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稀土湿法冶金工艺
稀土市场是一个多元化的市场，它不只是一个产品，而是15个稀土元素和钇、钪及其
各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属，均具有
多种多样的用途，加上相关的化合物和混合物，产品不计其数。下面，我们从最初的
矿石开采起，逐一介绍稀土的分离方法和冶炼过程。

萃取分离生产线

稀土选矿

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，
借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂
质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。

稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。

稀土冶炼方法

稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。

湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀
土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化
还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法，
它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法
生产成品应用面广阔。

火法冶金工艺过程简单，生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合
金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共
同特点是在高温条件下生产。

稀土精矿的分解

稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等
形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、分
离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产
品或分离单一稀土的原料，这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。

分解稀土精矿有很多方法，总的来说可分为三类，即酸法、碱法和氯化分解。

酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。

碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、
品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、
经济合理等原则选择适宜的工艺流程。

稀土元素的分离

现在稀土生产中采用的分离方法（湿法生产工艺）有：

（1）分步法

分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度（溶解度）上的差别来进行分离和提纯
的。方法的操作程序是：将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后，加热
浓缩，溶液中一部分元素化合物析出来（结晶或沉淀）。析出物中，溶解度较小的稀
土元素得到富集，溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间
的溶解度差别很小，必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来，因而这是一
件非常困难的工作。全部稀土元素的单一分离耗费了100多年，一次分离重复操作竟
达2万次，对于化学工作者而言，其艰辛的程度，可想而知。因此用这样的方法不能
大量生产单一稀土。

（2）离子交换法

离子交换色层法的原理是：首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合
稀土吸附在柱子入口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的
稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解，
再吸附于树脂上。就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边随着淋洗液向柱子的
出口端流动。由于稀土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同，因此各种稀土离子
向下移动的速度不一样，亲和力大的稀土向下流动快，结果先到达出口端。

离子交换法的优点是一次操作可以将多个元素加以分离。而且还能得到高纯度的产品。
这种方法的缺点是不能连续处理，一次操作周期花费时间长，还有树脂的再生、交换
等所耗成本高，因此，这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流分离方法上退下
来，而被溶剂萃取法取代。但由于离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的突
出特点，目前，为制取超高纯单一稀土产品以及一些重稀土元素的分离，还需用离子
交换色层法分离制取。

（3）溶剂萃取法

利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机
溶剂液—液液萃取法，简称溶剂萃取法，它是一种把物质从一个液相转移到另一个液
相的传质过程。

近四十年来，由于原子能科学技术的发展，超纯物质及稀有元素生产的需要，溶剂萃
取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面，得到了很大的发展。我国在萃取理论的研
究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面，均达到了很高
的水平。

溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比，具有分离
效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点，因而逐
渐变成分离大量稀土的主要方法