[发明专利]中性磷酰胺萃取剂用于萃取分离钍的用途和方法

说明书

技术领域

本发明涉及钍的分离纯化方法，更具体而言，涉及一种中性磷酰胺萃取剂用于萃取分离钍的用途以及使用该中性磷酰胺萃取剂萃取分离钍的方法。

背景技术

钍是锕系元素之一，是一种放射性元素，经过中子轰击，可得到铀-233，因此它是潜在的核燃料。目前，中国已探明的钍总储量约28～30万吨，居世界前列，且大部分伴生于稀土资源中。然而目前在中国，钍的利用率几乎为零，大量的钍随着稀土的开采进入到渣及尾矿中，造成了极大的环境污染及资源浪费。

早期的钍分离工艺采用磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂，从硝酸体系中萃取分离钍。但由于TBP的水溶性大，导致萃取剂消耗量大，此外，萃取过程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。中国专利申请98122348.6和02123913.4公开了从氟碳铈矿和氟碳铈矿与独居石混合矿的浸出液中萃取分离钍的工艺，其中以伯胺N1923为萃取剂，将浸出液中的钍回收并富集到95～99％，钍的收率达到95％。但是，上述纯度还没有满足钍作为核能原料的用途。

本发明的发明人长期致力于钍及稀土的分离纯化研究，已针对钍的分离提纯分别设计发明了两项分离提纯钍的中国专利：No.201110074345.8及No.201210552752.x，其中采用了中性膦萃取剂作为萃取剂，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。但是上述方法仍然存在不足，如所采用的中性膦萃取剂负载钍容量相对较低(30％的萃取剂对钍的负载量为40g/l)，以及所采用的中性膦萃取剂在强酸条件下的稳定性虽然较TBP有了相当大的提高，但仍略有不足，导致重复利用率较低。

因此，仍然需要进一步开发新的钍的分离提纯方法，找寻新型萃取体系，使得能有效地以及进一步提高中性膦萃取剂的稳定性，提高重复利用率。

发明内容

磷酰胺类萃取剂的合成方法及在萃取分离四价铈方面的应用已经申请了中国专利申请No.201410040023.5。但是，铈属于稀土元素之一，其性质与属于锕系元素的钍有巨大差异。据发明人所知，磷酰胺类萃取剂在钍的分离提纯中的应用目前还没有报道。为此，发明人对于磷酰胺类萃取剂在钍的分离提纯中的应用进行了深入研究，从而完成了本发明。

本发明一方面提供了通式I所示的中性磷酰胺萃取剂用于萃取分离钍的用途。

其中，

R₁选自C₁～C₁₈烷基；优选选自C₄～C₁₄烷基；

R₂选自H和C₁～C₁₈烷基；优选为C₁～C₁₈烷基，更优选为C₄～C₁₄烷基；以及

R₃和R₄各自独立地选自：-NR₅R₆和C₁～C₁₈烷氧基，

R₅选自H和C₁～C₁₈烷基；

R₆选自C₁～C₁₈烷基。

在通式I所示的中性磷酰胺萃取剂中，R₁、R₂、R₃和R₄的总碳原子数为14～36，优选为16～30，更优选为18-27。

本发明另一方面提供了一种分离纯化钍的方法，所述方法包括使用通式I所示的中性磷酰胺萃取剂。

本发明的分离纯化钍的方法可以采用溶剂萃取的方法进行，其中将本发明的中性磷酰胺萃取剂配制成液体萃取体系使用，也可以采用固液萃取的方法进行，其中采用使用本发明的中性磷酰胺萃取剂制成的例如萃淋树脂等的固态分离材料。

在一种实施方式中，根据本发明的分离纯化钍的方法包括将包含通式I所示的中性磷酰胺萃取剂的中性磷酰胺萃取体系与含钍的料液混合进行萃取得到含钍萃取液和提钍尾液的步骤。

所述中性磷酰胺萃取体系包含通式I所示的中性磷酰胺萃取剂、非必需的辅助萃取剂、非必需的相改良剂和稀释剂；优选地，上述各成分的体积比为：中性磷酰胺萃取剂：辅助萃取剂：相改良剂：稀释剂＝1～40：0～30：0～20：50～99。