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1 绪论1

1.1 稀土元素概述1

1.1.1 稀土元素的概念1

1.1.2 稀土元素的丰度1

1.1.3 稀土元素的电子层结构2

1.2 稀土金属的性质4

1.2.1 稀土金属的物理性质4

1.2.2 稀土金属的化学性质6

1.3 稀土主要化合物的性质7

1.3.1 稀土氢氧化物7

1.3.2 稀土氧化物8

1.3.3 稀土卤化物9

1.3.4 稀土含氧盐9

1.3.5 稀土复盐与络合物11

1.4 稀土矿物原料11

1.4.1 稀土元素在地壳中的赋存状态11

1.4.2 稀土工业矿物12

1.4.3 稀土资源13

1.5 稀土工业概况14

1.5.1 稀土工业简史14

1.5.2 中国稀土工业的发展15

1.5.3 稀土元素的用途16

1.5.4 稀土产品应用21

复习思考题23

2 稀土精矿分解24

2.1 概述24

2.1.1 稀土精矿24

2.1.2 稀土精矿分解方法25

2.1.3 稀土精矿的化学成分和矿物成分26

2.2 浓硫酸焙烧分解混合型稀土精矿28

2.2.1 浓硫酸焙烧分解工艺的发展28

2.2.2 浓硫酸高温焙烧分解的原理29

2.2.3 浓硫酸焙烧分解工艺33

2.2.4 焙烧矿的水浸及净化工艺36

2.3 NaOH溶液常压分解独居石精矿39

2.3.1 NaOH溶液分解独居石的原理40

2.3.2 NaOH溶液常压分解工艺41

2.3.3 从碱溶浆提取稀土和除镭43

2.3.4 磷酸三钠的回收和除铀45

2.4 NaOH分解混合型稀土精矿45

2.4.1 化学选矿46

2.4.2 NaOH分解化选矿47

2.4.3 水洗碱溶浆及回收烧碱48

2.4.4 碱分解产物的酸溶解48

2.5 稀土精矿的焙烧分解-酸浸法及提铈方法49

2.5.1 氟碳铈矿的氧化焙烧分解-酸浸法49

2.5.2 混合型稀土精矿碳酸钠焙烧分解-酸浸法51

2.5.3 酸浸液处理及分离CeO253

2.6 从离子吸附型稀土矿提取稀土54

2.6.1 离子吸附型稀土矿床的类型与稀土配分54

2.6.2 从离子吸附型稀土矿提取稀土的原理55

2.6.3 从离子吸附型稀土矿提取稀土的工艺55

2.7 其他稀土矿物的处理57

2.7.1 磷钇矿的分解57

2.7.2 褐钇铌矿的分解58

复习思考题58

3 稀土元素的萃取分离60

3.1 溶剂萃取的基本知识60

3.1.1 稀土分离方法的发展60

3.1.2 溶剂萃取的概念61

3.1.3 常用萃取剂和稀释剂62

3.1.4 萃取过程的基本参数66

3.2 萃取体系、萃取方式和萃取设备的选择68

3.2.1 萃取体系的选择68

3.2.2 萃取方式的选择69

3.2.3 萃取设备的选择71

3.2.4 箱式混合澄清槽的计算73

3.2.5 流量控制器75

3.3 串级萃取工艺设计76

3.3.1 确定萃取体系，测定分离系数和萃取比76

3.3.2 确定分离指标78

3.3.3 判别分馏萃取过程的控制段79

3.3.4 计算最优化工艺参数和级数80

3.3.5 计算混合萃取比、萃取量及洗涤量81

3.3.6 串级萃取计算实例82

3.4 稀土元素的萃取分离工艺84

3.4.1 P204萃取分离稀土元素84

3.4.2 P507萃取全分离稀土元素87

3.4.3 环烷酸一步法萃取分离氧化钇90

3.4.4 N1923萃取分离钍和稀土元素91

3.5 稀土萃取生产过程93

3.5.1 稀土萃取的前处理工艺93

3.5.2 稀土串级萃取体系的启动方式97

3.5.3 萃取过程的操作与控制101

3.5.4 溶剂萃取过程乳化、泡沫的形成及其消除103

复习思考题107

4 稀土化合物的制备109

4.1 变价稀土化合物的制取109

4.1.1 选择性氧化还原与电位-pH图109

4.1.2 铈的氧化分离110

4.1.3 铕的还原分离115

4.2 稀土化合物产品的制备119

4.2.1 稀土草酸盐的制备119

4.2.2 稀土碳酸盐的制备120

4.2.3 稀土硝酸盐的制备121

4.2.4 稀土氧化物的制备122

4.3 稀土氯化物和稀土氟化物的制备123

4.3.1 水合稀土氯化物的制备123

4.3.2 水合稀土氯化物的真空脱水124

4.3.3 稀土氧化物的氯化125

4.3.4 稀土氟化物的制备126

4.4 稀土抛光粉的制备127

4.4.1 稀土抛光粉概述127

4.4.2 沉淀法制备低铈抛光粉129

4.4.3 固相反应法制备低铈抛光粉131

4.4.4 高铈抛光粉的制备131

4.5 稀土发光材料的制备133

4.5.1 稀土发光材料概述133

4.5.2 稀土发光材料对原料的要求134

4.5.3 稀土发光材料的制备方法134

4.5.4 合成材料的处理136

4.6 稀土湿法工艺中反应器的选用137

4.6.1 机械搅拌槽式反应器的结构及选用原则137

4.6.2 搅拌功率的计算138

4.6.3 固体颗粒的悬浮138

4.7 固液分离139

4.7.1 重力沉降分离139

4.7.2 离心沉降分离142

4.7.3 过滤143

4.7.4 干燥145

4.7.5 稀土氧化物的烧成设备146

复习思考题148

5 熔盐电解法生产稀土金属和合金149

5.1 稀土熔盐电解的电化学基础149

5.1.1 稀土熔盐电解的概念149

5.1.2 稀土金属的电极电位和分解电压151

5.1.3 熔盐电解的电极过程153

5.1.4 稀土熔盐电解的电流效率155

5.2 稀土电解槽157

5.2.1 稀土电解槽的结构类型157

5.2.2 稀土电解槽的数值模拟和热平衡计算159

5.2.3 稀土熔盐电解工艺条件的研究160

5.2.4 电解槽材料及电解操作方面的研究161

5.2.5 槽电压与结构参数的关系162

5.3 稀土氯化物熔盐体系的电解163

5.3.1 电解质的组成和性质163

5.3.2 电极过程及影响因素166

5.3.3 电解工艺和产品169

5.3.4 电解槽的砌筑与母线安装172

5.3.5 电解作业173

5.3.6 影响电流效率的主要因素175

5.4 稀土氧化物在氟化物熔盐体系中的电解178

5.4.1 电解质的组成和性质178

5.4.2 电极过程及影响因素182

5.4.3 电解工艺和产品183

5.4.4 影响氧化物电解过程的因素186

5.5 熔盐电解法制备稀土合金188

5.5.1 液态阴极电解制备稀土合金188

5.5.2 自耗固态阴极电解制备稀土合金190

5.5.3 共析出电解制备稀土合金191

复习思考题194

6 金属热还原法制备稀土金属和合金195

6.1 钙热还原法生产稀土金属195

6.1.1 基本原理195

6.1.2 稀土氟化物的钙热还原198

6.1.3 氟化钇的钙热还原实例201

6.1.4 稀土氯化物的钙热还原204

6.2 镧、铈热还原蒸馏法生产稀土金属206

6.2.1 基本原理206

6.2.2 还原-蒸馏过程的工艺条件208

6.2.3 氧化钐的还原-蒸馏实例211

6.3 钙热还原-中间合金法生产稀土金属213

6.3.1 基本原理213

6.3.2 钙热还原-中间合金法制备金属钇214

6.3.3 中间合金法制备金属镝216

6.3.4 钙热还原-中间合金法制备其他重稀土金属219

6.4 稀土金属的提纯219

6.4.1 真空蒸馏法提纯稀土金属220

6.4.2 区域熔炼法提纯稀土金属223

6.4.3 固态电传输法提纯稀土金属225

6.4.4 电解精炼法提纯稀土金属226

6.4.5 单晶制备方法228

复习思考题229

7 热还原法生产稀土铁合金230

7.1 概述230

7.1.1 稀土铁合金的应用230

7.1.2 稀土在铁中的固溶度231

7.1.3 稀土铁合金的分类231

7.1.4 稀土铁合金的组成和性质233

7.1.5 稀土铁合金的生产方法234

7.2 硅热还原法生产稀土硅铁合金235

7.2.1 硅热还原法冶炼稀土硅铁合金的反应热力学235

7.2.2 硅热还原法冶炼稀土硅铁合金的原理239

7.2.3 电弧炉设备241

7.2.4 硅热法冶炼稀土硅铁合金生产工艺247

7.3 电弧炉冶炼其他稀土铁合金251

7.3.1 硅热还原法冶炼其他稀土铁合金251

7.3.2 铝热还原法冶炼稀土中间合金253

7.3.3 碳化钙、硅还原法冶炼稀土合金255

7.4 碳热还原法冶炼稀土铁合金256

7.4.1 碳热还原冶炼稀土铁合金的原料256

7.4.2 碳热还原法的反应原理257

7.4.3 矿热炉设备258

7.4.4 矿热炉碳热还原法冶炼稀土硅铁合金生产工艺262

7.5 熔配法生产稀土中间合金264

7.5.1 坩埚式中频感应电炉265

7.5.2 配料计算265

7.5.3 中频感应炉熔炼稀土中间合金生产工艺266

复习思考题267

参考文献268