初中化學(xué)人教版九年級下冊 課題3金屬資源的利用和保護1 課件

1、 第第 七七 小小 組組 稀土是歷史遺留的名稱。稀土金屬是從稀土是歷史遺留的名稱。稀土金屬是從18世紀(jì)末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)世紀(jì)末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土，例如把氧化鋁叫陶土。稀時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土，例如把氧化鋁叫陶土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來，又很稀少，因而得名稀土。稀土金土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來，又很稀少，因而得名稀土。稀土金屬的化學(xué)性質(zhì)很相似，所以在礦物中共生，但是鈧的化學(xué)性質(zhì)同其他屬的化學(xué)性質(zhì)很相似，所以在礦物中共生，但是鈧的化學(xué)性質(zhì)同其他稀土差別較大，一般稀土礦物中不含鈧。最稀少的钷最初是從鈾反應(yīng)稀土差別較大，一般稀土礦物中不含鈧

2、。最稀少的钷最初是從鈾反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物中獲得的，放射性元素堆裂變產(chǎn)物中獲得的，放射性元素147Pm的半衰期為的半衰期為 2.7年。過去認(rèn)年。過去認(rèn)為自然界中不存在钷，直到為自然界中不存在钷，直到1965年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發(fā)現(xiàn)了痕量的钷（石時發(fā)現(xiàn)了痕量的钷（p）。）。起起 源源 稀土金屬（稀土金屬（rare earth metals）又稱稀土元素，稀有金）又稱稀土元素，稀有金屬，是元素周期表屬，是元素周期表B族中鈧、釔、鑭系族中鈧、釔、鑭系17種元素的總種元素的總稱，常用稱，常用R或或RE表示。表示。 鈧和釔因為經(jīng)常與鑭系元素在礦床中共生，且具有相

3、似鈧和釔因為經(jīng)常與鑭系元素在礦床中共生，且具有相似的化學(xué)性質(zhì)，故被認(rèn)為是稀土元素。的化學(xué)性質(zhì)，故被認(rèn)為是稀土元素。 與其名稱暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地殼中的與其名稱暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地殼中的豐度相當(dāng)高，其中鈰在地殼元素豐度排名第豐度相當(dāng)高，其中鈰在地殼元素豐度排名第25，占，占0.0068%（與銅接近）。然而，由于其地球化學(xué)性質(zhì)，（與銅接近）。然而，由于其地球化學(xué)性質(zhì)，稀土元素很少富集到經(jīng)濟上可以開采的程度。稀土元素稀土元素很少富集到經(jīng)濟上可以開采的程度。稀土元素的名稱正是源自其匱乏性。人類第一種發(fā)現(xiàn)的稀土礦物的名稱正是源自其匱乏性。人類第一種發(fā)現(xiàn)的稀土礦物是從瑞典伊特比

4、村的礦山中提取出的硅鈹釔礦，許多稀是從瑞典伊特比村的礦山中提取出的硅鈹釔礦，許多稀土元素的名稱正源自于此地。土元素的名稱正源自于此地。 鈧鈧Sc釔釔Y鑭鑭La鈰鈰Ce鐠鐠Pr釹釹Nd钷钷Pm釤釤Sm銪銪Eu釓釓Gd鋱鋱Tb鏑鏑Dy鈥鈥Ho鉺鉺Er銩銩Tm鐿鐿Yb镥镥Lu 稀土元素是周期表中稀土元素是周期表中IIIB族釔和鑭系元族釔和鑭系元素之總稱。其中钷是人造放射性元素。他們素之總稱。其中钷是人造放射性元素。他們都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價+3，其水合離子大多有顏色，易形成穩(wěn)定的配化合物。稀土其水合離子大多有顏色，易形成穩(wěn)定的配化合物。稀

5、土金屬，由于熔點較低，在電解過程可呈熔融狀態(tài)在陰極金屬，由于熔點較低，在電解過程可呈熔融狀態(tài)在陰極上析出，故一般均采用電解法制取?？捎寐然锖头衔龀?，故一般均采用電解法制取?？捎寐然锖头飪煞N鹽系，前者以稀土氯化物為原料加入電解槽，后物兩種鹽系，前者以稀土氯化物為原料加入電解槽，后者則以氧化物的形式加入。者則以氧化物的形式加入。 從氟碳鈰鑭礦中提取稀土從氟碳鈰鑭礦中提取稀土 將含將含 710%稀土氧化物原礦，經(jīng)熱泡沫浮選，稀土氧化物原礦，經(jīng)熱泡沫浮選，得到含得到含60%稀土氧化物的精礦。再用稀土氧化物的精礦。再用10%鹽酸浸出（見浸?。?，除去精礦鹽酸浸出（見浸?。ゾV中的方解石等

6、碳酸鹽礦物，使精礦中中的方解石等碳酸鹽礦物，使精礦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。最后再焙燒浸出的精礦以除去氟碳鈰鑭礦中焙燒浸出的精礦以除去氟碳鈰鑭礦中的二氧化碳，得到含的二氧化碳，得到含85%稀土氧化物稀土氧化物產(chǎn)品。此法稱為選冶聯(lián)合流程。產(chǎn)品。此法稱為選冶聯(lián)合流程。從氟碳鈰鑭礦獨居石混合型稀土精從氟碳鈰鑭礦獨居石混合型稀土精礦提取稀土礦提取稀土 可采用酸法、堿法、氯可采用酸法、堿法、氯化法。硫酸強化焙燒溶劑萃取法是化法。硫酸強化焙燒溶劑萃取法是將含約將含約60%稀土氧化物的混合型精礦稀土氧化物的混合型精礦在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)用濃硫酸進行高溫分解，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)用濃硫酸進行高溫分

7、解，使精礦中的鐵、磷、釷、鈣、鋇等轉(zhuǎn)使精礦中的鐵、磷、釷、鈣、鋇等轉(zhuǎn)化為難溶性物質(zhì)，焙燒后的固體料經(jīng)化為難溶性物質(zhì)，焙燒后的固體料經(jīng)水浸除去雜質(zhì)，得到純凈的稀土硫酸水浸除去雜質(zhì)，得到純凈的稀土硫酸鹽溶液，再經(jīng)有機溶劑萃取和鹽酸反鹽溶液，再經(jīng)有機溶劑萃取和鹽酸反萃，最后得到混合氯化稀土溶液。濃萃，最后得到混合氯化稀土溶液。濃縮結(jié)晶，可得混合氯化稀土；或直接縮結(jié)晶，可得混合氯化稀土；或直接進行分組分離，制取單一稀土化合物。進行分組分離，制取單一稀土化合物。 大多數(shù)稀土元素呈現(xiàn)順磁性。釓在大多數(shù)稀土元素呈現(xiàn)順磁性。釓在0時比鐵時比鐵具更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也具更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥

8、、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆控制材料的鎘、硼還大。熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。稀土元素已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶稀土具有更高的硬度。稀土元素已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土

9、可生產(chǎn)熒金、機械、能源、輕工、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導(dǎo)纖維材料等。常用的氯化物體系為存儲材料、光導(dǎo)纖維材料等。常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科他們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中有廣泛的用途，在鋼鐵、鑄鐵和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制研中有廣泛的用途，在鋼鐵、鑄鐵和合金

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極強，用途廣泛。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是得的磁性材料其磁性極強，用途廣泛。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發(fā)光材料、激光材料。重要的發(fā)光材料、激光材料。 稀土工業(yè)始于稀土工業(yè)始于 19世紀(jì)世紀(jì) 80年代。當(dāng)時需要從獨居石（釷和稀土礦物）中提取制汽年代。當(dāng)時需要從獨居石（釷和稀土礦物）中提取制汽燈紗罩用的釷，而稀土則是無用的副產(chǎn)品。到燈紗罩用的釷，而稀土則是無用的副產(chǎn)品。到20世紀(jì)初，稀土在打火石、碳弧世紀(jì)初，稀土在打火石、碳弧棒、玻璃著色和拋光粉等方面陸續(xù)得到應(yīng)用。同時電燈取代了汽燈，因而在處理棒、玻璃著色和

11、拋光粉等方面陸續(xù)得到應(yīng)用。同時電燈取代了汽燈，因而在處理獨居石過程中，釷和稀土主副易位。第二次世界大戰(zhàn)期間，釷因為核技術(shù)的需求獨居石過程中，釷和稀土主副易位。第二次世界大戰(zhàn)期間，釷因為核技術(shù)的需求而大量生產(chǎn)，稀土又成為處理獨居石過程的副產(chǎn)品，但純度不高，應(yīng)用不廣。到而大量生產(chǎn)，稀土又成為處理獨居石過程的副產(chǎn)品，但純度不高，應(yīng)用不廣。到50年代，由于離子交換和溶劑萃取新技術(shù)成功地應(yīng)用于稀土的分離和提純，稀年代，由于離子交換和溶劑萃取新技術(shù)成功地應(yīng)用于稀土的分離和提純，稀土產(chǎn)品純度提高，價格下降。土產(chǎn)品純度提高，價格下降。60年代，稀土用作石油裂化催化劑和制取熒光粉；年代，稀土用作石油裂化催化劑和

12、制取熒光粉；70年代出現(xiàn)稀土鈷永磁體，并在煉鋼中添加稀土，這些都促進了稀土工業(yè)的迅年代出現(xiàn)稀土鈷永磁體，并在煉鋼中添加稀土，這些都促進了稀土工業(yè)的迅速發(fā)展。中國于速發(fā)展。中國于50年代末制得除钷以外的全部稀土金屬，年代末制得除钷以外的全部稀土金屬，60年代初開始工業(yè)生年代初開始工業(yè)生產(chǎn)。產(chǎn)。1972年制得钷年制得钷。 在自然界中主要礦物有獨居石、鈰硅石、鈰鋁石、黑稀金礦和磷在自然界中主要礦物有獨居石、鈰硅石、鈰鋁石、黑稀金礦和磷酸釔礦。因其天然豐度小，又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式酸釔礦。因其天然豐度小，又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在，故得名。存在，故得名。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上，最重要的有氟碳鈰鑭礦種以上，最重要的有氟碳鈰鑭礦（Ce，La）FCO3、獨居石、獨居石CePO4，Th3（PO4）4、磷釔石、磷釔石（YPO4）、黑稀金礦）、黑稀金礦(Y