为什么分离稀土矿石如此困难？

2025年7月25日

由于稀土元素（REEs）独特的化学、物理和地质特性，分离稀土矿石具有挑战性。这些挑战来自稀土元素的固有特性以及分离过程的复杂性。以下是详细说明原因：

1. 稀土元素的化学相似性

• 稀土元素（REEs）由17种元素组成，包括15种镧系元素，以及钪和钇。
• 镧系元素由于其电子结构，具有非常相似的原子半径和化学性质。
• 它们的相似离子半径和+3价使得用常规化学方法难以分离它们。

2. 稀土矿物学复杂性

• 稀土元素在自然界中并非以纯净形式存在；它们分散在各种矿物中，例如独居石，白钨矿以及磷钇矿。
• 这些矿物通常包含多种稀土元素以及非稀土杂质，如钍、铀（放射性）和铁，这使得提取和纯化过程更加复杂。
• 这些矿石在地质上通常很复杂，稀土元素浓度较低，需要大量的工艺流程。

3. 提取和纯化过程的困难

• 从矿石中提取稀土元素需要高能耗且化学要求苛刻的工艺，包括：
  • 破碎和磨细释放含稀土矿物。
  • 化学浸出将目标元素从矿石中溶解出来。
  • 溶剂萃取或离子交换分离各个稀土元素。
• 稀土元素的分离依赖于溶解度、离子交换行为或络合反应的微小差异，需要数百甚至数千个提取步骤。

4. 环境问题

• 稀土分离过程中通常会使用有害化学物质，例如强酸（例如硫酸、盐酸）和有机溶剂。
• 与稀土矿石经常相关的放射性元素，如钍和铀，需要小心处理和处置，以防止环境污染。
• 如果处理不当，稀土提取的废物会导致土壤和水污染。

5. 经济和技术挑战

• 提取和分离的高成本，加上矿石中稀土的相对低浓度，使得该过程在经济上具有挑战性。
• 先进技术，如溶剂萃取或离子色谱，需要昂贵的基础设施和对操作条件的精确控制。
• 开发新的分离技术，例如基于选择性沉淀或新溶剂的技术，仍在进行中。

6. 地缘政治因素

• 全球稀土元素供应的80%以上在中国加工，中国已掌握了大规模的复杂分离工艺。
• 全球对中国的依赖限制了其他国家分离技术的开发，从而造成了技术和供应链瓶颈。

结论

稀土矿石的分离由于其化学性质相似、矿物学复杂、环境影响大的提取过程以及经济限制而具有挑战性。尽管存在这些困难，但持续的研究，以寻找更高效和更可持续的分离方法，正在帮助使该过程更可行，并减少环境破坏。

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