稀土中和渣放射性元素去除技术研究(2)
4.1 基本原理 23
4.2 实验仪器与试剂 23
4.3 实验步骤 24
4.4 煅烧后胶体样放射性特征研究 25
4.5 本章小结 27
5 结论 28
5.1 本文结论 28
5.2 本文创新点 28
5.3 后续研究建议 29
致 谢 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 稀土元素概述
1.1.1 稀土元素简介
稀土元素（亦称稀土金属）简称为稀土，是由17种元素组成的一个金属系族，包括第三副族中原子序数从57至71的镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、饵(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)共15个镧系元素(拥有独特的4f电子轨道)以及性质与它们相近的原子序数为21的金属元素钪(Sc)和原子序数为39的金属元素钇(Y)[1]。
根据稀土元素在物理性质、化学性质和地球化学性质方面的相似性以及差异性，可将除钪之外的十六种稀土元素分为三组：
（1）轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷；
（2）中稀土元素包括：钐、铕、钆、铽、镝；
（3）重稀土元素包括：钬、铒、铥、镱、镥、钇[2]。
1.1.2 稀土矿物分类
稀土元素在自然界中主要富集在花岗岩、碱性岩、碱性超基性岩及与之相关的矿床中[3]。由于稀土元素的性质十分相似，稀土元素一般以伴生形式存在于同一矿物中。通过矿物晶体化学分析发现，稀土元素在矿物中主要有三种赋存状态：
（1）稀土元素参加矿物的晶格结构，作为矿物的基本组成元素参与矿物组成。这类矿物通常被称为稀土矿物。例如独居石（[Ce，La，Y，Th]PO4）、氟碳铈矿（[La，Ce]FCO3）等。
（2）稀土元素作为矿物的杂质元素，分散在造岩矿物和稀有金属矿物中。这类矿物在自然界中较多，但是大多数矿物中的稀土含量较低。例如含稀土的萤石、磷灰石等。
（3）稀土元素呈离子吸附状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒之间。这类矿物称为离子吸附型稀土矿，又称风化壳淋积型矿物，是我国特有的新型稀土矿物。这类矿物一般不需要破碎、选矿等工艺过程，可通过直接浸取获得混合稀土氧化物。稀土元素在自然界中主要以单矿物形式存在。目前，世界上被发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250余种，而其中可被视为稀土独立的矿物即稀土元素总量大于5.8%的有50～65种。重要的稀土矿物主要为氟碳酸盐和磷酸盐[4]。
1.1.3 稀土元素应用
全世界已经发现的稀土矿物大概有250种，其中有50～60种稀土矿物具有工业价值。但是在当前情况下，稀土矿物中只有10种左右具有开采价值。我国作为目前世界上最大的稀土生产国和出口国，已经成为了世界上唯一能够大量供应不同品种和品级的稀土产品的国家。我国的稀土资源主要集中在内蒙古、四川、江西、湖南、广东、广西和福建等地区[5]。稀土元素目前已被广泛应用于冶金提炼、军工制造、石油化工、能源环保、玻璃陶瓷、农业催熟等多方面、多领域之中[6]。其作为我国重要的矿产资源，同时也是我国重要的战略资源，在多个领域中均具有非比寻常的发展前景和战略地位。
1.2 稀土中和渣概述
1.2.1 中和渣的产生
中和渣是酸性萃取废水中和处理后产生的不溶性残渣。稀土原矿经过选矿和冶炼得到氯化稀土溶液，再经过萃取分离后得到萃取废水，之后向萃取废水中加入石灰，经中和反应得到沉淀，所得到的沉淀即为中和渣。具体流程见图1.1。