CN104263930A

CN104263930A - 一种萃取分离铀/钍钪锆钛的方法

Info

Publication number: CN104263930A
Application number: CN201410534634.5A
Authority: CN
Inventors: 钟学明; 吴少林; 钟荣
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: CN104263930B

Abstract

本发明公开一种萃取分离铀/钍钪锆钛的方法。有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分数为18%～30%，TBP的体积百分数为12%～25%。料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为0.1g/L～10g/L，盐酸的浓度为3mol/L～5mol/L。萃取分离工艺条件：有机相与料液的体积比为1︰0.5～1︰2，萃取温度为10℃～40℃，充分搅拌混合5min～15min。静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，钍、钪、锆和钛则留在水相。铀的萃取率大于99%，而钍、钪、锆和钛的萃取率均小于0.5%，分离效果好。

Description

一种萃取分离铀/钍钪锆钛的方法

技术领域

本发明涉及一种萃取分离铀/钍钪锆钛的方法，特别是涉及一种以叔胺N235（三烷基叔胺R₃N，R = C8～C10）和中性磷TBP（磷酸三丁酯）为协同萃取剂，从盐酸介质中协同萃取铀而与钍、钪、锆、钛等杂质相分离的方法。本发明属于湿法冶金领域中的溶剂萃取分离法。

背景技术

铀在自然界的含量较低，提取铀的原料，比如铀矿、钨渣、锆英砂等，通常伴生有大量的钍、钪、锆、钛。盐酸、硫酸和硝酸，均可用于分解这些含有铀的原料。通常情况下，盐酸和硝酸的分解效果更好。比较而言，硝酸的价格高于盐酸，而且硝酸对环境的污染也更大。可是，目前具有实用价值的萃取铀的分离体系基本上是采用硝酸体系，比如“低品位铀矿中铀的提取研究”（杨飞，江西有色金属，2010年，第24卷第2期，第23～25页）、“用TBP 溶剂萃取法制备核电纯二氧化铀”（牛玉清, 赵凤岐,等，核化学与放射化学，2011年，第33卷第3期，第136～147页）、“论TBP萃取—AUC工艺联合纯化法的特点”（夏德长，铀矿冶，2011年，第30卷第1期，第14～17页）、以及“铀钚萃取洗涤-共反萃工艺”（左臣，李传博,等，核化学与放射化学，2013年，第35卷第4期，第211～215页）等。在硝酸体系中，实现铀与钍、钪、锆、钛等伴生杂质的分离方法通常采用TBP萃取法。TBP萃取铀时，不但水相的硝酸浓度较高（约为6 mol/L），而且与伴生杂质钍、钪、锆、钛的分离效果欠佳。由此可见，硝酸体系提取分离铀的工艺，存在以下缺点：污染大、成本高、铀与钍、钪、锆、钛等伴生杂质的分离效果差。铀是极其重要的绿色能源原料和战略物资，建立新的高效分离铀与钍、钪、锆、钛等伴生杂质的方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有铀与钍、钪、锆、钛分离工艺方法所存在等缺点，提供一种高选择性萃取铀而钍、钪、锆、钛等杂质的新方法。

本发明的目的通过以下工艺方案来实现：

1）有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分比浓度为18%～30%，TBP的体积百分比浓度为12%～25%。

2）料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为0.1g/L～10 g/L，盐酸的浓度为3 mol/L～5 mol/L。

3）按有机相与料液的体积比为1︰0.5～1︰2，在萃取器中分别加入有机相和料液；萃取温度为10℃～40℃，充分搅拌混合5 min～15 min。静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，而钍、钪、锆和钛则留在水相。

本发明的优点：所用化工试剂来源广泛，价格低廉。与现有方法相比，本发明的分离效果好，利用N235与TBP对铀（Ⅵ）的协同萃取效应，铀的萃取率大于99%，而钍、钪、锆和钛的萃取率均小于0.5%；有机相的稳定性高，以N235与TBP的磺化煤油溶液作为有机相，具有耐辐射、抗乳化等优点；对制备高纯铀的产品非常有利，一方面，N235与TBP对铀（Ⅵ）的协同萃取体系，只能萃取铀、铁和锌等少数几种金属离子，而与钍、钪、锆、钛、铝、钙、镁等多数金属离子的分离；另一方面，负载铀的有机相经0.6 mol/L～1.2 mol/L的乙酸溶液洗涤，不但可以除去萃入有机相中的微量钍、钪、锆、钛、钙、镁、铝，而且可以除去N235易萃取的铁、锌等金属杂质；制备高纯铀产品的分离流程简短，可以在盐酸体系中一步实现铀与伴生杂质钍、钪、锆和钛的分离，接着乙酸洗涤负载有机相除去杂质，最后碳酸盐反萃取即可获得高纯铀的溶液。

具体实施方式

实施例 1：

1）有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分比浓度为21%，TBP的体积百分比浓度为15%。

2）料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为5 g/L，钍（Ⅳ）的浓度为20 g/L，钪（Ⅲ）的浓度为10 g/L、锆（Ⅳ）的浓度为10 g/L、钛（Ⅳ）的浓度为30 g/L，盐酸的浓度为4 mol/L。

3）在萃取器中分别加入100 L有机相和100 L料液，萃取温度为25 ℃，充分搅拌混合10 min。静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，而钍、钪、锆和钛则留在水相。

铀的萃取率为99.8%，钍的萃取率为萃取率为0.012%、钪萃取率为0.035%、锆萃取率为0.28%，钛萃取率为0.16%。

实施例 2：

1）有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分比浓度为18%，TBP的体积百分比浓度为12%。

2）料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为0.1 g/L，钍（Ⅳ）的浓度为5 g/L，钪（Ⅲ）的浓度为2 g/L、锆（Ⅳ）的浓度为3 g/L、钛（Ⅳ）的浓度为6 g/L，盐酸的浓度为5 mol/L。

3）在萃取器中分别加入50 L有机相和100 L料液，萃取温度为10 ℃，充分搅拌混合15 min。静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，而钍、钪、锆和钛则留在水相。

铀的萃取率为99.2%，钍的萃取率为萃取率为0.0039%、钪萃取率为0.0015%、锆萃取率为0.12%，钛萃取率为0.078%。

实施例 3：

1）有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分比浓度为30%，TBP的体积百分比浓度为25%。

2）料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为10 g/L，钍（Ⅳ）的浓度为50 g/L，钪（Ⅲ）的浓度为20 g/L、锆（Ⅳ）的浓度为30 g/L、钛（Ⅳ）的浓度为60 g/L，盐酸的浓度为3 mol/L。

3）在萃取器中分别加入100 L有机相和50 L料液，萃取温度为40 ℃，充分搅拌混合5 min。静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，而钍、钪、锆和钛则留在水相。

铀的萃取率为99.9%，钍的萃取率为萃取率为0.028%、钪萃取率为0.063%、锆萃取率为0.45%，钛萃取率为0.29%。

Claims

1.一种萃取分离铀/钍钪锆钛的方法，其特征在于：以叔胺N235和中性磷TBP为协同萃取剂，从盐酸介质中协同萃取铀，具体工艺方案：

1）有机相为叔胺N235与TBP的磺化煤油溶液；有机相中，N235体积百分比浓度为18%～30%，TBP的体积百分比浓度为12%～25%；

2）料液为含有铀（Ⅵ）及钍（Ⅳ）、钪（Ⅲ）、锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）的盐酸溶液；料液中，铀（Ⅵ）的浓度为0.1g/L～10 g/L，盐酸的浓度为3 mol/L～5 mol/L；

3）按有机相与料液的体积比为1︰0.5～1︰2，在萃取器中分别加入有机相和料液，萃取温度为10℃～40℃，充分搅拌混合5 min～15 min；静止分相后，将负载有机相和萃余水相分开，铀被萃入有机相，而钍、钪、锆和钛则留在水相。