有色金属冶金学8-稀土冶金课件.ppt

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1、第7章稀土冶金7.1概述稀土元素是周期表中ⅢB族中的镧系元素(原子序数由57至71)以及钪和钇共17个元素的统称，一般用R或RE代表。这17个元素是：钪(21Sc)、钇(39Y)、镧(57La)、铈(58Ce)、镨(59Pr)、钕（60Nd）、钷(61Pm)、钐(62Sm)铕(63Eu)、钆(64Gd)、铽(65Tb)、镝(66Dg)、钬(67Ho)、铒(68Er)、铥(69Tm)、镱(70Yb)、镥(71Lu)。HPeriodicTableoftheElementsHeLi108.50.53Be12771.8

2、5BC48302.26NOFNeNa97.80.97Mg6501.74Al6602.7SiPSClArK63.7Ca8381.55Sc15393.0Ti16684.51V19006.1Cr18757.19Mn12457.43Fe15367.86Co14958.9Ni14538.9Cu10838.96Zn419.57.14Ga29.85.91Ge937.45.32AsSe2174.79BrKrRb38.91.53Sr7682.6Y15094.47Zr18526.49Nb24158.4Mo261010.2TcRu2

3、50012.2Rh196612.4Pd155212.0Ag96010.5Cd320.98.65In156.27.31Sn231.97.3Sb630.56.62Te449.56.24IXeCs28.71.90Ba7143.5La9206.17Hf222213.1Ta299616.6W341019.3Re318021.0Os270022.6Ir245422.5Pt176921.4Au106319.3Hg-38.413.6Tl30311.85Pb327.411.4Bi271.39.8PoAtRnCePrNdPmSmE

4、uGdTbDyHoErTmYbLu7979351024103510728261312135614071461149715458241652轻、重稀土的分类是：镧至铕7个元素称为铈组稀土亦称轻稀土；钆及钆以后的元素和钇称为钇组稀土亦称重稀土。(钆有的资料列入氢稀土）钇被列入重稀土组是因为它的离子半径在重稀土元素钬、铒之间，化学性质也与它们相似，在自然界中与其共存。三组分类法是根据酸性萃取剂对稀土元素萃取分离的难易程度来进行的，把稀土分为轻、中、重三组：即镧、铈、镨、钕为轻稀土组；钐、铕、钆为中稀土组和铽、镝、钬、

5、钇、铒、铥、镱、镥为重稀土组。7.1.1稀土冶金简史(自学）稀土冶金及其应用的三个时代划分（1）摇篮时代（1787-1949）从发现钇土元素到发现并分离出钷，用了153年，直到1947年参与美国曼哈顿计划的科学家发明了用离子交换的方法分离相邻的稀土元素，结束了稀土的摇篮时代。古希腊人认为自然界所有的物质都是由大气、土、火和水4要素组成，并把不溶于水、受热不再变化的物质都称为土。这种观点直到19世纪初对化学界仍有较大的影响，因此，那时把元素的氧化物如CaO、Al2O3等，当作钙土、铝土并认为就是元素。从1787年

6、瑞典人L.Arrhenius在斯德哥尔摩附近的Ytteuy镇发现了一种异常的黑色矿物——硅铍钇矿，由此开始了稀土元素的发现史。原子序为6l号的元素直到1945年被美国橡树岭国家实验室的科学J.A.Marinsky，L.E.Glendenin和C.D.Coryell证实其存在，他们从：235U的人工裂变产物的离子交换柱上辩认出147Pm所产生的淋洗带，定名为钷(promethum)。稀土元素发现历史（2）启蒙时代（1950-1969）1950美国学者斯佩丁改进离子交换工艺，制备千克级纯净单一稀土元素1958有机溶

7、剂萃取法用于稀土粗分离（3）黄金时代（1970-现在）70年代后期液-液萃取：流程短、处理量大、成本低中国稀土工业的崛起稀土资源储量占世界80%，1986年后，产量第一，出口第一，应用第二。1970LaNi5储氢性能70年代，稀土用以钢铁工业1971在REFe2相中发现磁致伸缩1986稀土钡铜氧系陶瓷超导体发现7.1.2稀土金属的性质典型的金属元素，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。物理性质银灰色、其中镨与钕略带黄色；具有可塑性熔点：920~1652℃；沸点：1430~3470℃；镧系收缩：原子半径(铕和镱除外)和

8、三价离子半径的变化规律是随原子序数的增加而逐渐减小。这种现象称为“镧系收缩”现象。这是由于内填充的4f电子对核正电荷的屏蔽作用较弱，因而随核正电荷的逐渐增加，对外层电子的静电引力逐渐增强，引起电子壳的收缩。密度在6~10g/cm3(钪和钇密度低于4.5);导电性差.化学性质稀土元素在化学反应中通常失去最外层两个电子(6s2)和一个次外层电子或4f层的一个电子而成三价离子，这是最稳定的价