[发明专利]一种采用低共熔溶剂分离钍的方法

说明书

本发明涉及钍与稀土元素分离的领域，公开了一种采用低共熔溶剂萃取分离钍的方法。包括了以下步骤：步骤(1)：将有机酸与羟基化合物混合制得低共熔溶剂；步骤(2)：将低共熔溶剂与含钍溶液混合，分离得到含钍离子的有机相；步骤(3)：将所述含钍离子的有机相进行反萃，得到含钍离子的提取液。本方法中所合成的低共熔溶剂原料来源广泛，无毒，黏度低，在萃取过程中不需要使用挥发性有毒的有机溶剂，萃取钍时酸度低，反萃容易，大幅降低酸的消耗，萃取选择性高，性质稳定。

技术领域

本发明属于稀土分离领域，具体涉及一种采用低共熔溶剂分离钍的方法。

背景技术

钍属于锕系元素，具有放射性，是核能中重要发展的元素之一。钍应用于核反应与核工业中，具有比铀放射性低的优点，具有更高的辐射位阻，化学性质更加稳定，而且储量比铀丰富，开发并利用钍资源，甚至是使用钍替代铀，被很多国家视为未来民用核能发展的新选择。因此，开发钍基能源已经成为一项迫切而重要的任务。在我国的包头白云鄂博矿钍资源储量丰富，四川冕宁和山东微山的钍资源储量也相当丰富，钍在氟碳铈矿中的储量约为5％。在我国南方离子型稀土矿中也伴生有一定量的钍资源。液-液萃取常用于钍与其它稀土元素的分离，其主要优点是可连续操作、成本低、分离效果好、易于自动控制。研究人员研究出了不同结构、不同官能团的萃取剂用来萃取分离钍和稀土，如有机膦(磷)酸、中性膦和伯胺萃取剂。但仍有许多的不足，例如有机膦(磷)酸、中性萃取剂需要在较高的酸度下实现钍与稀土的有效分离，中性萃取剂负载能力弱且易产生乳化现象，且传统萃取剂需要使用挥发性有机溶剂如煤油进行稀释，无疑增加了生产成本，并且挥发性有机溶剂有毒，危害生产人员的身体。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供了一种采用低共熔溶剂分离钍的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将有机酸和羟基化合物混合制得低共熔溶剂；

步骤(2)：将所述低共熔溶剂与含钍溶液混合，分离后得到含钍离子的有机相；

步骤(3)：将所述含钍离子的有机相进行反萃，得到含钍离子的提取液。

根据本发明的实施方案，步骤(1)中所述有机酸可以为脂肪酸，如可以为中链或长链饱和或不饱和脂肪酸，如可以为癸酸、油酸、辛酸、月桂酸、豆蔻酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、软脂酸、硬脂酸中的一种、两种或更多种。

根据本发明的实施方案，步骤(1)中所述羟基化合物可以为薄荷醇、百里酚、松油醇、癸醇、月桂醇、十四醇、十六醇、硬酯醇中的一种、两种或更多种。

根据本发明的实施方案，步骤(1)中所述有机酸与所述羟基化合物的摩尔比可以为1:10-10:1，例如为1:5-5:1，示例性为1:1。

根据本发明的实施方案，步骤(1)中所述混合时的混合温度可以为40-80℃，例如为50-60℃，示例性为50℃。

根据本发明的实施方案，步骤(2)中所述含钍溶液可以为含钍的稀土矿浸出液，例如为含钍的放射性废渣的浸出液；所述浸出液可以为用酸浸出得到的浸出液；所述酸可以为盐酸、硝酸或硫酸中的一种、两种或更多种；

根据本发明的实施方案，步骤(2)中所述含钍溶液的pH值可以为2～5，例如2-4，示例性为3；

根据本发明的实施方案，步骤(2)中所述分离的方法可以为萃取；所述萃取温度可以为25～50℃，例如为30～40℃。

根据本发明的实施方案，步骤(3)中在进行反萃前，对步骤(2)得到的有机相进行洗涤。所述洗涤可以用酸溶液进行；所述酸可以为盐酸、硝酸、甲酸、乙酸和乳酸中的一种、两种或更多种。

根据本发明的实施方案，步骤(3)中所述酸溶液的pH值可以为1-3，优选为2。