[发明专利]一种生产稀土的方法

说明书

本发明涉及一种生产稀土的方法，从反应堆卸载的乏燃料中提取稀土产品。本发明的有益效果如下：本发明能够从现存乏燃料中提取大量的稀土，可以创造巨大的经济价值。本发明通过物理或化学方法提取乏燃料中稀土元素可以变废为宝，增加地球上稀土量，继而减少对矿产稀土的开采，最终有利于环境保护。

技术领域

本发明属于核工程和稀土生产领域，具体涉及一种生产稀土的方法。

背景技术

稀土是化学周期表中镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称。根据物理化学性质的差异，可将稀土元素分为三组：镧、铈、镨、钕、钷为轻稀土组，钐、铕、釓、铽、镝为中稀土组，钬、铒、铥、镱、镥、钪与钇为重稀土组。

稀土被广泛应用于国民经济生产的各个领域。稀土因具有优良的光电磁等物理特性，可用作高品质与高性能的新型军用材料，能大幅度提高坦克、飞机、导弹等的战术性能。稀土因能改善钢、铸铁的性能，而被广泛用于冶金工业。因具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点，稀土催化剂用于石油化工领域。稀土也在玻璃陶瓷工业、纺织、农牧养殖等方面有广泛的应用。随着世界科技革命和产业变革的不断深化，稀土在国民经济和社会发展中的应用价值得到了进一步提升，尤其在高科技领域中日益重要。稀土是发展电子信息、开发新能源、环保与国防尖端技术等方面不可缺少的新材料。稀土钴及钕铁硼永磁材料，被广泛用于电子及航天工业。纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业。用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃，可作为固体激光材料。稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料。镧镍金属用作贮氢材料。铬酸镧是高温热电材料。

现有的稀土来源主要是从自然界中矿石中提取。矿产稀土资源开采属于重污染行业，给矿区附近的居民生活与自然环境带来比较严重的不良影响。据报道，每开采1吨稀土，要破坏200平方米的地表植被，剥离300平方米的地表土层，产生2000立方米尾矿，每年造成1200平方米的水土流失。对稀土矿的乱采滥伐造成大面积水土污染。

铀-233、铀-235和钚-239等属于易裂变材料，其裂变产物中含有几十种元素，其中包括多种稀土元素，如钇、镧、铈、镨、钕、鉕、钐、铕、釓等。在热中子反应堆中，天然矿物提取的铀-235可直接发生裂变反应，铀-233可通过钍-232增殖获得的铀-233也可进而发生裂变反应；在快中子反应堆中，通过铀-238增殖的Pu-239可通过铀-238增殖进而也会发生裂变反应。

在反应堆中达到一定燃耗深度被卸载内燃烧过后卸出且不再在该反应堆中使用的核燃料叫乏燃料。乏燃料中含核燃料(铀或钚或钍)和大量裂变产物。乏燃料主要来自核电站动力堆，还有少部分来自各种研究堆、试验堆及辐照装置。

发明人经过研究发现，反应堆卸载的乏燃料中含有丰富的稀土种类，每吨乏燃料中稀土含量远超每吨天然稀土矿的含量，具体数据见表1。

表1四种常见堆型反应堆每吨乏燃料出堆时稀土种类及含量

经过冷却放置5年后，核反应堆卸载的乏燃料中的稀土元素含量保持稳定(见表2)。

表2四种常见堆型反应堆每吨乏燃料冷却5年后稀土种类及含量