[發明專利]一種釷和鈾的分離回收方法

有效

• 申請號: 201510631309.5
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN106555054B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 張嵐;李崢;李瑞芬;劉春霞;何淑華;趙皓貴;李晴暖;于婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B60/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;徐婕超

本發明公開了一種釷和鈾的分離回收方法。其包括：1)將含有釷和鈾的酸水溶液作為料液，將含甲基膦酸二(1?甲基)庚酯的有機溶劑作為萃取劑，酸水溶液作為洗滌液，進行分餾萃取；2)將含甲基膦酸二(1?甲基)庚酯的有機溶劑作為補萃劑，酸水溶液作為洗滌液，將步驟1)得到的含有釷和鈾的有機萃取相、補萃劑以及洗滌液進行分餾萃取；3)將步驟2)得到的含鈾的有機萃取相與反萃液以多級逆流的方式進行反萃。本發明的分離回收方法可在較低進料酸度、有機相/水相流比及較少的萃取級數的情況下，實現釷、鈾分離回收，并取得較高的釷、鈾回收率及雜質金屬離子去污系數。

技術領域

本發明涉及一種釷和鈾的分離回收方法。

背景技術

釷元素是核能研究和發展中的重要元素之一，其可以吸收中子轉變成可裂變核素U-233，進行核裂變反應，因此釷元素是一種極有前途的核燃料。對于釷基核燃料的后處理，就是要回收及分離其中未燃燒完全的釷、鈾，以實現資源的充分利用。

到目前為止，通常是使用TBP作為萃取劑以Thorex流程來進行釷、鈾的回收及分離。但在實際應用中，TBP存在不足和缺陷，如TBP對釷的萃取性能相對較低，為了保證釷的收率，需要加12-13mol/L的濃硝酸作為鹽析酸，導致整個流程體系的酸度較高，部分級數酸度可達到6mol/L；TBP對釷的萃取容量不高、容易出現第三相，流程需要高流比(有機相/水相約8/1-9/1)；TBP對釷鈾分離系數較低，實現釷鈾分離的同時，增加多級逆流萃取級數，鈾的收率仍然有所降低；TBP在水相中的溶解度較高、引起萃取劑損失的同時，增加廢液處理的困難，限制了其實際應用價值等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，為了克服現有從釷基乏燃料中分離回收釷和鈾的方法中釷的收率較低，需要采用較高的進料酸度、有機相/水相流比及較多的分餾萃取級數等缺陷，而提供了一種釷和鈾的分離回收方法。本發明的分離回收方法可以在較低進料酸度、有機相/水相流比及較少的分餾萃取級數的情況下，實現釷、鈾的分離及回收，并可以取得較高的釷、鈾回收率、釷中去鈾以及鈾中去釷分離系數及雜質金屬離子去污系數。

本發明提供了一種釷和鈾的分離回收方法，其包括以下步驟：

1)將含有釷和鈾的酸水溶液作為料液，將含甲基膦酸二(1-甲基)庚酯的有機溶劑作為萃取劑，酸水溶液B作為洗滌液Ⅰ，進行多級逆流萃取，得到含有釷和鈾的有機萃取相；所述的萃取劑中甲基膦酸二(1-甲基)庚酯的體積濃度為10％-35％；所述的洗滌液Ⅰ中酸性物質的摩爾濃度為0.2-0.8mol/L；

2)將含甲基膦酸二(1-甲基)庚酯的有機溶劑作為補萃劑，酸水溶液C作為洗滌液Ⅱ，將步驟1)得到的含有釷和鈾的有機萃取相、補萃劑以及洗滌液Ⅱ進行多級逆流萃取，得到含釷的水相和含鈾的有機萃取相；所述的補萃劑中甲基膦酸二(1-甲基)庚酯的體積濃度為20％-30％；所述的洗滌液Ⅱ中酸性物質的摩爾濃度為0.05-0.1mol/L；

3)將步驟2)得到的含鈾的有機萃取相與反萃液以多級逆流的方式進行反萃，得到含鈾的水相。

步驟1)中，所述的含有釷和鈾的酸水溶液中，采用的酸優選鹽酸、硫酸、磷酸和硝酸中的一種或幾種，酸的摩爾濃度優選0.5-2mol/L，優選0.6-1mol/L，更優選0.8mol/L，釷和鈾的摩爾濃度并沒有特殊的限制，一般釷為0.86-2.0mol/L，優選1.0mol/L，鈾為0.008-0.02mol/L，優選0.01mol/L，其中，釷和鈾的質量比優選10:1～5000:1，更優選100:1。