TBP-HNO3体系萃取分离铀、钍和稀土实例

一、工艺原理

用TBP从硝酸溶液中萃取钍和铀是行之有效的方法之一。在萃取过程中，Th（NO₃）₄与TBP生成Th（NO₃）₄·2TBP，硝酸硅酰与TBP生成UO₂（NO₃）₂·2TBP都可以被萃取。但是铀的分配比高于钍，更易被萃取。由于铀和钍的分离系数随TBP浓度的变化而不同，即低浓度时的分离系数大于高浓度时的。因此分离工艺中采用先在5%TBP浓度下优先萃取铀，而后用40%TBP萃取分离钍和稀土的方法（见图1）。也可以采用先30%TBP萃取分离钍、铀和稀土，而后再用5%TBP浓度下萃取分离铀和钍，后接40%TBP萃取提纯钍方法（见图2）。

图2  TBP－煤油萃取分离RE／Th／U工艺流程

另外，钍的分配比与水相中钍的浓度和硝酸浓度有关。当水相中钍浓度低而有机相中TBP浓度高时，D_th硝酸浓度的增大而增大。反之，如果水相中钍浓度高，D_th受酸度的影响不大。

溶液中如含有四价铈，因其分配比与钍相近而难分离。萃取钍时，可以加入双氧水使四价铈还原为三价，增大钍与铈的分离系数，增强钍与铈的分离效果。

此流程中先用5%TBP萃取铀，经反萃取所得的含硝酸铀酰的溶液用草酸沉淀法净化除钍和稀土后，再通入氨气使铀呈种铀酸铵沉淀析出。萃取铀的余液中含有钍、稀土和铁、钛等杂质，该溶液用40%TBP萃取钍，用无盐水反萃钍，反萃液经浓缩结晶回收硝酸钍。萃取钍的余液可用于回收稀土。

二、工艺流程

TBP－HNO₃体系萃取分离铀、钍和稀土的工艺流程图如图1所示。

图1  TBP－HNO₃体系萃取分离铀、钍和稀土的工艺流程