（或粗産品）稱(chēng)上遊産品；深加(jia)工産品（或叫單(dān)一産品、高純産(chan)品）稱中遊産品(pin)；應用材料和應(yīng)用産品（或器件(jian)）稱下遊産品。其(qi)中單一稀土氧(yǎng)化物、稀土♻️金屬(shu)、混合稀土氧化(huà)物、混合稀土金(jin)屬主要用途見(jian)表1。

稀土産品用(yòng)途一覽表

單一(yi)稀土氧化物	混(hùn)合稀土氧化物(wu)	單一稀土金屬(shǔ)	混合稀土金屬(shǔ)
La2 O3 :光學玻璃、陶瓷(cí)電容器、催化劑(jì)、熱電子發射體(ti)等。 Ce2 O3 :玻璃脫色劑(ji)、催化劑、光學玻(bo)璃、抛光粉等。 Pr2 O3 :顔(yá)料、永磁體、催化(huà)劑等。 Nd2 O3 :永磁體、玻(bō)璃添加劑、陶瓷(ci)電容器、激光器(qi)等。 Sm2 O3 :永磁體、陶瓷(ci)電容器、催化劑(ji)。 Eu2 O3 :紅色熒光粉、原(yuán)子反應堆控制(zhi)材料等。 Gd2 O3 :原子反(fan)應堆控制材料(liao)、GGG磁光材料、磁緻(zhi)冷材料、光學玻(bo)璃🔴。 Tb4 O7 :高顯色燈、磁(ci)光存儲材料、磁(ci)緻伸縮材料。 Dy2 O3 :永(yong)磁體、磁緻冷材(cái)料等。 Ho2 O3 :顔料、激光(guāng)器等。 Er2 O3 :光學玻璃(lí)、半導體、光導纖(xiān)維。 Tm2 O3 :激光器等。	抛(pao)光粉   平闆玻璃(li)、電視顯像管、照(zhao)相機鏡頭、眼鏡(jing)片等。 催化劑 石(shí)油裂化催化。	钇(yǐ)：耐熱鋼添加劑(ji)、電子材料、核反(fǎn)應堆材料、鋁導(dao)線。 镧：貯氫合金(jin)、電子射線源、吸(xī)氣劑、鋁合金。 镨(pǔ)：永磁合金、磁緻(zhi)冷合金。 钕：永磁(cí)合金、磁光存貯(zhu)材料 钐：永磁合(hé)金等。 铈：火石合(hé)金、冶金添加劑(ji)。 钆：原子能、磁緻(zhì)冷材料、磁光存(cún)貯材料。   镝：永磁(cí)合金、磁光存貯(zhù)材料、磁緻冷、磁(ci)緻伸縮材料。   铥(diū)：磁緻伸縮材料(liao)等。 铽：磁緻伸縮(suo)材料、磁光存貯(zhu)材料。	發火合金(jīn)、鋼鐵和有色金(jīn)屬的添加劑、貯(zhù)氫合金等。