稀土的分离与提纯

我国稀土科技工作者从20世纪50年代开始对溶剂萃取法分离稀土元素进行了大量的研究开发，取得了许多科研成果，并广泛应用于稀土工业生产。如1970年成功地在工业上采用N263萃取分离出纯度为99.99％的氧化钇，取代了离子交换法分离氧化钇工艺，成本不到离子交换法的十分之一；1970年采用P204萃取代替了经典的重结晶法制取轻稀土氧化物；用甲基二甲庚脂（P350）萃取取代了经典的分级结晶法制取氧化镧；20世纪70年代首先将氨化P507萃取分离稀土和用环烷酸萃取钇的工艺用于我国的稀土湿法冶金工业；萃取技术在我国稀土工业中的迅速发展是与中国科学院上海有机化学研究所袁承业等同志的辛勤劳动分不开的，他们研究成功的各种萃取剂（如P204、P350、P507等）均在工业中得到广泛的应用；北京大学徐光宪教授在20世纪70年代提出和推广的串级萃取理论，对我国的萃取分离技术起到了指导作用。同时提出了用串级萃取理论设计优化的分离工艺，并广泛应用在稀土萃取分离工业中。

40多年来，我国在稀土分离提纯领域取得了许多世人属目的成就。

20世纪60年代，北京有色金属研究总院研究成功锌粉还原碱度法生产高纯氧化铕工艺，为我国第一次生产出大于99.99%的产品，该法至今仍为全国各稀土工厂所沿用；上海跃龙化工厂和复旦大学、北京有色研究总院合作先使用萃取-离子交换流程，用P204富集N263萃取提纯制备得到99.95%纯度的氧化钇，1970年采用P204富集N263二次萃取提纯得到纯度大于99.99%的氧化钇。 

1967～1968年，江西801厂实验厂与北京有色金属研究院合作研究成功采用P204萃取分组-N263萃取提取氧化钇的工艺流程，并于1968年12月建成3吨/年的氧化钇生产车间，氧化钇纯度为99%。

1972年由北京有色金属研究总院、江西806厂、江西有色冶金研究所、长沙有色冶金设计院等4家组成攻关组，在北京有色金属研究总院经过二年联合攻关试验，研究成功用环烷酸作萃取剂，以混合醇作稀释剂提取氧化钇的工艺流程。

1974年长春应用化学研究所首次发现当用环烷酸萃取分离稀土时，钇的位置在镧的前面，是稀土中最不易被萃取的元素，于是提出了从硝酸体系中用环烷酸萃取分离氧化钇的技术。与此同时，北京有色金属研究总院开展了用环烷酸从盐酸体系中分离氧化钇的研究，并于1975年分别在南昌603厂和九江806厂进行扩大试验，原料为龙南混合稀土氧化物。1974年上海跃龙化工厂、复旦大学和北京有色金属研究总院共同协作，又研究了从独居石、褐钇钶矿的混合稀土中采用P204萃取分组后的重稀土为原料，用环烷酸萃取分离氧化钇。三条战线开展了友谊竞赛，大家互通情报，取长补短，终于研究成功了具有我国特色的环烷酸萃取分离99.99%氧化钇工艺。

1974～1975年，南昌603厂与长春应用化学研究所、北京有色金属研究总院、江西有色冶金研究所等单位合作研究成功第三代氧化钇提取流程-环烷酸一步法萃取提取高纯氧化钇工艺，并于1976年投产。

1976年在包头召开的第一次全国稀土萃取会议上，徐光宪先生提出了串级萃取理论。1977年在上海跃龙化工厂举办了"全国稀土萃取串级理论与实践讨论会"，对该理论作了系统和全面的介绍。随后，串级萃取理论被广泛应用于稀土萃取分离提纯的研究和生产。

1976年北京有色金属研究总院用包头矿混合稀土提取铈后的富集物采用N263萃取法分离镧镨钕，一次萃取分离中流出三个产品，氧化镧、氧化镨、氧化釹纯度均在90％左右。

1979～1983年，包头稀土研究院、北京有色金属研究总院等研究开发了以包头稀土矿为原料，采用P507－盐酸体系稀土全萃取分离工艺，得到镧、铈、镨、钕、钐、钆六种单一稀土产品（纯度99%～99.95%）和铕、铽富集物产品，工艺流程短，过程连续，产品纯度高。

20世纪80年代初，北京有色金属研究总院同九江有色金属冶炼厂、长春应用化学研究所和江西603厂合作进行国家"六五"攻关，研究成功了用P507－盐酸体系从龙南混合稀土中全分离单一稀土元素的工艺技术。

1983年九江有色金属冶炼厂采用北京有色金属研究总院"环烷酸盐酸体系从龙南混合稀土中制取荧光级氧化钇"的工艺技术生产荧光级氧化钇，降低了氧化钇的成本，满足了我国彩色电视用的氧化钇的需求。

1984年北京有色金属研究总院在国内首先研究成功以铽富集物为原料用P507萃淋树脂分离高纯氧化铽工艺。

1985年，北京有色金属研究总院以171万瑞士法郎将环烷酸萃取分离荧光级氧化钇工艺技术转让给原德意志民主共和国，这是我国第一个出口的稀土分离工艺技术。 

1984～1986年北京大学在包钢稀土三厂完成了P507-HCl体系La/CePr/Nd和La/Ce/Pr两段三出口萃取分离的工业试验，得到了大于98％的氧化镨、99.5%的氧化镧、大于85%的氧化鈰和99%的氧化釹。1986年上海跃龙化工厂应用北京大学串级萃取理论成果--三出口萃取工艺的优化设计理论，在新建P507-HCl体系轻稀土分离流程中进行了三出口工业试验，实现了将串级萃取理论设计直接放大到100吨的工业试验规模，极大地缩短了新工艺应用于生产的周期。

1986～1989年，包头稀土研究院、江西603厂、北京有色金属研究总院开发了P507-HCl体系多出口萃取工艺，即一次分馏萃取可同时获得3～5种稀土产品，工艺流程短，成本低，工艺灵活。

1990～1995年，北京有色金属研究院和包头稀土研究院合作承担了国家"八五"科技攻关项目"高纯单一稀土提取技术研究"。分别采用萃取法、萃取色层法、氧化还原法、阳离子交换纤维色层法制备了纯度大于99.999%～99.9999%的16种单一稀土氧化物产品。该工艺达到国际先进水平，获得国家"八五"攻关重大成果奖。

1990～1995年，北京有色金属研究院和包头稀土研究院、江西赣州稀土所合作承担了国家"八五"科技攻关项目"稀土萃取过程自动控制系统研究"，分别采用X-射线能谱解析法、流动注射分光光度法、光纤分光光度法，在山东淄博加华稀土材料有限公司对萃取槽中稀土浓度进行了在线分析，并进行了部分自动控制的研究。该项目获得国家"八五"攻关重大成果奖。

2000年北京有色金属研究总院开发成功了电解还原-碱度法制备高纯氧化铕工艺，由于避免了锌粉对产品的污染，该工艺可一次提取纯度5N～6N的氧化铕，并于2001年在甘肃稀土公司建成年产18吨高纯氧化铕生产线，当年投产。

综上所述，中国稀土分离提纯工艺技术可以说在世界上是领先的，如环烷酸萃取分离大于5N氧化钇、P507萃取法制备大于5N氧化镧、电解还原-萃取法或碱度法制备大于5N氧化铕等。但分离提纯工业自动化控制水平较低，部分企业高纯稀土产品质量稳定性、一致性还较差。因此，还需进一步提高企业的装备水平。