金石博览｜院士徐光宪的“中国冲击”

功夫不负有心人，经过三年的努力，他发现了稀土溶剂萃取体系具有“恒定混合萃取比”基本规律，建立了具有普适性的“串级萃取理论”，一举攻克镨钕两种元素的分离难关。

这一理论改变了稀土分离工艺从研究到应用的试验放大模式，实现了设计参数到工业生产的“一步放大”，引导了中国稀土分离科技和产业的全面创新，使中国实现了从稀土资源大国到生产和应用大国的飞跃。“串级萃取理论”的广泛应用提升了中国在国际稀土分离科技和产业竞争中的地位，被国际稀土界称为“中国冲击”，造就了一个关于稀土的“中国传奇”。

把稀土从精矿中提取出来，再进一步把各单一稀土元素彼此分离开来，并制备成不同种类、不同纯度的单一稀土化合物或金属(或合金)的过程称为稀土冶金。

由于前面讲过的(点我回顾：稀土家族成员)各稀土元素化学性质相似却又脾气迥异，加之矿石中成分繁杂，几乎没有“万金油”的开采、富集、提取稀土元素的工艺。

利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中将被萃取物提取分离出来的方法称为有机溶剂液-液萃取法，简称溶剂萃取法，它是一个将物质从一个液相转移到另一个液相的传质过程。

在这个例子中，被萃取物碘之所以能转入四氯化碳层，是因为它在四氯化碳中的溶解度大于它在水中的溶解度，这是个物理变化。但是在多数情况下，被萃取物要与萃取剂发生化学作用。

把他们带到两块场地边，一块是篮球场、一块是排球场，结果篮球运动员和排球运动员都跑到了各自的场地上，这样就把他们分开了。

如果把稀土元素比作运动员，那在现实中，“篮球场”和“排球场”就是萃取剂和水溶液，假如把两个共生的元素A和B放到萃取剂和水溶液的混合物中，A爱往萃取剂里跑，B则爱在水溶液里待着。经过一次分离后，大部分的A进入萃取剂里，而大部分的B则留在水溶液中。每一次分离，就算“一级”，那么，把多次分离称为串级萃取。

实际上，有机溶剂萃取稀土是先生成萃合物才被萃取的。

自从1937年有人研究用丙酮、乙醚或醇类在氯化物体系萃取稀土以来，稀土的萃取分离技术得到了长足的发展，能够有效地萃取分离稀土元素的新萃取剂和萃取方法不断涌现，例如1942年首次报道用磷酸三丁酯(TBP)萃取分离四价铈和三价稀土，继而又用于三价稀土元素的相互分离，获得了较为满意的结果。目前，新萃取剂和串级萃取理论的应用及工艺研究所取得的进展都有力地推动着稀土分离和提纯技术的发展。溶剂萃取技术已成为当前稀土元素分离和提纯的重要方法之一，使用溶剂萃取技术已能从多个稀土组分的原料中分离提纯每一个稀土元素。

稀土元素的溶剂萃取工艺的设定包括：萃取体系选择、萃取器和萃取方式选择、萃取分离工艺条件确定与萃取和反萃取过程实施、分离后各种溶液的处理等。

目前，工业规模的稀土分离主要采用溶剂萃取技术，应用这种技术生产的稀土产品纯度一般在99.95%以下，个别元素(镧、铈、钇)能达到99.99%~99.999%，但要生产99.99%~99.999%的其他稀土元素，萃取技术就显得力不从心了，所以采用离子交换色层法就能显出它的优势。因此，在稀土元素分离中，溶剂萃取技术和离子交换色层技术是互补的两种技术手段，萃取技术适合大规模的稀土分离，而离子交换色层技术则适用于小规模的高纯稀土产品的制备。在溶剂萃取分离中，萃取剂是其核心部分。