[发明专利]一种钍的纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土冶金领域，具体涉及一种钍的纯化方法。

背景技术

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易裂变材料U-233，其转换过程为：(A.H.泽里克曼，中国工业出版社，1965，p.49)。钍在地壳中的含量丰富，储量大约是铀的3倍。在我国，已探明的钍储量为28.6万吨，其中，包头白云鄂博矿床钍资源量达22万余吨，约占全国已探明钍资源量的77％。(徐光宪，白云鄂博矿钍资源开发利用迫在眉睫，稀土信息，2005年第5期，p.4-5)，四川氟碳铈矿和山东微山稀土矿中的钍约占我国钍储量的5％。包头稀土矿普遍采用的是高温浓硫酸焙烧法提取工艺，将精矿中的钍变为不溶性焦磷酸钍留在渣中。四川冕宁纯氟碳铈矿中钍含量与包头矿相当或略高一些，沉淀法提取稀土时，钍亦留在渣中。这样既造成环境污染，同时也使宝贵的资源流失。

钍元素在汽灯纱罩、催化剂、耐火材料方面有一定的应用，但是需求量很少，致使氟碳铈矿、独居石矿生产过程中副产物钍部分进入废渣堆放，甚至有一部分流入环境。在钍作为核能研究上取得突破后，将产生巨大效益，很大程度上缓解我国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分别公开了从攀西氟碳铈矿、包头独居石氟碳铈矿混合矿这两种不同类型的稀土矿中萃取分离稀土并回收钍的工艺。两个工艺均以伯胺(R-NH₂)为萃取剂，将四川或包头稀土精矿中约0.2％的钍回收并富集到99％，钍的收率达到99％。该工艺现已应用于工业生产，钍得到回收并储存，避免了钍的放射性对环境的污染。印度的Gupta研究了用Cyanex923从独居石矿回收和分离钍、铀和稀土(Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，251(2002)451-456)，结果表明可在5.0M的硝酸介质中萃取钍铀，然后于2.0M盐酸反萃钍，0.5M硫酸反萃铀，其工艺未见报导。

纯度为99％的钍只能满足民用，而作为核能原料的的钍必须达到核纯级，特别是对那些热中子俘覆界面大的杂质元素(如硼、镉、稀土等)要求极高，必须对钍进一步提纯，现普遍采用的是萃取纯化法。

磷酸三丁酯(TBP)从硝酸溶液中提纯钍的方法在世界范围内得以广泛应用。TBP化学性质稳定，不被硝酸氧化，而且TBP对钍(或铀)与稀土等杂质的分离系数高，可以用较少的萃取技术达到很好的提纯效果。现举文献例(吴华武，核燃料化学工艺学，原子能出版社，1989，p.164)进行说明。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1：

表1TBP提纯钍方法工艺参数

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0.64g/L(25℃)，又使TBP流失，增加成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种钍的纯化方法，解决由于使用TBP提纯钍而导致的酸消耗量大，TBP消耗量大的问题，降低成本，并且使钍的纯度更高。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种钍的纯化方法，包括：

将钍富集物与无机酸混合，制备原料液；

将中性膦萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相；

使用所述有机相对原料液进行萃取，并用洗涤液(也可称为洗涤液)洗涤第一萃取液，再用反萃液(也可称为反淬液)反萃取所述第一萃取液中的钍元素，得到第二萃取液；

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。

优选的，所述钍富集物取自攀西氟碳铈矿、包头独居石氟碳铈矿混合矿的生产过程中的钍回收工艺。

优选的，所述钍富集物选自草酸钍、氢氧化钍、硝酸钍、氯化钍或者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与杂质的质量百分比为80wt％～99wt％∶1wt％～20wt％。

优选的，所述原料液的浓度为0.5～1.5mol/L。

优选的，所述中性膦萃取剂的通式为G₃P＝O；其中G为烷基或烷氧基。