[发明专利]一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶炼领域，具体是一种从稀土优溶渣中分离富集铀和钍的方法。

背景技术

优溶渣为独居石经提取主要的稀土元素后的固体废物，由于这种优溶渣含有大量铀、钍等多种放射性元素，常以废弃物形式堆放在环境中，给自然环境和人们身体健康带来极大危害。优溶渣的主要化学成分是两性金属氢氧化物和钍、铀的氢氧化物以及不溶解矿物质，优溶渣经浸取、萃取分离后能够得到钍和铀的混合物，目前通常采用酸浸萃取技术来分离钍、铀的混合物，主要步聚为：1、硝酸浸取溶解，在浸取设备中用硝酸水溶液对优溶渣进行浸泡溶解；2、固液分离：经固-液分离除杂得到的含钍和铀与其他金属的混合料液；3、萃取：用萃取液(TBP和煤油的混合物)从上述混合料液中萃取出钍和铀的富集液，萃取相为钍和铀的富集液，萃余相为其他金属富集液；4、反萃：用低氨水溶液从上述钍和铀的富集液的萃取相沉淀出钍和铀的氢氧化物混合物。在萃取过程中，Th(NO₃)₄与TBP生成Th(NO3)₄2TBP，硝酸铀与TBP生成UO₂(NO₃)₂2TBP被萃取进入萃取相。由于钍和铀的硝酸盐具有相近的物理化学性质，在酸浸液中进行萃取得到的通常是钍和铀的混合物，而这种钍和铀的混合物通常没有实用价值仍只能以固体废弃物的形式放置于环境中。这种浸取萃取的分离方法存在的主要缺点是：

1.产物不纯，铀和钍仍以混合物形式存在，产物需继续进行提纯处理，工业利用价值低。

2.酸浸萃取过程中，既要用到硝酸，又要用到煤油和氨水，这些化工原料的使用给环境带来污染和使设备常处于强腐蚀状态。

3.随着萃取进行，钍和铀不断从水相转移到有机萃取相中，使水相中钍和铀的含量大幅度降低，从而使萃取速度变慢，所得萃取相中钍和铀的混合物的含量较低，不可能达到饱和浓度，要达到饱和浓度必然增加后续蒸发浓缩的负荷，不仅钍和铀的综合回收率低，而且后续提练过程料液处理量也很大，若要实现零排放的清洁化生产，则处理成本高，若不经处理则会加剧环境污染；

4.分离工艺复杂，既要浸取设备又要有萃取设备，同时还需要有反萃设备，设备的产能低；

5.现有的分离过程中的浸取、萃取速度和效率低，经济效益和社会效益不高。

发明内容

为了克服现有分离技术的不足，本发明提供一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，它实现钍和铀的完全分离，缩短分离工艺路线，提高分离速度和效率，降低成本和减少对环境污染。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其工艺步骤如下：将优溶渣、碱和水按质量份数比为1000∶50～100∶2000的比例放入到釜式反应器中，搅拌下通二氧化碳，控制操作温度在40～100℃，pH值在8～11，经过4～12小时的浸取，静置6～8小时，分离得到碱浸液和固相；

所述碱浸液为三碳酸铀酰溶液，加稀盐酸调节碱浸液pH值到6～8，再加磷酸盐，磷酸盐的加量是碱浸溶液中铀含量的8～10倍，得到磷酸铀酰盐产物UO₂HPO₄.4H₂O；

按质量份数比为150～350∶1000～2000的比例把硫酸、水加入到碱浸分离出来的固相中，控制操作温度在60～140℃，浸取时间4～8小时，静置4～12小时，分离得到酸浸液和不溶性固相物，酸浸液为钍富集的硫酸钍溶液；在酸浸液中用碱调节pH值至6.0，得到氢氧化钍沉淀物Th(OH)₄。

更进一步的，所述的碱浸设备为釜式容器，它包括搅拌装置和加热装置；所述的搅拌装置为机械搅拌装置；加热装置为蒸汽加热装置、电加热装置中的任一种或它们的组合均可。

更进一步的，碱浸用碱为氢氧化钠、氢氧化钾以及碳酸钠中的一种，或它们的组合。

更进一步的，碱浸操作温度为60～80℃，操作时间在6～8小时，碱浸pH值在9～10之间，静置时间在4～6小时。

更进一步的，磷酸盐为磷酸三钠盐、磷酸氢二钠盐的任一种，或它们的组合。

更进一步的，酸浸过程中，硫酸的加量按质量份数比为250～280，酸浸搅拌为6～8小时，静置时间为6～8小时，操作温度为90～110℃。

更进一步的，沉淀钍的pH值控制在5.5～6之间。

更进一步的，沉淀钍用碱为烧碱、纯碱的任一种，或它们的组合。