1.1.2　稀土材料的冶炼

稀土通常作为副产品被开采。例如，中国的白云鄂博矿主要产品为铁矿石，同时世界上大部分的稀土作为副产品也在此出产。如今，含有稀土元素的碳酸盐和磷酸盐已被商业化加工，而含有稀土元素的硅酸盐的商业化仍然需要更多的投资、研究和开发。现在用来生产高纯度稀土元素的高效分离技术已经被开发出来了。Gupta和Krishnamurthy[7]对稀土元素冶炼技术的最新进展进行了综述。通常采用酸性或碱性溶液溶解矿石的方法来提取稀土元素，具体选用哪种溶液取决于含稀土元素相的矿物学性质和矿石相的反应性，一般来说，使用酸性溶液更为常见。根据矿物学原理，提取步骤通常是在浓硫酸中以400～500℃的高温焙烧稀土矿，以除去氟化物和二氧化碳，并改变矿物相使其更易溶于水。通常采用溶剂萃取、离子交换、沉淀等分离技术从酸或碱的浸出母液中回收稀土元素。由于能够处理更多体积的浸出液，溶剂萃取被普遍认为是分离稀土元素最合适的商业技术。例如，磨碎的独居石用氢氧化钠溶液溶解得到磷酸三钠和氢氧化物混合的浆料，这种浆料可用于生产多种稀土元素化合物。Kumari等[8]发表了基于高温水热或混合技术的商业冶炼工艺的综述，并对独居石中回收稀土金属的工艺进行了系统研究，在不同时间、温度条件下使用不同浓度的酸性或碱性溶液对独居石进行处理获得了其溶解后的溶液。稀土元素的处理通常是先经过热处理，然后在优化的浸出条件下进行稀土元素的回收，最后通过溶剂萃取、沉淀等方法进行提取。Batt sengel等[9]开发了一种方法，通过溶剂提取和剥离技术从浸出的硫酸溶液中分离磷灰石中的轻稀土元素和重稀土元素。目前，从磷灰石中回收稀土元素的主要工艺是用硝酸浸出。硝酸浸出后，稀土元素可以通过加入氨水进行沉淀的方法得到。

近年来，一种被称为SuperLig分子识别技术（MRT）的革命性技术被越来越多地应用于选择性分离和回收稀土元素。MRT是一种在分子水平上利用纳米化学原理进行金属元素分离的绿色化学方法。矿石溶解产生的浸出母液由SuperLig工厂进行处理，首先从杂质金属（矿石金属）中将16种稀土元素全部分离出来，然后用SuperLig树脂分离单个稀土元素。目标稀土元素被选择性地结合到SuperLig树脂上。通过柱式洗涤后，树脂结合的稀土元素将被洗脱并以浓缩和提纯的方式回收。MRT的过程包含金属配体结合和释放的快速动力学、简单的洗脱化学、不使用刺激性化学品/试剂/溶剂、能够在微克/毫升（μg/mL）或更低的浓度中回收浸出溶液中的稀土元素，以及产生废物少等特点，其潜在的应用包括从原生矿石、尾矿、煤灰和废工业原料（如永磁体、充电电池和LED照明系统）中回收稀土元素等[10]。