[發明專利]一種生產稀土的方法

在審

• 申請號: 202010934267.3
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112267034A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 陳毓婷
• 申請（專利權）人: 陳毓婷
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B7/00;C25C3/34
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種生產稀土的方法，從反應堆卸載的乏燃料中提取稀土產品。本發明的有益效果如下：本發明能夠從現存乏燃料中提取大量的稀土，可以創造巨大的經濟價值。本發明通過物理或化學方法提取乏燃料中稀土元素可以變廢為寶，增加地球上稀土量，繼而減少對礦產稀土的開采，最終有利于環境保護。

技術領域

本發明屬于核工程和稀土生產領域，具體涉及一種生產稀土的方法。

背景技術

稀土是化學周期表中鑭系元素和鈧、釔共17種金屬元素的總稱。根據物理化學性質的差異，可將稀土元素分為三組：鑭、鈰、鐠、釹、钷為輕稀土組，釤、銪、釓、鋱、鏑為中稀土組，鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧與釔為重稀土組。

稀土被廣泛應用于國民經濟生產的各個領域。稀土因具有優良的光電磁等物理特性，可用作高品質與高性能的新型軍用材料，能大幅度提高坦克、飛機、導彈等的戰術性能。稀土因能改善鋼、鑄鐵的性能，而被廣泛用于冶金工業。因具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，稀土催化劑用于石油化工領域。稀土也在玻璃陶瓷工業、紡織、農牧養殖等方面有廣泛的應用。隨著世界科技革命和產業變革的不斷深化，稀土在國民經濟和社會發展中的應用價值得到了進一步提升，尤其在高科技領域中日益重要。稀土是發展電子信息、開發新能源、環保與國防尖端技術等方面不可缺少的新材料。稀土鈷及釹鐵硼永磁材料，被廣泛用于電子及航天工業。純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用于微波與電子工業。用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體激光材料。稀土六硼化物可用于制作電子發射的陰極材料。鑭鎳金屬用作貯氫材料。鉻酸鑭是高溫熱電材料。

現有的稀土來源主要是從自然界中礦石中提取。礦產稀土資源開采屬于重污染行業，給礦區附近的居民生活與自然環境帶來比較嚴重的不良影響。據報道，每開采1噸稀土，要破壞200平方米的地表植被，剝離300平方米的地表土層，產生2000立方米尾礦，每年造成1200平方米的水土流失。對稀土礦的亂采濫伐造成大面積水土污染。

鈾-233、鈾-235和钚-239等屬于易裂變材料，其裂變產物中含有幾十種元素，其中包括多種稀土元素，如釔、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓等。在熱中子反應堆中，天然礦物提取的鈾-235可直接發生裂變反應，鈾-233可通過釷-232增殖獲得的鈾-233也可進而發生裂變反應；在快中子反應堆中，通過鈾-238增殖的Pu-239可通過鈾-238增殖進而也會發生裂變反應。

在反應堆中達到一定燃耗深度被卸載內燃燒過后卸出且不再在該反應堆中使用的核燃料叫乏燃料。乏燃料中含核燃料(鈾或钚或釷)和大量裂變產物。乏燃料主要來自核電站動力堆，還有少部分來自各種研究堆、試驗堆及輻照裝置。

發明人經過研究發現，反應堆卸載的乏燃料中含有豐富的稀土種類，每噸乏燃料中稀土含量遠超每噸天然稀土礦的含量，具體數據見表1。

表1四種常見堆型反應堆每噸乏燃料出堆時稀土種類及含量

經過冷卻放置5年后，核反應堆卸載的乏燃料中的稀土元素含量保持穩定(見表2)。

表2四種常見堆型反應堆每噸乏燃料冷卻5年后稀土種類及含量