氟碳酸铈焙烧反应方程式书写

（1）对于固体参加的反应来说，固体表面积越大，反应速率越大，故答案为：增大固体与空气的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率；

（2）根据题意可知应为KBF4沉淀，故答案为：K++BF4-=KBF4↓；

（3）在生产过程中，酸浸I中会产生大量黄绿色气体，说明Ce4+离子具有强氧化性，可将Cl-氧化为Cl2，为避免污染环境、腐蚀设备，应用硫酸酸浸，故答案为：2Ce4++2Cl-=2Ce3++Cl2↑；用H2SO4酸浸；

（4）过滤用到的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒和滤纸等；实验室测定PH的方法是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；

（5）NaClO将Ce（OH）3氧化为Ce（OH）4，其中NaCl为还原产物，故答案为：2Ce（OH）3+NaClO+H2O=2Ce（OH）4+NaCl； 

NaCl．

第二次浸取，只有RE(OH)3 （由ReF3转换得来）溶于盐酸呀进入滤液中，其余2种都在过滤时截留在滤饼中，从而分离Re和Ce元素

氧化铈在稀酸中较稳定，在浓酸中变为三价离子，将浓盐酸氧化放出氯气。于碱溶液中稳定

碱土金属的硬度略大于碱金属,钙、锶、钡、镭仍可用小刀切割,其熔点和密度也都大于碱金属,但仍属于轻金属.

碱土金属的导电性和导热性能较好.它们的化学性质活泼,在空气中加热时,发生燃烧,产生光耀夺目的火光,形成氧化物.

与水作用时,放出氢气,生成氢氧化物,碱性比碱金属的氢氧化物弱,但钙、锶、钡、镭的氢氧化物仍属强碱.

碱土金属最外电子层上有两个价电子,氧化态为＋2,所生成的盐多半很稳定,遇热不易分解,在室温下也不发生水解反应.碱土金属的离子为无色的,其盐类大多是白色固体 ,和碱金属的盐不同,碱土金属的盐类(如硫酸盐、碳酸盐等)溶解度都比较小.

在自然界中,碱土金属都以化合物的形式存在,可用焰色反应鉴定.由于它们的性质活泼,只能用电解方法制取。

镧系元素

镧系元素（汉语拼音：Lanxi Yuansu；英语：Lanthanide Elements），元素周期表ⅢB族中原子序数57～71的15种化学元素。包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。镧系元素的化学符号用Ln代表。

镧系元素的性质非常相似，在自然界中共存于某些矿物中，彼此很难分离，因此也难以发现。自1803年从硅铈石中发现铈到1947年从铀裂变产物中分离出放射性元素钷，共经历了145年才逐个地把15种镧系元素以及与之伴生的另外两种ⅢB族元素钪和钇发现出来。这17种元素统称为稀土元素。

稀土元素在地壳中的丰度为0.015,3%，其中铈的丰度最大，为0.004,6%，约为铅的3倍，除放射性钷外，丰度最小的为铥0.000,003%，高于铋的丰度。所以稀土元素在地壳中的含量并不算稀少。世界稀土工业储量为4,500万吨，其中中国储量为3,600万吨，美国为550万吨，此外在巴西、印度、澳大利亚、俄罗斯和加拿大等国也有丰富的稀土矿藏。中国内蒙古白云鄂博铁铌稀土矿床，是最大的稀土矿，矿区内独立的稀土矿物有10种，其中经济意义最大的是氟碳铈矿和独居石。美国加利福尼亚有储量丰富的碳酸盐型稀土矿区。巴西的阿拉沙有碳酸盐型铌–稀土矿区，其中除有品位很高的铌矿石外，稀土、铀、钍的矿石也很丰富。

物理性质

镧系元素随着原子序数增加，原子半径和三价离子半径从镧到镥依次减小。这种现象称为镧系收缩。镧系收缩使镧系元素的性质从镧到镥呈现有规律的变化，如碱性依次减弱，生成氢氧化物的pH依次降低，二元化合物中共价成分增高，配合物稳定性增强等。这些性质上的差异正是溶剂萃取、离子交换等分离镧系元素方法的依据。

离子价态　镧系元素通常容易失去外层5d16s2或4f16s2三个电子，生成三价阳离子Ln3+。其中La3+、Gd3+和Lu3+离子的4f壳层中的电子数分别为0、7和14，即分别处于全空、半充满和全充满的稳定状态，所以三价的镧、钆和镥离子最稳定。铈和铽能分别失去4f15d16s2和4f26s2四个电子，达到4f0和4f7壳层全空和半满的状态，生成稳定的四价离子Ce4+和Tb4+。铕和镱也可分别只失去6s2两个电子，达到4f壳层半满和全满状态，生成较稳定的二价离子Eu2+和Yb2+。

光谱　镧系元素离子的荧光光谱都呈锐线谱，这种光谱特性使许多镧系元素化合物用于生产高色纯度的激光和发光材料。

磁性　常温下金属镧、镱和镥是反磁性的，其他镧系金属均为顺磁性的。随着温度降低会发生由顺磁性转变为铁磁性或反铁磁性的变化。除了镧、镥外，三价镧系元素离子和二价铕和铥都具有未成对的4f电子，也呈现顺磁性。镧系金属和过渡金属的合金或金属间化合物等，是非常重要的和广泛应用的铁磁性材料。

化学性质

银白色有光泽的金属，质地较软，有延展性。化学性质比较活泼，在空气中迅速被氧化失去光泽。金属与冷水缓慢作用，与热水反应剧烈产生氢气。镧系金属具有仅次于碱金属和碱土金属的还原性，能将铁、钴、镍、铜等许多金属的氧化物还原为金属。加热镧系金属至200～400℃生成氧化物。

Ln3+离子与草酸反应生成难溶于水的草酸盐Ln2(C2O4)3·nH2O，加热至800～900℃分解生成相应的氧化物。镧系元素经分离为单一元素后，总是从溶液中被转化为草酸盐，经灼烧得氧化物作为最后产品。

羧酸、羟基羧酸、β–二酮和乙二胺四乙酸(EDTA)等都能和镧系离子生成配位化合物。最稳定的配合物是含氧配体螯合物，如乙二胺四乙酸和镧系离子形成的配合物[La(OH2)EDTAH]·3H2O，它可用作镧系元素离子交换分离的淋洗剂。

制法

制备镧系元素主要以独居石和氟碳铈矿为原料。但它们总是和其他矿物及脉石共生在一起，因此首先需要进行选矿，将独居石或氟碳铈矿分离富集成精矿，然后用化学方法分解精矿，使精矿中的主要成分转变为易溶于水或酸中的化合物。

独居石〔(Ce,La,Nd,Tb)O4〕精矿分解　将研磨至300～325目的独居石精矿粉与50％浓度的氢氧化钠溶液在140℃反应，其中的镧系元素和钍、钛、铁等生成不溶于水的氢氧化物，磷则转变为水溶性的磷酸三钠。用pH为4.5～5.8的稀盐酸处理滤饼，镧系元素溶解，钍、铀等仍残留在沉淀中。将溶液浓缩结晶得镧系氯化物。

氟碳铈矿〔(La,Ce)CO3F〕精矿的分解　将精矿在500℃氧化焙烧1小时，铈被氧化为＋4价，其他镧系元素转变为氟氧化物。用稀硫酸浸取，可以将其中的Ce4+和其他镧系元素以硫酸盐形式浸出到溶液中，加入硫酸钠使除Ce4+以外的三价镧系元素生成难溶的硫酸复盐沉淀，Ce4+则留在母液中。用氢氧化钠水溶液将硫酸复盐转化成氢氧化物沉淀，再用盐酸溶解，得镧系氯化物溶液，经浓缩、结晶可得氯化物产品。将含Ce4+母液中的Ce4+还原为Ce3+后，用上述方法制得CeCl3。

镧系元素的分离与提纯　最早采用分级结晶和分级沉淀法分离提纯从精矿分解得到的混合镧系化合物。但这类方法效率低，过程很长。第二次世界大战后开始采用离子交换法分离镧系元素（含钇）。此法的优点是一次操作可将混合镧系元素分离为以克计的高纯度单一元素，但缺点是操作周期长，且不能连续操作，效率低。因此镧系元素的分离问题长期制约着镧系元素工业的发展和实际应用。20世纪60年代后期，有机溶剂萃取法开始应用于镧系元素的分离。该法具有处理量大，可连续进行，分离效果好等优点，已成为分离制取单一镧系元素的主要方法。用溶剂萃取法分离镧素元素是将含镧系元素的水溶液与互不相溶的有机溶液搅拌混合、澄清，利用待萃取的各镧系元素在两相之间的分配系数的差别进行分离（见图）。由于镧系元素化学性质很相似，相邻Ln3+离子的分配系数差别很小，必须进行多级萃取才能得到纯单一产品。常用的萃取剂有磷酸三丁醋(TBP)、磷酸二烷基酯(P204)、2–乙基己基膦酸单二乙基己酯(P507)等多种萃取剂。

金属的制备　工业上采用熔盐电解法大量生产混合镧系金属以及单一的镧、铈、铕、铥等。其他镧系金属除蒸气压高的钐、铕、铥、镱外，多采用金属热还原法制备。

熔盐电解法　用镧系元素氯化物、氟化物或氧化物与钙、钡、钠或钾的氯化物或氟化物组成的混合熔盐作为电解质，在高温下进行电解，镧系离子在阴极上还原析出金属。

金属热还原法　生产上采用的还原剂有钙、锂、镧和铈等。钙热还原镧系氟化物是在真空感应炉中在惰性气氛(Ar)保护下进行的，反应温度1,450～1,750℃。因为钐、铕、镱、铥等金属的蒸气压较高，可以采用高温下还原–蒸馏法制备，即用蒸气压较低的金属镧或铈在高温和高真空下还原它们的氧化物，同时进行蒸馏，可以得到钐、铕、镱、铥等金属。

应用

镧系元素独特的电子结构使它们具有优良的光、电、磁等特性，已开发出许多功能材料，如LaNi5储氢材料；SmCo5、Nd2Fe14B等永磁材料，其性能大大优于铁氧体等永磁材料。含镧系元素的发光材料，已在三基色荧光灯中广泛使用，不仅改善了照明条件，且大量节约电能。X射线激发发光材料Gd2O2S∶Tb3+、BaFCl∶Eu2+用于制作医用X射线照相增感屏，可以成倍地降低X射线使用剂量。掺钕的钇铝石榴石Y3Al5O12∶Nd是一种应用很广的激光晶体，广泛用于激光制导、目标指示、测距和医疗等方面。铕、钆和钐的热中子吸收截面大，是优良的核反应堆的控制材料和结构材料。镧系元素在冶金、化工、玻璃陶瓷、农业等方面也有广泛的用途。氧化铈是性能优良的抛光粉，含铈50％的铈铁合金可制打火石。高纯氧化镧用于制造高折射率、低色散率的光学玻璃。掺钕的玻璃呈红色，用于制造人造红宝石及航空仪表上。氧化镨用于制造具有鲜艳黄色的高温陶瓷材料——镨黄。球磨铸铁中含有镧系元素使耐磨和耐腐蚀性大大提高。含镧系元素的催化剂可提高石油裂化收率。

动物实验表明，镧系元素矿物和化合物吸入或口服均属低毒性，但因镧系元素的资源开发和工业生产已形成比较大的产业，涉及的地区广、人员多，有关镧系元素的毒性和放射性应需注意。

【结构或分子式】(Ce，La，Nd…)CO3F

【性质】是具有重要工业价值的铈族稀土元素(轻稀土)矿物，属氟碳酸盐类型。稀土元素含量(以RE2O3计)一般为75%。六方晶系，晶体呈板状，通常呈细粒状集合体。黄、浅绿或褐色。玻璃光泽或油脂光泽。硬度4～4.5。密度4.72～5.12g/cm3。具放射性和弱磁性。溶于稀盐酸和硫酸，在磷酸中迅速分解。主要产于碱性岩、碱性伟晶岩及有关的热液矿床中。是提取铈、镧的重要矿物原料。还可用于合成橡胶、人造纤维、有机合成等。

【硬度】4～4.5

【密度】4.7～5.1g/cm3

【性状】氟碳铈矿呈板状或柱状、星点状。集合体一般呈长条状，柱状及放射状。颜色有黄色、棕色、黄褐色、红褐色，具有蜡质玻璃光泽。

【溶解情况】不溶于水，在盐酸、硝酸和硫酸中溶解，在磷酸中迅速分解。

【制备或来源】露采为主。

【包装及贮运】用内衬塑料编织袋包装，火车和汽车运输。

【用途】　氟碳铈(镧)矿是提取稀土化合物、冶炼铈、镧等稀土元素的重要矿物原料。

【制法】　多为露天开采,一般工艺流程见“磷块岩”。选矿采用单浮-选或者浮选-重选-浮选联合流程。四川牦牛坪稀土矿：此矿石的特点是以稀土矿物氟碳铈矿为主,伴生有重晶石和萤石等。矿床遭到强烈风化,矿石泥化严重,泥化率达20%。矿泥稀土品位为3.5%,以胶态相沉积在Fe-Mn氧化物组成的风化物上,也具有回收价值,选矿工艺流程如下：原矿 磨矿 分级多级摇床重选 氟碳铈精矿矿泥中胶态相稀土回收工艺流程：矿泥 酸浸 滤液萃取 反萃 浓缩 氟化稀土白云鄂博共生稀土矿：此矿石的特点是稀土矿与铁矿及铌钽矿共生,且伴生有萤石、重晶石及方解石等。其中含氟碳铈矿和独居石,它们之间的比例为3∶1,且都达到工业回收品位,习惯上称它为混合稀土矿。选矿工艺流程如下：原矿 磨矿 弱磁选 强磁选 浮选 稀土精矿(CeFCO 2∶RePO 4=3∶1) 浮选 泡沫产品 氟碳铈精矿

【安全性】　同“金红石”。

【生产单位】　内蒙古自治区包头市白云鄂博稀土铁矿,山东省微山稀土矿,四川省牦牛坪稀土矿,湖北省庙垭稀土矿等。

微山稀土矿 山东微山湖稀土矿简介： 稀土矿是1958-1970年间由原济南地质局和省地质局二队先后进行地质勘探发现的较大规模的稀土矿床，通过勘探，发现矿区内矿三种普通，细小矿肪；有缝即存，信步皆是，在0.85平方公理范围内，已知大小矿脉60多条，经过多年企业井下开采和省地质局二院进一步的详查和普查，探明稀土氧化物储量400多万吨，可采储量255万吨，矿山服务年限100年。 矿区属于单一氟碳铈矿，轻稀土类型，其特点是矿石及脉石矿物较简单，稀土矿物以氟碳铈矿为主，矿物含有17种稀土元素，其种镧铈镨钕四种元素稀土总量的98以上。（镧34%，铈为49%，镨4%，钕11%），就稀土质量来讲，微山稀土资源是最优质的。地质储量大，有害物质由浅入深，可选性好，易开采，钛，磷，铁等杂质成份低，精矿产品易于深加工和单一元素分离，广泛用于冶金，光学仪器，石油催化剂，化工，毛纺等行业，尤其适宜冶炼低钛稀土硅铁合金和稀土分离，这是国内外其它稀土矿无法比及的，深受国内外用户和有关专家的青睐和重视。 随着科技技术的迅速发展，稀土这种具有神奇功能的工业“维生素”已成为当今尖端科学和高新技术产品不可缺少的材料，并且已广泛应用于工农业生产的各个领域。但是，微山稀土矿自1971年建矿以来，一直靠出售稀土精矿维持局面，即使市场再好，也只能维持生存，不可能有大的发展，也没有抗风险能力，他们缺少精细深加工，只有生产高技术含量，高附加值的稀土深加工系列产品，企业才能长远发展，立于不败之地。如果能在稀土开采，精选，氯化，分离，冶炼，科研，应用上做文章，一定能够对我国新能源利用方面创造一个广阔的天地。 山东微山湖稀土有限公司简介 公司位于微山县城东南18公里处，西临微山湖，东靠京沪线，南距京杭大运河3公里，104国道横穿矿区，距京福高速公路6公里，离徐州飞机场60公里，水陆交通及通讯工具十分方便。鲁南大煤田和枣庄，韩庄发电厂紧靠矿区，矿区内采用双回供电线路，各类原材料供给充裕，对企业发展有着得天独厚的优势条件。公司下属微山稀土矿，稀土材料公司中，钻探工具厂，实业公司，装饰贸易公司五个经济实体，固定资产5600万元，占地12万平方米，建筑面积1.1万平方米，职工527人，其中各类工程技术人员83人，目前企业主要产品及生产能力为：年产原矿石40000吨，多品级（REO-30--60%），稀土精矿3500吨，稀土抛光粉100吨，稀土选矿高级捕收剂100吨，高品位稀土精矿获国家“神龙杯”名优产品奖，产品远销美国，德国，，英国，南韩等国家。 日照七宝山找到大型金矿 由山东省地矿局第四地质矿产勘查院组织实施的危机矿山勘查项目——“山东省日照市五莲县七宝山金矿成矿预测项目”，经过近5个月的勘查，野外工作近日顺利通过有关专家的验收。 据悉，该项目为国家重点实施的大型金矿矿产预测项目，由中国科学院地质与地球物理研究所承担，山东省地矿局四勘院组织实施勘查，勘查总面积达10.91平方千米。 该院接到任务后，通过技术工作和研究，圈出两个预测靶区，并利用钻探和科研阶段性成果及时调整探矿工作部署，分别对两个靶区进行了钻孔，见矿效果颇佳。其中，2号预测靶区施工一个钻孔，孔深4

00

米，于地下283.28米处开始见金铜复合矿体，共8层，总厚度为20余米，金最高品位15.64克/吨，高出边界品位15倍；铜品位最高达7.92%,高出边界品位近40倍。1号预测靶区钻孔深201米，于地下52米至94米处见黄铁绢英

岩，目前化验工作仍在继续进行中。据预测，该靶区具有良好的见矿前景。 该项目的预测成果，不仅有效地解决了矿山的后备资源问题，而且还反映了该矿山外围仍具巨大的找矿潜力 。

根据矿石类型而定：

从氟碳铈镧矿中提取稀土 将含 7～10%稀土氧化物原矿，经热泡沫浮选，得到含60%稀土氧化物的精矿。再用10%盐酸浸出（见浸取），除去精矿中的方解石等碳酸盐矿物，使精矿中稀土氧化物品位上升至70%。最后再焙烧浸出的精矿以除去氟碳铈镧矿中的二氧化碳，得到含85%稀土氧化物产品。此法称为选冶联合流程。

盐酸－氢氧化钠法是处理氟碳铈镧矿提取混合稀土的方法之一。将含70%稀土氧化物的精矿，先用过量浓盐酸分解精矿中的稀土碳酸盐，使其生成可溶性氯化稀土（RCl3）。R2(CO3)3·RF3+9HCl→RF3↓+2RCl3+3HCl+3H2O+3CO2↑，经固体和液体分离后，残渣中的氟化稀土(RF3）用碱溶液转化成混合稀土氢氧化物RF3+3NaOH─→R(OH)3+3NaF，再用分解精矿溶液中的过量盐酸溶解稀土氢氧化物 【R(OH)3】，反应生成的氯化稀土溶液 R(OH)3+3HCl─→RCl3+3H2O，经中和后除去杂质，浓缩结晶为混合稀土氯化物（RCl3·6H2O）。

氯化冶金法处理氟碳铈镧精矿是制取无水混合氯化稀土的重要方法。将含70%稀土氧化物精矿与碳粉、粘合剂混匀制成团块，在竖式炉中1000～1200℃高温下通入氯气，精矿中的稀土和杂质绝大部分被氯化。低沸点的杂质元素氯化物以气体形态排出；而高沸点的稀土、钙、钡等碱土金属氯化物成为熔体流入熔盐接收器，出炉冷却后得无水氯化稀土，用以制取混合稀土金属，并从混合稀土电解渣中回收钐和铕。

从独居石中提取稀土 根据它的伴生矿物的不同性质，采用磁选、电选、重选或浮选方法使它与伴生的有价矿物锆英石、钛铁石、金红石分开。精选所得的独居石精矿中氧化稀土、氧化钍（RxOy+ThO2）含量为55～68%。独居石的处理方法是将磨好的精矿粉在常压或加压下用NaOH溶液分解，稀土、钍生成难溶性的氢氧化物，

RPO4+3NaOH─→R(OH)3+Na3PO4 和

Th3(PO4)4+12NaOH─→3Th(OH)4+4Na3PO4

，稀土用盐酸溶解并控制酸度后进入溶液，

R(OH)3+3HCl─→RCl3+3H2O

与钍及其他杂质分离，稀土溶液浓缩结晶得氯化稀土，独居石矿还可采用硫酸法处理。

从氟碳铈镧矿－独居石混合型稀土精矿提取稀土 可采用酸法、碱法、氯化法。硫酸强化焙烧－溶剂萃取法是将含约60%稀土氧化物的混合型精矿在回转窑内用浓硫酸进行高温分解，使精矿中的铁、磷、钍、钙、钡等转化为难溶性物质，焙烧后的固体料经水浸除去杂质，得到纯净的稀土硫酸盐溶液，再经有机溶剂萃取和盐酸反萃，最后得到混合氯化稀土溶液。浓缩结晶，可得混合氯化稀土；或直接进行分组分离，制取单一稀土化合物。