第一章稀土冶金学1.什么是稀土？稀土元素有哪些特征稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧La铈Ce镨Pr钕钷钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥,以及与镧系的15个元素密切相关的两个—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素.简称稀土RE 或r。

1)稀土元素是典型的金属元素.2)稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物3)稀土元素具有未充满的4f电子层结构4)稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物5)稀土具有类似微量元素的性质2、稀土金属元素在钢铁中有哪些应用，概述其改善炼钢钢组织结构的机理。

稀土加入钢中,可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用,在某些钢中还能有微合金化的作用,稀土能够提高钢的抗氧化能力,高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等. 1)净化作用2）细化组织3）对夹杂物的形态控制4）在耐大气腐蚀钢中加入稀土,使钢的内锈层致密铸铁:变质作用净化作用改善铸造性能3、稀土在有色金属中有哪些应用，举例说明。

稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径,加入到有色金属及其合金中,可细化晶粒、防止偏析、除气、除杂和净化以及改善金相组织等作用,从而达到改善机械性能、物理性能和加工性能等综合目的.由于稀土金属的净化、调质作用,对这些有色金属都能起到细化晶粒,提高再结晶温度,从而对铸造合金能显著地改善工艺性能,对变型合金能显著地提高加工性能;对镍、钴基的耐热合金能提高抗氧化和抗高温腐蚀的能力,对超硬合金可以改善韧性和耐磨性.高强度稀土铝合金电缆、6063稀土铝合金及应用、稀土锌铝热镀合金、稀土铜耐磨合金、稀土硬质合金第二章稀土矿物原料1、稀土矿物主要有哪些，各有何特征？独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。

轻稀土的主要矿物有：氟碳铈矿Ce(CO3)F 和独居石（CePO4）。

重稀土的主要矿物有：磷钇矿（YPO4），褐钇铌矿（YNbO4）独居石：又名磷铈镧矿。

化学成分及性质：（Ce，La，Y，Th）[PO4]。

成分变化很大。

矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％。

溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。

呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。

半透明至透明。

条痕白色或浅红黄色。

具有强玻璃光泽。

主要用来提取稀土元素。

氟碳铈矿：化学成分性质：（Ce，La）[CO3]F。

机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。

易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

晶体结构为细粒状集合体。

黄色红褐色、浅绿或褐色。

玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。

是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。

磷钇矿：化学成分及性质：Y[PO4]。

成分中Y2O361.4％，P2O538.6％。

大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。

风化壳淋积型稀土矿：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。

2、稀土矿物有哪些分类，其依据是什么？按照稀土元素在矿物中的化学组成分类、按照稀土元素在矿物中的配分分类：完全配分型，选择配分型3、叙述我国稀土矿物分布特征及资源优势。

中国稀土资源有分布“北轻南重”、资源类型较多、轻稀土矿伴生的放射性元素对环境影响大、离子型中重稀土矿赋存条件差等四大显著特点。

1．储量大.我国的稀土储量占已探明世界储量的23%。

2．分布广.稀土矿广泛分布在我国18个省、自治区.这为我国的稀土工业的合理布局提供了有利条件3．矿种全.在我国已经知道的具有重要工业意义的稀土矿几乎都能找得却颇具规模,得到了开发利用.4.类型多.我国稀土矿床类型数量超过了世界上任何一个国家.其中国外稀少的沉积变化质-热液交代型铌-稀土-铁矿床和风化壳淋积型稀土矿床在我国却是规模甚大的工业矿床.5.价值高.在我国氟碳铈矿与独居石混合型稀土矿物中,高价值的铕、钕、镨的含量均高于美国的芒廷帕斯氟碳铈矿.特别是,我国的离子吸附型矿中富含铕、铽、镝、钇等重稀土元素,其经济价值是世界罕见的.第三章稀土矿选矿1、稀土矿选矿的目的是什么？选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿设备，把矿石中有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。

2、稀土矿选矿主要有哪些药剂类型？（1）捕收剂:油酸类、磷酸或磷脂、烷基磺酸类、羟肟酸类等。

此外，还有氟碳铈矿捕收剂802号、804号和H894。

（2）调整剂，包括：稀土矿物活化剂、非稀土矿物抑制剂和pH值调整剂。

（3）起泡剂3、简述稀土矿选矿基本原理。

将捕收剂吸附在矿物表面上吸附后使矿物表面的疏水程度增加，同时加入调整剂（稀土矿物活化剂、非稀土矿物抑制剂和pH值调整剂）起泡剂使稀土矿物上浮。

第4章稀土精矿预处理与浸出1、什么叫稀土精矿？精矿分解？含稀土的原矿岩经过选矿后所到的高稀土品位的产物称为稀土精矿。

精矿中的稀土与原矿岩中的稀土的赋存形态基本相同，仍然是难溶于水和一般条件下的无机酸的化合物。

将稀土矿物转化为易于提取稀土的化合物的过程称为精矿分解。

稀土化合物中REO与稀土精矿中的REO之比的质量百分数成为精矿分解率。

2、精矿分解的方法？酸分解法：包括硫酸、盐酸和氟氢酸分解等。

硫酸分解法适用于处理磷酸盐矿物（如独居石、磷钇矿）和氟碳酸盐矿物（氟碳铈矿）。

盐酸分解法应用有限，只适于处理硅酸盐矿物（如褐帘石、硅铍钇矿）。

氢氟酸分解法，适于分解铌钽酸盐矿物（如褐钇铌矿、铌钇矿）。

1）酸分解法的特点是分解矿物能力强，对精矿品位、粒度要求不严，适用面广，但选择性差，腐蚀严重，操作条件差，三废较多。

（2）碱分解法主要包括氢氧化钠分解和碳酸钠焙烧法等。

它适合对稀土磷酸盐矿物和氟碳酸盐矿物的处理。

对于个别难分解的稀土矿物亦有采用氢氧化钠熔合法的。

特点：工艺方法成熟，设备简单，综合利用程度较高。

但对精矿品位与粒度要求较高，污水排放量大。

（3）氧化焙烧方法主要用于氟碳铈矿的分解。

该方法的缺点是氟以气态化合物随焙烧尾气进入大气中，对环境有一定的污染。

优点是焙烧过程中无须加入其它的焙烧助剂，能优先将占稀土配分约50%的铈提取出来。

这使得进一步的稀土萃取分离工艺过程简化，生产成本降低。

（4）氯化法分解稀土精矿可以直接制得无水氯化稀土，便于熔盐电解制取混合稀土金属。

氯化法目前由于设备的耐氯腐蚀材料较难解决，放射性元素钍分布在三种产物中，所得熔盐成分复杂，劳动条件较差等问题的存在而在我国尚为被工业采用。

3、独居石稀土精矿的分解。

目前工业上采用的分解方法主要是硫酸或纯碱焙烧以及氢氧化钠分解。

现在广泛用于生产的是氢氧化钠分解方法。

在氢氧化钠分解独居石的流程中应包括氢氧化钠分解，磷碱液回收，稀土与杂质分离和钍、铀回收四个部分。

REPO4+3NaOH=RE(OH)3↓+Na3PO 4Th3(PO4)4+12NaOH=3Th(OH)4↓+4Na3PO4铁、钛、铝矿物及石英的分解产物均溶于碱溶液中，与以难溶性氢氧化物存在的稀土和钍及重铀酸钠分离。

4.影响精矿分解的因素：生成固体的氢氧化物膜。

由于此固体膜致密，独居石的分解反应速度将受NaOH在固相膜中的扩散速度限制。

(1)精矿粒度的影响(2) 反应温度与NaOH浓度的影响(3) 反应时间与搅拌强度的影响5.从分解产物中提取稀土步骤（1）水洗分离碱溶性物质（2）盐酸溶解稀土氢氧化物(3) 氯化稀土溶液的净化(4) 由氯化稀土溶液制备混合稀土产品6.优质渣回收钍、铀和稀土：加HNO3溶液中微量的镭，须加入少量的(NH4)2SO4和Ba(NO3)2除去。

7.独居石其他分解方法：（1）机械球磨分解独居石稀土精矿（2）氧化钙加熔剂焙烧分解独居石稀土精矿8.氟碳铈矿—独居石混合稀土精矿的分解方法目前仅限于硫酸焙烧和氢氧化钠溶液分解两种。

另外还研究了高温氯化法、熔盐萃取法、以及酸碱联合法9.在硫酸焙烧分解法中影响精矿分解的因素1.焙烧温度的影响2.硫酸用量对分解率的影响（3）焙烧时间的影响（4）精矿粒度的影响10.氟碳铈矿的分解：主要是氧化焙烧-稀硫酸浸出-萃取分离、氧化焙烧-稀盐酸优先浸出11.风化淋积型稀土矿床提取稀土生产上采用电解质溶液直接渗浸提取稀土的方法。

1)、池浸工艺2)、原地溶浸工艺12.从渗浸液中提取稀土的方法1)、沉淀法：草酸沉淀法、碳酸氢铵沉淀法2)、液膜法萃取法3)、萃取法第五章稀土的萃取分离1. 有机溶剂萃取法分离：是指含有被分离物质的水溶液与互不混溶的有机溶剂接触，借助于萃取剂的作用，使一种或几种组分进入有机相，而另一种组分仍留在水相，从而达到分离的目的。

2. 分配定律：能斯特分配定律（在两种互不相溶的溶剂之间分配的物质，如果以同等大小的质点存在，则在平衡条件下，被分配物在两相中的浓度比值是恒定不变的）3分配比：有几相中浓度/水相浓度。

影响因素：在稀溶液中D的大小除与P、T有关外，还与有机相的组成和性质、水相酸度、组分的性质等有关。

但与组分的浓度无关。

4. 分离因素：分配比之比。

7.萃取剂：常用工业金属萃取剂有：酸性萃取剂，中性萃取剂，胺类萃取剂，螯合萃取剂等8. ，萃取方法主要有：错流萃取；逆流萃取（逆流萃取：是指有机相与料液的流动方向正好相反的萃取）；分馏萃取9.萃取分离的步骤以及每步的作用？料液加有机相—混合、萃取—分相—负载有机相—稀硝酸（硝酸钕萃取）—反萃—分相—硝酸钕富集液10.影响萃取率的因素？萃取剂结构的影响、稀土离子性质的影响、无机酸的影响、盐析剂的影响、稀释剂的影响、温度的影响、协同萃取影响第八章稀土金属及其合金的制取稀土金属和合金的制备是通过稀土火法冶金工艺技术实现的。

稀土火法冶金技术分为三大类：熔盐电解、金属热还原和火法提纯技术。

熔盐电解和金属热还原法成为制备稀土金属的主要技术方法对于不同的稀土金属，采用不同的制备方法：La、Ce、Pr、Nd一般采用熔盐电解法制取；Sm、Eu、Yb 金属的制取一般在碳管炉中采用氧化物经La、Ce金属热还原，即蒸馏法；重稀土金属采用氟化物钙热还原法制取，在真空感应炉中进行。

1熔盐电解法熔盐电解工艺是目前制取大量混合稀土金属、部分单一轻稀土金属（除Sm外）及其合金的主要方法。

按电解质体系可以分为：1、熔融氯化物电解：RECl3+MCl（MCl2）2、熔融氟化物-氧化物电解：REF3+RE2O3+MF（MF2），如：（NdF3+LiF+Nd2O3）常用作电解质的主要组元是碱金属或碱土金属的氯化物；2熔盐电解法止制备稀土金属主要为两类：氯盐体系电解：RECl3-KCl-NaCl、氟盐体系电解：LiF-REF3-RExOy氯化物体系电解适用于熔点较低的稀土金属或中间合金的制取；氟化物-氧化物体系电解则适合于制取熔点较高的稀土金属。