[发明专利]去除稀土矿物中放射性钍元素的方法

说明书

本发明涉及一种去除稀土矿物中放射性钍元素的方法，包括以下步骤：将稀土矿物与二氧化硒在水中混合，通过水热法，放射性钍元素与二氧化硒反应，冷却后形成晶体，分离出晶体，以去除放射性钍元素。本发明以二氧化硒作为无机配体，在水热环境中选择性结合四价钍元素形成晶体，实现放射性钍元素的去除。该法结晶率高、去污效率高，在均一反应条件下利用结晶固化的方式从三价镧系元素中固化去除钍，与传统工业分离钍的方法相比，能耗低、分离比高、能进行一步固化分离，有效避免传统方法中分离操作冗余、有机及放射性废液量大的缺点。

技术领域

本发明涉及元素分离方法，尤其涉及一种去除稀土矿物中放射性钍元素的方法。

背景技术

稀土元素是重要的战略性资源，在各行业都有其不可取代的应用价值；随着经济与技术发展，全世界对稀土产品的需求日益提高。然而目前已知的三种主要稀土矿物均伴生有放射性的钍(Th)和铀(U)，因此稀土生产过程中放射性污染物的去除净化尤为重要。我国第二大储量稀土矿(独居石)中钍的含量极其大，其质量百分比可达20％，放射性钍的存在严重阻碍了稀土工业开采与精炼过程。

目前的工业处理方式是：独居石精矿经碱分解后，从料液中提取有用的稀土，剩余固态的ThO₂、U和REO等残渣，以此实现放射性元素与稀土元素的分离。该过程利用强碱性液体，设备防腐能力要求高，精炼过程中累积大量放射性钍造成操作过程和设备的放射防护要求高，废液量大易造成严重环境问题；另外，该方法并不能完全提纯稀土，稀土与钍的分离仍需要进一步纯化分离。

钍一般为四价态，与三价镧系在离子半径和萃取剂络合能力上有细微差别，目前应用最广泛的分离工艺是溶剂萃取法。该法利用高价态和低价态与有机配体的络合差异，建立多级萃取体系，从处理后的矿物水溶液中去除四价Th元素。即使多级萃取体系已经实现大规模的工业化生产，但是萃取之后的放射性废液(如有机废液的处置、存放)处理存在较大问题，溶剂萃取的有机废液对环境会造成严重污染，并且成本较高。

另外，一些提纯能力强的电化学、离子交换、色谱分离等方法也用于四价钍和稀土元素的分离，但是这些方法存在处理规模小、处理过程复杂、设备冗余等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种去除稀土矿物中放射性钍元素的方法，该方法廉价、绿色、高效，在均一反应条件下利用结晶固化的方式从稀土元素中固化去除钍。

本发明的提供了一种去除稀土矿物中放射性钍元素的方法，包括以下步骤：

将稀土矿物与二氧化硒(SeO₂)在水中混合，通过水热法，放射性钍元素(Th)与二氧化硒反应生成Th(SeO₃)₂，冷却后形成晶体，分离出晶体，以去除放射性钍元素。

进一步地，稀土矿物中包括镧系元素和/或锕系元素。镧系元素和/或锕系元素的价态为三价和/或四价。将稀土矿物替换为二元、三元或多元镧锕组合物，用以上方法同样可以达到去除其中钍元素的目的。

进一步地，镧系元素和/或锕系元素与二氧化硒的摩尔比为1:2-10。过量的二氧化硒可调节分离因子大小，提高四价Th的结晶率。

进一步地，水热法的条件为在200-230℃下反应1-3天后冷却至20-30℃。水热法在密闭条件下进行。

进一步地，冷却速率为4-10℃/h。

进一步地，分离出晶体后，还包括洗涤晶体的步骤。晶体洗涤后，洗液中含有三价稀土元素，以上方法选择性生成四价结构类型产物的晶体，对相同结构的晶体和晶体洗液进分离，可达到对不同价态镧系锕系元素分离的目的。

进一步地，依次采用水、醇以及5-10％的稀硝酸洗涤晶体。醇为乙醇。二氧化硒会在水中生成亚硒酸，洗涤时，可除去生成的亚硒酸。亚硒酸是生成晶体所需要的无机盐配体，且溶于水，因此过量的亚硒酸可通过洗涤去除。