[发明专利]一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法

说明书

本发明属于稀土资源技术领域，具体涉及一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法。本发明提供了一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法。本发明以P507作为萃取剂对溶液萃取后分别利用特定浓度的盐酸、含碳酸根离子的溶液和硫酸溶液或草酸溶液对萃取有机相进行反萃，能够将溶液中稀土、铀、钍分离富集，减少了铀和钍在有机相中的富集。本发明提供的分离富集方法操作简单、对设备要求低，分离成本较低，易于推广。

技术领域

本发明属于稀土资源技术领域，具体涉及一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法。

背景技术

稀土广泛应用于尖端科技领域，是不可再生的战略资源。目前主要从氟碳铈矿、独居石、磷钇矿、离子吸附型稀土矿中开发提取稀土。铀、钍化学结构与稀土元素类似，各类稀土矿物中常常伴生天然放射性核素铀、钍，例如白云鄂博混合型稀土矿平均含天然放射性钍0.04％、铀0.001％，离子型稀土矿含铀、钍0.0005～0.006％。

在稀土资源的开发利用过程中，放射性核素随着开采、冶炼工序不断迁移富集，分布在冶炼废水、废渣中。例如，采用原地浸矿工艺提取离子型稀土资源时，部分铀、钍等放射性核素与稀土一同浸出，在稀土浸出母液、沉淀上清液、稀土料液、皂化废水、循环有机相等溶液以及除杂渣、酸溶渣、中和渣中出现，产生大量的含放射性元素的废水及含放射性元素的废渣。独居石、氟碳铈矿和混合稀土矿等矿物伴生的放射性核素浓度较离子型稀土矿更高，生产过程产生的废水、废渣中放射性核素活度浓度较高。

目前主要通过吸附法和溶剂萃取法对稀土浸出母液、稀土料液、冶炼废水中的天然放射性核素铀、钍进行富集、回收处理。吸附法利用的吸附剂主要包括树脂、沸石、粘土矿物、金属氧化物、金属有机框架(MOF)和、氧化石墨烯(GO)等，吸附剂能够将废液中低含量的铀、钍以及稀土等进行富集分离，对废水中铀、钍的去除率较高。然而吸附剂对溶液的酸碱度要求较高，易容易中毒失效。溶剂萃取法适用于酸碱度较宽的废液，能够对大部分废液进行处理。例如中国专利CN202011099715.9采用含5～50％的P507与含0-15％的添加剂为萃取有机相对氯化钙浸出母液中的稀土、铀、钍进行萃取，再用浓度为0.5～1mol/L的盐酸反萃得到钬铒钇和铀钍等，用浓度为0.8～1.5mol/L的盐酸反萃得到重稀土富集物，实现废液中铀、钍和稀土的分离富集。现有的溶剂萃取法能够将稀土反萃完全进入水相，但是铀、钍反萃率却只有1％，导致铀、钍在循环有机相中不断富集。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法，本发明提供的分离富集方法能够实现将溶液中稀土、铀、钍进行分离富集，减少了铀和钍在有机相中的循环富集。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对溶液中稀土、铀和钍进行分离富集的方法，包括以下步骤：

利用单一体系萃取剂对溶液进行萃取，分别得到萃取有机相和萃取萃余液；所述单一体系萃取剂包括P507萃取剂和稀释剂，所述溶液中含有稀土、铀和钍，所述萃取有机相中含有稀土、铀和钍；

利用摩尔浓度为2～5mol/L的盐酸溶液对所述萃取有机相进行第一反萃，分别得到第一反萃有机相和第一反萃萃余液；所述第一反萃有机相含有铀和钍，所述第一反萃萃余液含有稀土；

将所述第一反萃有机相进行皂化，得到皂化有机相；所述皂化的皂化度为100％；

利用含碳酸根离子的溶液对所述皂化有机相进行第二反萃，分别得到第二反萃有机相和第二反萃萃余液；所述含碳酸根离子的溶液中碳酸根离子的摩尔浓度为0.15～2.0mol/L；所述第二反萃有机相中含有钍，所述第二反萃萃余液中含有铀；

利用摩尔浓度为1.5～7mol/L的硫酸溶液或饱和的草酸溶液对所述第二反萃有机相进行第三反萃，分别得到第三反萃有机相和第三反萃萃余液，所述第三反萃萃余液中含有钍。

优选的，所述P507萃取剂和稀释剂的体积比为0.5～1:1。