专利名称：一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法
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(N03)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 10(TC，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. 4H20 ；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°C，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)40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
I=I O更进一步的，碱浸操作温度为60 80°C，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 观0，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°C。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。本发明一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法采用碱浸、酸浸分步提取铀、钍工艺，使优溶渣中的铀和钍在不同的过程中进行浸取和提纯，从而使得分离出来的铀和钍不是以混合物形式存在，得到的铀产物为磷酸铀酰盐水合物，纯度在63%以上，钍的产物是以氧氧化钍形式出现，纯度在85%以上。与现有的铀、钍分离技术相比，该方法具有如下优点1.工艺简单，操作方便。本发明的分离工艺包括浸取、分液和沉淀等简单过程，只需采用简单的浸取、过滤设备，生产过程中无需其他设备，操作方便。2.具有环境友好性。所处理的原料是具有放射性污染的稀土废渣，又能得到具有核工业燃料铀和钍等产品，使资源得到再生利用；同时浸取和沉淀多是采用无机酸和无机碱，得到的废水和固体废弃物只要经过简单的中和处理就能排放到环境中，为实现零排放清洁工业生产提供了条件。3.产品质量高。本发明对优溶渣中分离出的铀、钍进行了完全分离，得到的目标产物是高纯度的铀酰沉淀盐和氢氧化钍，减少了后续精制工序中物料的处理量。4.原料易得。本发明涉及的原料为工业常用的无机酸碱，所处理的原料又是具有放射性污染的稀土废渣，原料价廉易得。下表为优溶渣经本方法处理前后各元素的含量变化，表中数据出自核工业二三0
研究所分析测试中心分析检测报告。
权利要求
1.一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于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°C，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. 4H20 ；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°C，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jTh(OH) 4。
2.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于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。
3.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于碱浸操作温度为60 80°C，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。
4.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于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。
5.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于酸浸过程中，硫酸的加量按质量份数比为250 观0，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°C。
6.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于沉淀钍的 PH值控制在5. 5 6之间。
7.如权利要求1所述的一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法，其特征在于沉淀钍用碱为烧碱、纯碱的任一种，或它们的组合。
全文摘要
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。本发明公开了一种从优溶渣中分离富集铀和钍的方法，对优溶渣采用碱浸、沉淀铀再酸浸、沉淀钍的分离工艺技术方案，从而分别得到铀酰的沉淀物和钍的沉淀物。由于本发明采用分步浸取和沉淀的分离技术，实现钍和铀的完全分离，设备和工艺流程简单，操作方便，同时原料易得又减少了环境污染。
文档编号C22B7/04GK102154560SQ20111013814
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者王峰, 黄辉 申请人:王北华