本发明专利技术涉及一种溶剂萃取法分离纯化钍的方法，包括：1）将钍富集物与无机酸混合，制备原料液；2）将中性膦萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相；3）使用所述有机相对原料液进行萃取得到第一萃取液；4）在用洗涤液洗涤第一萃取液后，用反萃液反萃取所述第一萃取液中的钍元素，得到第二萃取液；5）将草酸盐与所述第二萃取液混合，得到沉淀，对所述沉淀进行灼烧，得到氧化钍。本发明专利技术方法可使钍的纯度从80~99%提高到99.99%以上，收率大于98%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钍的分离纯化方法，具体而言，涉及一种利用溶剂萃取法提纯钍的工艺。
技术介绍
钍元素是核能研究和发展中的重要元素之一，它本身不易裂变，但是吸收中子后可转变成可裂变的U-233，因此钍元素是一种极有前途的核能源。钍在地壳中的含量丰富，大约是百万分之六，储量大约是铀的3倍。在中国，钍主要伴生于稀土矿中，已探明的钍总储量为约28 30万吨，仅次于印度(占全球量的1/4)，居世界第二。然而目前在中国，钍的利用率几乎为零。在稀土(RE)生产过程中，钍被排放到稀土的尾矿坝或者中和渣中，造成极大的放射性安全隐患及资源浪费。在钍作为核能研究上取得突破后，将产生巨大效益，很·大程度上缓解在能源方面对石油的依赖。因此回收并提纯钍是很有意义的。中国专利98122348. 6和02123913. 4公开了从稀土矿(包括包头氟碳铈矿独居石混合矿和四川氟碳铈矿)萃取分离稀土过程中回收钍的工艺，其中以伯胺(R-NH2)为萃取剂，将包头或四川稀土精矿中约O. 2%的钍回收并富集到95、9%，钍的收率达到95%。印度的Gupta研究了用Cyanex923从独居石矿回收和分离娃、铀和稀土(Journal ofRadioanalytical and Nuclear Chemistry, 251 (2002) 451-456),结果表明可在 5. Omol/L的硝酸介质中萃取娃铀，然后用2. Omol/L盐酸反萃娃,0. 5mol/L硫酸反萃铀,其工艺未见报导。为了适应钍核能研究和钍核能发电的需要，用作核燃料的钍必须达到核纯级，因而从稀土矿或其它来源得到的钍富集物必须进一步纯化。早期的工艺是以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂，从独居石生产过程中的氢氧化钍富集物中提纯钍(吴华武，核燃料化学工艺学，原子能出版社，1989，p. 164)。该工艺以独居石生产过程中的氢氧化钍富集物为原料，采用TBP萃取流程，分离了铀，并提纯了钍。工艺流程见附图1，其中Ss为酸化有机相，F为原料液，W为洗漆液，St为反萃剂，Ac为酸化用酸，R为萃余液，其它工艺参数见表I。表1:TBP提纯钍方法工艺参数物料流量比名称缩写组成酸化有机相Ssi40 vol.% TBP-煤油4酸化有机相Ss240 vol.% TBP-煤油0.8原料液F0.76mol/L Th(M).,)4; H:'11 HNO., 4mol/L. )Κτυ、RE、FeI洗涤液W4 mol/L HNO. 0.8反萃剂Stj0.1 mol/L HNO.,4反萃剂St25%Na2C033.2酸化用酸Ac4 mol/L HNOi/ 然而，TBP提纯钍需要在较高的硝酸介质中进行，致使酸的消耗量大，且加剧TBP的分解。另外TBP的分子量较小，在水溶液中的溶解度相对较高，达O. 64g/L (25°C)，又使TBP流失，增加成本。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人长期致力于钍的分离纯化研究。针对上述现有钍分离提纯方法中酸消耗量大、TBP消耗量大的问题，专利技术人设计了，并提交了一项中国专利申请No. 201110074345. 8，在此基础上，通过更进一步的研究而完成了本专利技术。根据本专利技术的钍的分离纯化方法不仅解决了上述现有技术问题，而且降低了成本，并且可以得到更高纯度的钍。本专利技术的一个方面是提供，包括I)将钍富集物与无机酸混合，制备原料液；2)将中性膦萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相；3)使用所述有机相对原料液进行萃取得到第一萃取液；4)在用洗涤液(也可称为洗酸)洗涤第一萃取液后，用反萃液(也可称为反萃剂、反淬液)反萃取所述第一萃取液中的钍元素，得到第二萃取液；5)将草酸盐与所述第二萃取液混合，得到沉淀，对所述沉淀进行灼烧，得到氧化 土。优选的，所述钍富集物中钍化合物为选自草酸钍、氢氧化钍、硝酸钍、氯化钍和氧化钍中的一种或多种。优选的，所述钍富集物中含钍化合物的含量为8(T99wt%。优选的，所述无机酸为选自盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。优选的，所述原料液中钍的浓度为O. 5^1. 5mol/L，无机酸浓度为O. 5 5mol/L。优选的，所述中性膦萃取剂的通式为G3P=O ;其中各个G独立地为选自烷基和烷氧基中的一种，且至少一个G为烷基。所述烷基或烷氧基优选为C1-C20烷基或C1-C20烷氧基，更优选为Cl-ClO烷基或Cl-ClO烷氧基。优选的，所述中性膦萃取剂为选自2-乙基己基膦酸二(2-乙基己基)酯、甲基磷酸二(1-甲基)庚酯、CyaneX923、丁基膦酸二丁酯和二丁基膦酸丁酯中的一种或多种。所述萃取优选在一系列分液漏斗、混合澄清萃取槽或离心萃取器中进行，更优选在离心萃取器中进行。优选的，所述有机溶剂为烷烃或芳烃，优选为磺化煤油或二甲苯。优选的，在有机相中，萃取剂与有机溶剂的体积比为1(Γ60:4(Γ90。优选的，所述洗涤液为1. (Γ4. Omol/L硝酸、盐酸或硫酸；所述反萃液为高纯去离子水、稀硝酸或稀盐酸。优选的，所述萃取级数为Γ10级；洗涤级数为(Γ8级，优选2 8级；反萃取级数为2 8级。使用分液漏斗或混合澄清萃取槽进行分馏萃取，所述有机相、原料液、洗涤液和反萃液按流量比为15 25:2 10:2 10:2 10，优选为22:2 3:2 5:2 10，更优选的，使用离心萃取器进行分馏萃取，所用有机相、原料液、洗涤液和反萃液按流量比为20 100:5 30:0 15:20 100。有益效果由于使用了中性膦萃取剂，在萃取和反萃取的过程中，使用的中性膦萃取剂可以重复利用，由此减少了无机酸的消耗量和萃取剂的消耗量，降低了成本并且提高了钍的纯度。实验结果证明，使用本专利技术方法得到钍产品的纯度为99. 995%以上，收率大于98% ;萃余液中的钍(以氧化钍计)含量小于5g/L。附图说明图1显示现有技术中用TBP从独居石的钍富集物中分离铀和提纯钍的工艺流程。图2显示根据本专利技术的用萃取剂分离纯化钍的工艺流程具体实施方式 为了进一步了解本专利技术，下面对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术权利要求的限制。根据本专利技术的钍的分离纯化方法，首先将钍富集物与无机酸混合制备原料液，使用中性膦萃取剂与有机溶剂混合来制备有机相，然后使用分馏萃取法将原料液中的钍元素萃取到所述有机相中，得到第一萃取液，其他杂质留在萃余液中，用洗涤液洗涤所述第一萃取液，并用反萃液从所述第一萃取液中反萃取出钍元素，得到第二萃取液，将所述第二萃取液与草酸盐混合，得到沉淀，最后将所述沉淀进行灼烧，得到氧化钍。所述钍富集物中的钍化合物优选为草酸钍、氢氧化钍、硝酸钍、氯化钍、氧化钍或它们的混合物。基于钍富集物的总重，钍化合物的含量优选为8(T99wt%，另含少量的稀土、铁等杂质。为了便于处理，优选将含水的钍富集物经过10(Tl5(rC烘干，40(T600°C灼烧I小时，即得无水氧化钍。将所得无水氧化钍用无机酸溶解得钍溶液，再调整钍浓度和酸的浓度至所需浓度即得原料液。对于所述钍富集物的来源没有特殊限制，只要其中的钍化合物的含量满足本专利技术方法的要求即可。例如，所述钍富集物可以为攀西氟碳铈矿、包头独居石氟碳铈矿混合矿、独居石矿或其它矿的生产过程中回收富集的钍回收物。或者所述钍富集物可以从含钍矿物中回收本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溶剂萃取提取钍的方法，包括：1）将钍富集物与无机酸混合，制备原料液；2）将中性膦萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相；3）使用所述有机相对原料液进行萃取得到第一萃取液；4）在用洗涤液洗涤第一萃取液后，用反萃液反萃取所述第一萃取液中的钍元素，得到第二萃取液；5）将草酸盐与所述第二萃取液混合，得到沉淀，对所述沉淀进行灼烧，得到氧化钍。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李德谦，王艳良，廖伍平，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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