[发明专利]一种利用有机酸优先萃取铪的锆铪分离方法

说明书

本发明公开了一种利用有机酸优先萃取铪的锆铪分离新方法，主要解决了分离效率低、成本高、污染环境、操作复杂等问题。该方法把D2EHPA溶解在90%正辛烷—10%正辛醇中作为有机相，把锆铪离子溶解在盐酸中并加入酒石酸、柠檬酸、谷氨酸作为水相，水相和有机相在30℃下振荡后分离，达到了优先萃取铪的分离效果。通过反萃回收锆铪离子，反萃率高达99%以上，有机相可重复利用。本技术分离因子高、污染小、成本低、效率高，可用于锆铪分离的工业生产中。

技术领域

本发明涉及锆铪分离技术领域。

背景技术

金属锆、铪位于元素周期表的第Ⅳ副族，原子核外价电子排布方式相似（锆为4d25s2，铪为5d26s2），同时受到“镧系收缩”效应的制约，锆铪物理化学性质也非常相似，不易于分离，一直是公认的最难分离的元素之一。在自然界中，锆铪以矿石的形式伴生存在，在地壳中的含量是0.025%，铪大约占锆的2%。

锆铪在核电工业中起到至关重要的作用。锆的热中子吸收截面小，被广泛用于反应堆包壳和结构材料。铪具有较大的热中子俘获截面，用来掌控核反应堆的反应速率。原子能工业要求锆材料含铪低于0.01%、铪材料含锆低于2%，否则核电站不能安全运行。因此锆铪的分离对于原子能产业的进步意义重大。

溶剂萃取法的优点为成本低、产量大、操作安全、设备简单、分离彻底、可连续性操作，因此被广泛应用于锆铪的分离。随着原子能产业和材料科学的发展，溶剂萃取作为一种高效的分离和提纯技术被广泛应用于核工业领域，对现代化工业分离意义深远。因为铪大约占锆含量的2%，优先萃取铪的体系对锆铪分离有着事半功倍的效果。现如今，在大规模生产中被成熟应用的分离工艺可以归纳为：MIBK-NH4SCN法、TBP-HNO3-HCl法、TOA/N235-H2SO4法。MIBK-NH4SCN体系是唯一优先萃取铪的工艺，也是应用最为广泛的锆铪分离生产途径。此方法萃取效率高，但工业排放污水中HSCN络合物会产生硫化氢、氢氰酸和硫醇等，废气中含有高纯度的氨、氰化物和有机化合物等毒物，对环境危害很大。其它两种锆铪萃取分离体系都更易萃取锆。TBP-HNO3-HCl体系分离因数高，萃取容量大，但是混酸体系的酸度大，对设备腐蚀大，乳化使得不能连续性生产。TOA法优点为污染小，投资小，萃取剂不易溶于水等，同时存在对锆铪的萃取能力差，分离系数不高等缺点。

发明内容

以上几种工业上常用的工艺虽然能够分离锆铪，但都存在不可忽视的缺点，这很大程度上限制了其在工业上的应用。因此，很有必要探究一种优先萃取铪的新型萃取方法。本发明提供一种在盐酸体系下以D2EHPA为萃取剂借助有机酸优先萃取铪的锆铪分离方法，其具有较高的分离因子，以解决锆铪分离效果差、效率低、污染环境、成本高等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的具体操作步骤如下：

（1）将锆铪混合盐溶于水相，加入浓盐酸和有机酸，调整到要求的酸度和有机酸浓度；

（2）将D2EHPA稀释成一定浓度的有机相；

（3）将步骤（1）得到的水相与步骤（2）得到的有机相混合、振荡、离心，获得萃取后的有机相。将萃取后的有机相反萃，得到含有锆铪离子的水溶液。