分步沉淀法分离稀土元素

分步沉淀法是使相似元素分离的一种较为有效的经典方法。分步沉淀法也是利用不同化合物溶解度的差异，使溶解度较小的元素优先沉淀，从而可以在一定条件下按溶解度的不同进行分步沉淀，达到某几个元素的彼此分离。

在稀土溶液中加入足量的沉淀剂，使不同的稀土按溶解度或沉淀的pH的不同进行分步沉淀，然后过滤沉淀和滤液两相。由于不同三价稀土在沉淀和滤液两相之间的分配系数差别不大，而且不同稀土之间还易于生成异质同晶，在沉淀的同时伴随载带和共沉淀发生。

因此，想要得到较好的分离效果，需要反复地进行沉淀和过滤。而且每次沉淀操作都需要添加沉淀剂，以进行下一级的沉淀，同时还需将上一级的沉淀溶解；当遇到不易沉淀、不易过滤时，既浪费时间，又不能连续自动进行，这些缺点限制了分步沉淀法在稀土元素中的应用。有实际应用的主要包括：硫酸复盐沉淀和草酸盐沉淀等。

在稀土硫酸盐溶液中加入碱金属硫酸盐或硫酸铵，在加热和搅拌条件下，则形成碱金属稀土硫酸盐复盐沉淀。

xRE₂(SO₄)₃+yMe₂SO₄+zH₂O=xRE₂(SO₄)₃·yMe₂SO₄·zH₂O  

式中：Me为Na、K、NH₄。x、y、z是随生成条件不同而不同的，在较低浓度碱金属硫酸盐中，x、y、z一般分别为1、1、2。

稀土元素硫酸盐复盐的溶解度随原子序数的增加而增大。其溶解度还与沉淀剂有关，钾、钠和铵的硫酸盐复盐的溶解度顺序为：（NH₄）₂SO₄＞Na₂SO₄＞K₂SO₄。利用这些性质可以将稀土元素分为三组：难溶铈组元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm；微溶铽组元素：Eu、Gd、Tb、Dy；可溶钇组元素：Y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

由于相邻稀土元素硫酸复盐的溶解度差别较小，因此在进行分步沉淀分离时，重复操作次数较多。在分步沉淀过程中同时会出现共沉淀现象，可加入一些络合剂：乙酸铵、三乙酸铵、乙二胺四乙酸及其盐类，以增加各稀土元素的硫酸复盐的溶解度。

在一定条件下，在稀土硝酸盐或氯化物中加入一定量的草酸，可生成稀土草酸盐沉淀RE₂（C₂O₄）₃·nH₂O，n一般为10，但也有6、7、9或11。

各稀土元素的草酸盐在水中的溶解度较小，但其溶解度随着稀土元素原子序数的增加而增大。

分步沉淀法虽然存在间歇式操作、劳动强度大、稀土回收率较低等缺点，但采用此法进行稀土初分组，尤其是从稀土中分离非稀土杂质效果较好，故目前仍在稀土生产中的前处理工序中采用。