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2011春季学期 科学技术史系列讲座 期末论文 我身边的科学技术—— 稀土之战 ——徐光宪院士与他的串级萃取技术 化学系 化学02 王若瑜 2010012251 论文结构 一，背景简介 1.1稀土元素简介 1.2提取稀土元素的必要性 1.3世界的稀土元素和中国的稀土元素 1.4徐光宪其人 二，技术的诞生 2.1此前的稀土提取手段 2.1.1离子交换法 2.1.2超临界流体（SFE）萃取 2.1.3串级分离法的雏形 2.2串级萃取法思路的诞生 2.3串级萃取法的诞生 2.4串级萃取法的实践以及推广 2.5串级萃取技术产生的原因分析 三，影响与意义 四，参考资料 我身边的科学技术—— 化学系化学02 王若瑜 2010012251 稀土之战 ——徐光宪院士与他的串级萃取技术 背景简介 1.1稀土元素简介 稀土是元素周期表中钪(Sc)钇(Y)镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，共17种元素Y3+(89.3pm)的离子半径接近于Tb3+（92.3pm）和Dy3+（90.8pm）的离子半径，因而在自然界中常同镧系元素共生，所以也把它们二者也归位于稀土元素。同样，由于f电子的影响，镧系元素的稳定价态多为+3。 综合上述两点，由于相近的半径和相同的稳定价态，稀土元素在自然界共生当今世界每5项发明专利中便有1项和稀土有关。 17种稀土元素在地壳中占0.0153%，其中铈的丰度丰度最大，在地壳中占0.0046%，其次是钇?钕?镧等。世界上目前已发现的稀土矿物约有250多种，含量较高的有60多种，但实际上有开采价值的只有10多种。 我国稀土矿藏遍及十多个省，是世界上储量最多的国家，以金属计，估计有3600万吨。不仅总储量大，中国还拥有工业上很有价值的稀土矿物：独居石(RE(PO4))?磷钇矿(YPO4)?氟碳铈(Ce(CO3)F)矿?褐钇铌矿(YNbO4)等等。 但是由于稀土元素的易共生特性，加之世界拥有相关技术的国家对中国实行技术封锁，在中国，人们对稀土元素的提取利用仍然面临着严重的技术问题： 产品的纯度不达标。随着技术手段的进步，各工业领域对高纯度的稀土要求剧增，我国的技术不能跟上发展需求。 工艺流程水平偏低。我国稀土分离生产虽然已经具备了一定的规模，但是在效益和产率上不尽如人意，工厂企业需要更优化的技术手段。 我国的稀土产品在国际市场占有份额较小。【4】 特殊的时代迫切呼唤中国人自己的新技术！ 1.4徐光宪其人 徐光宪浙江人杭州高级工业职业学校宁波高工当选为美国Phi Lamda Upsilon荣誉化学会美国Sigma Xi荣誉科学会会员。毕业之后-季铵盐交换树脂；常用的阳离子交换树脂是强酸-磺酸型交换树脂。 这种方法存在的主要缺点是分离速度慢，效率不够高。 2.1.2超临界流体（SFE）萃取【7】 利用氟化的β-二酮与镧形成的络合物TBP的缔合物的特点，可以从固体物料中萃取镧系元素。利用超临界改性的TBP可以定量从溶液中萃取三价的钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)镧(La)、铈(Ce)、镱(Yb)、镥(Lu)用推拉体系萃取分离稀土但因为无法实现串级萃取过程从未。徐光宪萃取过程与络合作用的联系以及萃取方法用于分离的可能性及其优点。国际上萃取化学仍然是一门新兴学科，关于萃取体系的分类在理论中存在着很多与实际和试验不相吻合的假设，甚至对萃取机理的解释。串级萃取过程中络合平衡移动的情况发现串级萃取理论基本假定：“在串级过程中萃取比保持恒定”，在稀土推拉体系串级萃取过程中是不成立的。配成季铵盐——DTPA“推拉”体系(如：P204，二乙基己基膦酸)使原先溶于水中的稀土离子和萃取剂生成可溶于特定有机溶剂的化合物，和其他离子分离，然后改变条件使被萃物成为不溶于特定溶剂的化合物(反萃取)【11】。 2.4串级萃取法的实践以及推广 在有了切实可行的技术方法之后，徐光宪又满怀热情的投入到技术的产业化上。1974年，在包头稀土三厂的工业模拟实验中，他先凭借充足的经验和到位的操作，使得技术放大实验一次性成功，最大程度上减少了损失。此外，他还以此为基础提出了“应用于稀土串级萃取分离流程优化工艺设计的设计原则和方法，极值公式，分馏萃取三出口工艺的设计原则和方法，建立了串级萃取动态过程的数学模型与计算程序，回流启动模式等。稀土生产“这些学习对我打下基本功起了很好的作用，一生受用不尽。”的研究领域较宽，涵盖物理化学和无机化学在量子化学和化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学、稀土化学