稀土冶金与环境保护

稀土产业分布及发展技术，主要矿物的选矿方法，离子吸附型稀土的采矿，离子吸附型稀土的化学选矿，稀土精矿的浸取分解与三废处理，稀土元素萃取化学与串级萃取分离工艺，稀土沉淀结晶分离与湿法冶金过程环境保护，稀土金属及合金的制备，稀土金属的提纯，稀土单晶的制备，稀土金属的加工，稀土永磁和储氢功能合金材料，稀土二次资源循环利用技术，钕铁硼和钐钴永磁废料的回收利用，熔盐电解渣的回收利用，废稀土催化剂的回收利用，废抛光材料的回收利用，稀土镍氢电池废料的回收

本书系统介绍了稀土冶炼与环境保护技术领域的发展历史、技术现状与问题，从稀土战略资源到新兴技术产业的发展高度，为读者提供了系统的和最新的技术信息及未来发展趋势；阐述了主要矿物的选矿方法，离子吸附型稀土的采矿与化学选矿，稀土精矿的浸取分解，稀土元素萃取化学与串级萃取分离工艺，沉淀结晶分离与湿法冶金，稀土金属及合金的制备，稀土二次资源循环利用技术等；同时还融入了稀土冶炼一线技术人员的生产技术经验，从产品、装备、标准和管理等多方面来把握稀土冶炼与环保技术的新需求和新发展。本书面向稀土材料化学相关研究的人才培养，适合作为稀土资源开采相关专业教材，也可作为稀土行业从业人员和管理部门专业技术人员的参考用书。

李永绣，博士，南昌大学化学系，稀土研究院，院长，教授，中国稀土学会理事，兼稀土化学与湿法冶金专业委员会副主任，稀土环境保护专业委员会副主任，稀土地质采矿选矿专业委员会委员，稀土发光专业委员会委员；江西省稀土学会副理事长，兼稀土应用专业委员会主任；主要从事稀土资源高效提取，稀土环境保护和稀土新材料的研究和技术推广应用工作。1982 年1毕业于江西大学无机化学专业，获学士学位；留校任教，从事稀土资源开发研究与稀有元素化学专业课程教学；1985.9-1988.7在杭州大学化学系无机化学研究生，获硕士学位；毕业后会江西大学任教，2000-2003年在南京大学无机化学博士研究生，2008-2009，美国肯特州立大学访问学者。其余时间一直在江西大学、南昌大学工作；从事稀土资源开发与微纳米新材料研究以及无机化学、配位化学、分离化学、稀土化学与功能材料的教学工作。在资源开发、稀土分离与高纯化技术、稀土材料前驱体物性调控技术、稀土抛光材料、稀土陶瓷材料、稀土发光材料等方面取得的科技成果得到推广应用，取得了显著的经济和社会效益，获省部级科技奖励8项次。以主编、副主编出版专著和教材3部，发表论文180多篇，获授权发明专利30多件。

第1章 绪论 // 0011.1 稀土产业及其组成部分0011.2 稀土产业链0021.3 稀土产业发展的技术基础和物质基础0041.3.1 分离化学与工程是稀土产业发展的技术基础0041.3.2 稀土资源是稀土产业发展的物质基础0051.4 稀土冶金与环境保护技术是稀土产业发展的核心内容0111.4.1 稀土采选与浸取分离技术从跟踪到孕育创新0121.4.2 稀土资源采选分离创新技术让中国稀土走向世界0131.4.3 绿色环保技术使中国稀土产业化水平迈向新高度0141.5 稀土冶金与环境保护的技术范畴0151.5.1 稀土精矿生产技术0151.5.2 稀土矿处理技术和三大生产基地0151.5.3 稀土冶炼分离技术0161.5.4 稀土金属生产技术0161.5.5 稀土新材料制备技术0161.6 稀土产业健康稳定发展的制约因素*017思考题018参考文献019第2章 矿物型稀土资源的采选与环境保护 // 0212.1 稀土矿物0212.1.1 主要稀土矿床类别0212.1.2 主要稀土矿物0222.2 矿物特征与稀土选矿方法0242.3 主要矿物的选矿方法0252.3.1 重选与独居石的选矿0252.3.2 内蒙古白云鄂博矿的采矿0252.3.3 从内蒙古白云鄂博矿中选铁与铁精矿生产0262.3.4 从白云鄂博矿选铁尾矿中分选稀土及稀土精矿的生产0282.3.5 包头稀土精矿生产工艺流程与三废处理0352.3.6 包头稀土选矿工艺的延伸与发展*0362.3.7 综合回收铌、萤石、重晶石的试验研究*0382.3.8 四川牦牛坪稀土矿0412.3.9 四川德昌大陆槽稀土矿0472.3.10 山东微山稀土矿0482.3.11 美国芒廷帕斯稀土矿049思考题049参考文献050第3章 离子吸附型稀土资源的采选与环境保护 // 0543.1 概述0543.1.1 离子吸附型稀土的开发历程0553.1.2 离子吸附型稀土资源的特征0563.2 离子吸附型稀土的采矿0583.2.1 池浸法0593.2.2 堆浸法0593.2.3 原地浸矿法0603.2.4 采矿方式的选择与原地浸矿适应性评价方法0653.3 离子吸附型稀土的化学选矿0653.3.1 浸取试剂与浸取能力大小次序0653.3.2 黏土矿物对电解质阴阳离子的吸附0683.3.3 离子吸附型稀土的浸取方法与效率评价0853.3.4 浸取试剂和浸取策略的变迁1043.3.5 从离子吸附型稀土浸出液中提取稀土1093.3.6 浸取与富集回收技术的耦合1373.3.7 稀土矿山富集与后续稀土萃取分离的衔接143思考题148参考文献149第4章 稀土精矿的浸取分解与三废处理 // 1574.1 浸取方法及其分类1574.1.1 依据浸取反应类型的分类1574.1.2 依据浸取剂类型的分类1584.2 包头混合型稀土矿的分解与冶炼工艺1594.2.1 酸法工艺及其三废处理1594.2.2 烧碱法工艺及其三废处理1634.2.3 低温硫酸法浸取及钍资源综合利用*1654.2.4 针对节水降耗和氟、磷资源分类回收的浸取与富集新工艺*1664.3 氟碳铈矿的分解与冶炼工艺1684.3.1 浸出与冶炼工艺1694.3.2 三废处理1704.4 独居石的分解浸取1704.4.1 碱分解工艺1714.4.2 三废处理1734.5 离子吸附型稀土精矿的分解浸取1734.5.1 精矿的盐酸分解1744.5.2 氯化稀土溶液的净化1744.5.3 稀土的选择性浸出1744.5.4 主要稀土废水处理方法与处理原则1754.5.5 稀土废渣的特点1774.6 浸取方式1774.6.1 搅拌浸取方法1774.6.2 搅拌浸取的连续操作制度1794.7 浸取过程的动力学基础1804.7.1 浸取过程的历程及其速度的一般方程1804.7.2 多相反应的特征1814.7.3 多相反应的类型与反应过程1834.7.4 粒径不变的未反应核收缩模型的动力学1844.7.5 浸取动力学控制步骤的判断与提高浸取效率的基本途径1864.8 主要稀土矿种的浸取技术最新研究动态*187思考题188参考文献189第5章 稀土元素萃取化学与串级萃取分离工艺 // 1915.1 概述1915.1.1 溶剂萃取技术及其重要性1915.1.2 溶剂萃取的基本原理和过程1915.1.3 液液萃取平衡及相关的参数1925.2 溶剂萃取化学1975.2.1 物理萃取和化学萃取1975.2.2 物理萃取中的化学问题1985.2.3 化学萃取中的萃取剂2035.3 稀土元素萃取化学2095.3.1 中性配位萃取体系（中性溶剂化配位萃取）2095.3.2 离子缔合萃取体系2105.3.3 酸性配位萃取体系(阳离子交换萃取体系)2135.3.4 协同萃取体系2165.3.5 添加剂的作用机制2175.3.6 萃取过程动力学2185.4 萃取过程的界面化学与胶体化学2205.4.1 萃取体系的界面性质2205.4.2 界面现象与传质2215.4.3 萃取体系中胶体的生成及影响2215.4.4 溶剂萃取中微乳状液（ME）的生成及对萃取机理的解释*2235.4.5 乳化的形成及其消除*2255.4.6 萃取过程三相的生成与相调节剂*2265.5 稀土萃取分离技术2285.5.1 稀土萃取分离技术的发展简况2285.5.2 稀土萃取分离的工艺流程2295.5.3 优于P507萃取分离稀土的体系创新与优化2305.5.4 优于环烷酸萃取分离稀土的体系创新与优化2355.5.5 稀土与非稀土杂质萃取分离体系的创新与优化*2375.5.6 离子液体萃取分离稀土*2395.5.7 离子液体-萃淋树脂法分离稀土*2445.5.8 电解氧化-萃取联动耦合分离法生产高纯度氧化铈*2455.5.9 电解还原-萃取法分离铕*2475.6 串级萃取理论与工艺2485.6.1 萃取分离工程的基本过程2485.6.2 串级萃取及方式2505.6.3 串级萃取理论2525.6.4 稀土串级萃取工艺的应用与提升2645.6.5 联动萃取分离工艺*267思考题271参考文献272第6章 稀土沉淀结晶分离与湿法冶金过程环境保护 // 2766.1 稀土湿法冶金与环境保护技术中的沉淀结晶2766.2 溶解平衡与溶度积规则2776.2.1 溶度积常数2776.2.2 溶度积规则2786.2.3 影响溶解度的因素2786.3 沉淀与结晶的生成2816.3.1 过饱和溶液2816.3.2 晶核的形成2816.3.3 晶粒的长大2826.3.4 陈化过程2846.3.5 共沉淀现象2856.3.6 沉淀的胶体特征及其稳定与聚沉*2876.4 沉淀物的形态及其影响因素2886.4.1 稀土沉淀结晶的影响因素2886.4.2 沉淀物的主要形态及生成过程2896.4.3 影响产物粒度的因素2896.5 沉淀与结晶分离技术2916.5.1 基于金属离子氢氧化物沉淀的分离技术2916.5.2 基于金属离子硫化物沉淀的分离技术2936.5.3 基于金属离子草酸盐沉淀的分离技术2946.5.4 碳酸稀土的沉淀、结晶及其转化2956.5.5 沉淀结晶方法与产品物性控制技术*3146.6 基于稀土变价性质的氧化还原与沉淀的联动分离*3186.6.1 铈的氧化-沉淀分离3186.6.2 锌粉还原-硫酸亚铕与硫酸钡共沉淀法*3216.7 沉淀结晶分离技术的发展*3236.7.1 新试剂与新技术3236.7.2 分离功能与材料制备功能的耦合联动3246.7.3 沉淀结晶过程的质量调控与节水降耗减排3296.7.4 碳酸稀土沉淀废水的回收利用*3326.7.5 草酸稀土沉淀废水的全回收利用*3346.8 稀土湿法冶金过程环境保护3366.8.1 冶炼企业环境保护的任务与现状3376.8.2 稀土冶炼含铵废水综合处理回收改进工艺流程分析与比较3386.8.3 稀土冶炼企业环境保护的发展方向339思考题339参考文献340第7章 稀土金属和合金材料 // 3437.1 稀土金属及合金的制备3447.1.1 金属热还原法制备稀土金属3447.1.2 熔盐电解法制备稀土金属3487.1.3 稀土氯化物熔盐电解3497.2 稀土金属和合金生产过程的节能环保3537.2.1 存在的问题与原因3537.2.2 发展液态下阴极电解槽及新工艺、新产品开发3567.2.3 废气综合处理3587.3 稀土金属粉末的制备3597.4 稀土金属的提纯3597.4.1 真空熔炼法3607.4.2 真空蒸馏法3617.4.3 区域熔炼法3627.4.4 电迁移法提纯稀土金属3637.4.5 悬浮区熔-电迁移联合法提纯稀土金属3637.4.6 电解精炼法提纯稀土金属3647.4.7 熔盐萃取法提纯稀土金属3657.5 稀土单晶的制备3657.5.1 电弧熔炼-退火再结晶法3657.5.2 区域熔炼法3667.5.3 直拉单晶法3667.5.4 稀土单晶的其他制备方法3667.6 稀土合金3677.6.1 稀土硅铁合金3677.6.2 稀土镁铁合金（稀土镁球铁）3697.6.3 稀土铝合金的制备3707.6.4 稀土打火石的生产工艺3707.7 稀土金属的加工3717.7.1 稀土金属的力学性能与纯度及温度的关系3717.7.2 稀土金属的加工性能3727.7.3 稀土金属加工材料与靶材3737.8 稀土永磁和储氢功能合金材料3747.8.1 稀土永磁合金3757.8.2 稀土储氢合金材料380思考题381参考文献381第8章 稀土二次资源循环利用技术 // 3848.1 概述3848.2 钕铁硼和钐钴永磁废料的回收利用3858.2.1 湿法冶金路线3888.2.2 火法冶金路线3918.3 熔盐电解渣的回收利用3938.3.1 酸浸回收法3938.3.2 碱转-酸浸法3948.3.3 盐碱焙烧-水洗除氟-酸浸稀土3958.4 废稀土催化剂的回收利用3968.4.1 废弃石油裂化催化剂的二次资源回收3968.4.2 稀土汽车尾气净化催化剂的二次资源回收3978.5 废发光材料的回收利用3998.6 废抛光材料的回收利用4008.6.1 浓硫酸低温分解法4018.6.2 碱焙烧法从稀土抛光粉废料中回收稀土4028.6.3 盐碱焙烧法4038.6.4 浮选法与固废减量4038.7 稀土镍氢电池废料的回收4048.8 稀土二次资源回收技术研究的发展方向*405思考题407参考文献408