稀土的过度开采,导致稀土资源面临日益枯竭的困境,而燃煤电厂燃烧产生的大量粉煤灰是一种可以再回收利用的二次资源,其中含有丰富的稀土元素。从粉煤灰中提取稀土元素可以解决稀土日益枯竭问题。本论文主要研究了粉煤灰稀土元素和常量元素的浸出,萃取剂对稀土元素钇和常量元素铝铁的选择性萃取,粉煤灰浸出液中稀土元素的选择性萃取,稀土元素萃取机理以及萃取的热力学过程和动力学过程。取得的主要研究成果如下。研究了粉煤灰稀土元素和常量元素的浸出规律。利用3mol/L的盐酸,浸出时间1.5h,液固比（v/m）为10,搅拌转速300r/min,浸出温度80℃下,粉煤灰中的La、Ce、Pr、Nd、Y、Al、Fe的浸出率为88.45%、81.44%、89.57%、82.12%、32.13%、31.90%、52.01%。元素浸出率随着盐酸浓度、浸出时间、液固比和浸出温度的增大先增大后保持不变,而搅拌转速对元素浸出率影响较小,浸出率几乎不随搅拌转速的变化而变化。而Y的浸出率基本保持在稳定的范围内,因为Y与重稀土元素性质相似,不容易被浸出,其浸出率较轻稀土元素低。通过XRD分析,粉煤灰浸出渣中大部分石英和硬石膏没有被破坏,而磁铁矿和莫来石等结晶体被破坏。通过SEM和EDS分析,粉煤灰浸出渣中主要元素是氧、碳、铝、铁、硅等。研究了萃取剂P204（2-乙基己基磷酸酯）和P507（2-乙基己基磷酸单-2-乙基己基酯）对稀土元素Y和常量元素Al/Fe的选择性萃取。两种萃取剂对Y³⁺均变现出良好的萃取效果,同时两种萃取剂对Y³⁺和Fe³⁺分离系数β_{Y/Fe（Ⅲ）}远高于Y³⁺和Fe²⁺分离系数β_{Y/Fe（Ⅱ）},表明Fe³⁺与Y³⁺更容易分离。同时萃取剂P204对Fe³⁺与Y³⁺分离效果比萃取剂P507对Fe³⁺与Y³⁺分离效果好。Y³⁺与Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺的分离系数β_{Y/Al（Ⅲ）}、β_{Y/Fe（Ⅲ）}、β_{Y/Fe（Ⅱ）}依次降低,表明Y³⁺与Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺分离效果依次降低,P204和P507对稀土元素和常量元素表现出了良好的选择性萃取。通过物理化学手段处理后,除去绝大部分铝铁,浸出液中稀土元素得到初步富集。研究了单一萃取体系P204和协同萃取体系P204-P507对粉煤灰浸出液中的稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Y选择性萃取。在单一萃取体系下,溶液pH2.1,油水比（O/A）为1,萃取时间25min,萃取剂体积浓度6%,温度30℃,La、Ce、Pr、Nd、Y的萃取率分别达到89.16%、94.11%、95.56%、96.33%、99.80%。在协同萃取体系下,几种稀土元素的萃取率几乎达到100%。La、Ce、Pr、Nd的萃取率随着原子序数的增大而增大,原子序数越大,离子半径越小,越容易萃取。在同样的环境条件下,单一萃取体系P204对Y与稀土元素La、Ce、Pr、Nd的分离系数β_Y/La、β_Y/Ce、β_Y/Pr、β_Y/Nd比协同体系P204-P507的分离系数高,表明单一萃取体系下Y与四种轻稀土元素更容易分离。同时,分离系数β_Y/La、β_Y/Ce、β_Y/Pr、β_Y/Nd呈现依次递减的规律,稀土元素序数相差越大,越容易分离。研究了单一萃取体系P204和协同萃取体系P204-P507下Y的萃取机理。在单一萃取体系和协同萃取体系中萃合物分子式分别为Y（HA₂）Cl₂和Y（HA₂）（HB₂）Cl。通过研究萃取的热力学过程,发现单一萃取体系和协同萃取体系都是吸热过程,其ΔH分别为86.68kJ/mol和11.11kJ/mol。研究了Y的萃取动力学过程。在盐酸体系中,Y³⁺的萃取速率均随搅拌速率、界面积、温度、萃取剂浓度、盐酸浓度、Y³⁺浓度的增大而增大,其萃取过程为化学反应与扩散混合控制。萃取反应的活化能Ea为22.45kJ/mol。盐酸萃取体系中,萃取速率方程对Y³⁺、P204、HCl的反应级数分别为1.04、0.93、0.42。速率常数k为6.65（mol/L）^-1.39?min^-1,化学反应速率方程为r（28）k^{[Y3（10）]1.04}[P204]^0.93[HCl]^0.42。