初中化学人教版九年级下册 课题3金属资源的利用和保护1 课件

1、 第第 七七 小小 组组 稀土是历史遗留的名称。稀土金属是从稀土是历史遗留的名称。稀土金属是从18世纪末叶开始陆续发现。当世纪末叶开始陆续发现。当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，例如把氧化铝叫陶土。稀时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，例如把氧化铝叫陶土。稀土一般是以氧化物状态分离出来，又很稀少，因而得名稀土。稀土金土一般是以氧化物状态分离出来，又很稀少，因而得名稀土。稀土金属的化学性质很相似，所以在矿物中共生，但是钪的化学性质同其他属的化学性质很相似，所以在矿物中共生，但是钪的化学性质同其他稀土差别较大，一般稀土矿物中不含钪。最稀少的钷最初是从铀反应稀土差别较大，一般稀土矿物中不含钪

2、。最稀少的钷最初是从铀反应堆裂变产物中获得的，放射性元素堆裂变产物中获得的，放射性元素147Pm的半衰期为的半衰期为 2.7年。过去认年。过去认为自然界中不存在钷，直到为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷（石时发现了痕量的钷（p）。）。起起 源源 稀土金属（稀土金属（rare earth metals）又称稀土元素，稀有金）又称稀土元素，稀有金属，是元素周期表属，是元素周期表B族中钪、钇、镧系族中钪、钇、镧系17种元素的总种元素的总称，常用称，常用R或或RE表示。表示。 钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生，且具有相

3、似钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生，且具有相似的化学性质，故被认为是稀土元素。的化学性质，故被认为是稀土元素。 与其名称暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地壳中的与其名称暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地壳中的丰度相当高，其中铈在地壳元素丰度排名第丰度相当高，其中铈在地壳元素丰度排名第25，占，占0.0068%（与铜接近）。然而，由于其地球化学性质，（与铜接近）。然而，由于其地球化学性质，稀土元素很少富集到经济上可以开采的程度。稀土元素稀土元素很少富集到经济上可以开采的程度。稀土元素的名称正是源自其匮乏性。人类第一种发现的稀土矿物的名称正是源自其匮乏性。人类第一种发现的稀土矿物是从瑞典伊特比

4、村的矿山中提取出的硅铍钇矿，许多稀是从瑞典伊特比村的矿山中提取出的硅铍钇矿，许多稀土元素的名称正源自于此地。土元素的名称正源自于此地。 钪钪Sc钇钇Y镧镧La铈铈Ce镨镨Pr钕钕Nd钷钷Pm钐钐Sm铕铕Eu钆钆Gd铽铽Tb镝镝Dy钬钬Ho铒铒Er铥铥Tm镱镱Yb镥镥Lu 稀土元素是周期表中稀土元素是周期表中IIIB族钇和镧系元族钇和镧系元素之总称。其中钷是人造放射性元素。他们素之总称。其中钷是人造放射性元素。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价+3，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。稀土其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。稀

5、土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。可用氯化物和氟化上析出，故一般均采用电解法制取。可用氯化物和氟化物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后者则以氧化物的形式加入。者则以氧化物的形式加入。 从氟碳铈镧矿中提取稀土从氟碳铈镧矿中提取稀土 将含将含 710%稀土氧化物原矿，经热泡沫浮选，稀土氧化物原矿，经热泡沫浮选，得到含得到含60%稀土氧化物的精矿。再用稀土氧化物的精矿。再用10%盐酸浸出（见浸取），除去精矿盐酸浸出（见浸取），除去精矿中的方解石等

6、碳酸盐矿物，使精矿中中的方解石等碳酸盐矿物，使精矿中稀土氧化物品位上升至稀土氧化物品位上升至70%。最后再。最后再焙烧浸出的精矿以除去氟碳铈镧矿中焙烧浸出的精矿以除去氟碳铈镧矿中的二氧化碳，得到含的二氧化碳，得到含85%稀土氧化物稀土氧化物产品。此法称为选冶联合流程。产品。此法称为选冶联合流程。从氟碳铈镧矿独居石混合型稀土精从氟碳铈镧矿独居石混合型稀土精矿提取稀土矿提取稀土 可采用酸法、碱法、氯可采用酸法、碱法、氯化法。硫酸强化焙烧溶剂萃取法是化法。硫酸强化焙烧溶剂萃取法是将含约将含约60%稀土氧化物的混合型精矿稀土氧化物的混合型精矿在回转窑内用浓硫酸进行高温分解，在回转窑内用浓硫酸进行高温分

7、解，使精矿中的铁、磷、钍、钙、钡等转使精矿中的铁、磷、钍、钙、钡等转化为难溶性物质，焙烧后的固体料经化为难溶性物质，焙烧后的固体料经水浸除去杂质，得到纯净的稀土硫酸水浸除去杂质，得到纯净的稀土硫酸盐溶液，再经有机溶剂萃取和盐酸反盐溶液，再经有机溶剂萃取和盐酸反萃，最后得到混合氯化稀土溶液。浓萃，最后得到混合氯化稀土溶液。浓缩结晶，可得混合氯化稀土；或直接缩结晶，可得混合氯化稀土；或直接进行分组分离，制取单一稀土化合物。进行分组分离，制取单一稀土化合物。 大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在0时比铁时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也具更强的铁磁性。铽、镝、钬

8、、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶稀土具有更高的硬度。稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土

9、可生产荧金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。常用的氯化物体系为存储材料、光导纤维材料等。常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科他们在工农业生产和科研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金

10、中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性极强，用途广泛。在化学工业中广泛用作催化剂。稀土氧化物是得的磁性材料其磁性极强，用途广泛。在化学工业中广泛用作催化剂。稀土氧化物是重要的发光材料、激光材料。重要的发光材料、激光材料。 稀土工业始于稀土工业始于 19世纪世纪 80年代。当时需要从独居石（钍和稀土矿物）中提取制汽年代。当时需要从独居石（钍和稀土矿物）中提取制汽灯纱罩用的钍，而稀土则是无用的副产品。到灯纱罩用的钍，而稀土则是无用的副产品。到20世纪初，稀土在打火石、碳弧世纪初，稀土在打火石、碳弧棒、玻璃着色和抛光粉等方面陆续得到应用。同时电灯取代了汽灯，因而在处理棒、玻璃着色和

11、抛光粉等方面陆续得到应用。同时电灯取代了汽灯，因而在处理独居石过程中，钍和稀土主副易位。第二次世界大战期间，钍因为核技术的需求独居石过程中，钍和稀土主副易位。第二次世界大战期间，钍因为核技术的需求而大量生产，稀土又成为处理独居石过程的副产品，但纯度不高，应用不广。到而大量生产，稀土又成为处理独居石过程的副产品，但纯度不高，应用不广。到50年代，由于离子交换和溶剂萃取新技术成功地应用于稀土的分离和提纯，稀年代，由于离子交换和溶剂萃取新技术成功地应用于稀土的分离和提纯，稀土产品纯度提高，价格下降。土产品纯度提高，价格下降。60年代，稀土用作石油裂化催化剂和制取荧光粉；年代，稀土用作石油裂化催化剂和

12、制取荧光粉；70年代出现稀土钴永磁体，并在炼钢中添加稀土，这些都促进了稀土工业的迅年代出现稀土钴永磁体，并在炼钢中添加稀土，这些都促进了稀土工业的迅速发展。中国于速发展。中国于50年代末制得除钷以外的全部稀土金属，年代末制得除钷以外的全部稀土金属，60年代初开始工业生年代初开始工业生产。产。1972年制得钷年制得钷。 在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。存在，故得名。 已经发现的稀土矿物有已经发现的稀土矿物有250种以上，最重要的有氟碳铈镧矿种以上，最重要的有氟碳铈镧矿（Ce，La）FCO3、独居石、独居石CePO4，Th3（PO4）4、磷钇石、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿）、黑稀金矿(Y