一种萃取铀和钍元素的方法与流程

1.本发明涉及稀土液处理技术领域，特别涉及一种萃取铀和钍元素的方法。


背景技术：

2.由于稀土矿中含有一些放射性元素，导致稀土浸出液中含有少量的放射性元素铀和钍，其中铀浓度为10～30mg/l、钍浓度为5～30mg/l，浸出液总放射性比较高；这些放射性元素在分离过程中进一步分散，导致生产环境中放射性污染面积增加，并且处理这些放射性元素难度进一步加大。因此，需从放射卫生防护或环境保护角度对稀土分离过程放射性危害提出相应处理方案，将放射性元素进行深度富集，减少放射性元素在萃取分离过程的分布，有利于改善生产环境。
3.目前，从稀土液中分离铀和钍的方法是盐酸溶解独居石铀钍渣后，用p350萃取剂萃取铀，然后调节酸度萃取钍，该法从稀土浸出液中分别萃取铀和钍后稀土浸出液中残留的铀和钍元素还比较高。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种萃取铀和钍元素的方法，包括：
5.将烷基苯基氧代戊酸萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相；
6.将所述有机相与含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
7.进一步地，所述烷基苯基氧代戊酸萃取剂包括式(i)结构化合物中的一种或几种：
[0008][0009]
其中，r选自c1～c10的烷基。
[0010]
进一步地，所述有机溶剂选自航空煤油、加氢溶剂煤油、甲苯和二甲苯中的一种或几种。
[0011]
进一步地，所述含有铀和钍元素的稀土溶液的ph值为0.1～7。
[0012]
进一步地，所述烷基苯基氧代戊酸萃取剂与所述有机溶剂按照重量比1：(0.1～10)进行混合。
[0013]
进一步地，所述有机相与所述含有铀和钍元素的稀土溶液按照体积比1：(0.1～100)进行混合。
[0014]
进一步地，所述烷基苯基氧代戊酸萃取剂合成方法为：
[0015]
将戊二酸酐加入无水三氯化铝中，混合搅拌，得到混合物；
[0016]
在所述混合物中加入烷基苯，继续搅拌反应，得到反应液；
[0017]
向所述反应液中缓慢加入去离子水并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；
[0018]
将油相减压蒸馏，得到所述烷基苯基氧代戊酸。
[0019]
进一步地，所述烷基苯、戊二酸酐和所述无水三氯化铝的重量比为0.8～10：1：1～10。
[0020]
进一步地，在所述混合液中加入烷基苯后，在温度25～125℃下搅拌反应10～300min，得到所述反应液。
[0021]
进一步地，将油相于50～145℃下减压蒸馏，得到所述烷基苯基氧代戊酸。
[0022]
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：烷基苯基氧代戊酸萃取剂合成简单，成本低廉。采用所述萃取剂萃取铀和钍元素，萃取级数少，工艺简单，分离效果好，铀和钍提取率高。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是本发明实施例一提供的一种萃取铀和钍元素的方法的流程图。
具体实施方式
[0025]
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例目的，不是旨在于限定本发明。
[0026]
实施例一
[0027]
一种萃取铀和钍元素的方法，参见图1，该方法具体包括以下步骤：
[0028]
步骤(101)：将烷基苯基氧代戊酸萃取剂与有机溶剂混合，得到有机相。
[0029]
需要说明的是，烷基苯基氧代戊酸萃取剂包括式(i)结构化合物中的一种或几种：
[0030][0031]
其中，r选自c1～c10的烷基，或者卤代烷基。
[0032]
有机溶剂选自航空煤油、加氢溶剂煤油、甲苯和二甲苯中的一种或几种。
[0033]
步骤(102)：将有机相与含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0034]
值得说的是，该方法萃取级数少，工艺简单，分离效果好，铀和钍提取率高。
[0035]
实施例二
[0036]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0037]
步骤(201)：将甲基苯基氧代戊酸萃取剂与航空煤油按照重量比1：0.1进行混合，
得到有机相100ml。
[0038]
需要说明的是，甲基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝20g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将16g甲苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为25℃，反应10min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于50℃下减压蒸馏，得到产物甲基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，甲基苯基氧代戊酸的纯度为98％，收率为94％。
[0039]
步骤(202)：将100ml有机相与10ml ph值为0.1的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0040]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为50mg/l和180mg/l，稀土元素的总浓度为1.8mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为1.5mg/l和3.2mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.0％和98.2％。
[0041]
实施例三
[0042]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0043]
步骤(301)：将乙基苯基氧代戊酸萃取剂与加氢溶剂煤油按照重量比1：4进行混合，得到有机相100ml。
[0044]
需要说明的是，乙基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝65g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将36g乙苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为35℃，反应30min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于75℃下减压蒸馏，得到产物乙基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，乙基苯基氧代戊酸的纯度为98％，收率为94％。
[0045]
步骤(302)：将100ml有机相与20ml ph值为1的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0046]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为625mg/l和2250mg/l，稀土元素的总浓度为2.5mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为17.5mg/l和40.0mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.2％和98.2％。
[0047]
实施例四
[0048]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0049]
步骤(401)：将异丙基苯基氧代戊酸萃取剂与甲苯按照重量比1：4进行混合，得到有机相100ml。
[0050]
需要说明的是，异丙基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝70g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将55g异丙苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为25℃，反应30min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于85℃下减压蒸馏，得到产物异丙基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，异丙基苯基氧代戊酸的纯度为97％，收率为93％。
[0051]
步骤(402)：将100ml有机相与2500ml ph值为2的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0052]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为5mg/l和18mg/l，稀土元素的总浓度为1.2mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为0.13mg/l和0.31mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.4％和98.27％。
[0053]
实施例五
[0054]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0055]
步骤(501)：将异丁基苯基氧代戊酸萃取剂与二甲苯按照重量比1：9进行混合，得到有机相100ml。
[0056]
需要说明的是，异丁基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝150g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将55g异丁苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为25℃，反应30min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于110℃下减压蒸馏，得到产物异丁基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，异丁基苯基氧代戊酸的纯度为97％，收率为93％。
[0057]
步骤(502)：将100ml有机相与2500ml ph值为3的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0058]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为5mg/l和18mg/l，稀土元素的总浓度为1.2mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为0.15mg/l和0.31mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.0％和98.27％。
[0059]
实施例六
[0060]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0061]
步骤(601)：将辛基苯基氧代戊酸萃取剂与甲苯和二甲苯的混合物按照重量比1：10进行混合，得到有机相100ml。
[0062]
需要说明的是，辛基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝200g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将100g辛基苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为25℃，反应30min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于135℃下减压蒸馏，得到产物辛基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，辛基苯基氧代戊酸的纯度为95％，收率为92％。
[0063]
步骤(602)：将100ml有机相与2500ml ph值为4的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0064]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为5mg/l和18mg/l，稀土元素的总浓度为1.2mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为0.15mg/l和0.30mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.0％和98.3％。
[0065]
实施例七
[0066]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0067]
步骤(701)：将癸基苯基氧代戊酸萃取剂与甲苯、二甲苯和航空煤油的混合物按照重量比1：10进行混合，得到有机相100ml。
[0068]
需要说明的是，癸基苯基氧代戊酸的制备方法可以为：在250ml单口烧瓶中，加入戊二酸酐20g，加入无水三氯化铝200g，混合并搅拌均匀，得到混合物；将200g癸基苯加入混合物中，继续搅拌，保持反应温度为125℃，反应300min，得到反应液；向反应液中缓慢加入去离子水250ml并搅拌，静置后分成油相和水相，分离出油相；将油相于145℃下减压蒸馏，得到产物癸基苯基氧代戊酸。经过酸碱滴定法和核磁共振检测，癸基苯基氧代戊酸的纯度为92％，收率为90％。
[0069]
步骤(702)：将100ml有机相与10000ml ph值为5的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0070]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为1.25mg/l和4.5mg/l，稀土元素的总浓度为0.30mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为0.035mg/l和0.075mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.2％和98.3％。
[0071]
实施例八
[0072]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0073]
步骤(801)：将癸基苯基氧代戊酸萃取剂和辛基苯基氧代戊酸萃取剂的混合与甲苯、二甲苯和航空煤油的混合物按照重量比1：10进行混合，得到有机相100ml。
[0074]
需要说明的是，癸基苯基氧代戊酸可以按照实施例七中的方法制备，辛基苯基氧代戊酸可以按照实施例六中的方法制备。
[0075]
步骤(802)：将100ml有机相与2500ml ph值为6的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0076]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为5mg/l和18mg/l，稀土元素的总浓度为1.2mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元素的含量分别为0.11mg/l和0.29mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.8％和98.4％。
[0077]
实施例九
[0078]
一种萃取铀和钍元素的方法，具体步骤包括：
[0079]
步骤(901)：将异丁基苯基氧代戊酸萃取剂、癸基苯基氧代戊酸萃取剂和辛基苯基氧代戊酸萃取剂的混合物与甲苯、二甲苯和航空煤油的混合物按照重量比1：10进行混合，得到有机相100ml。
[0080]
需要说明的是，异丁基苯基氧代戊酸可以按照实施例五中的方法制备，癸基苯基氧代戊酸可以按照实施例七中的方法制备，辛基苯基氧代戊酸可以按照实施例六中的方法制备。
[0081]
步骤(902)：将100ml有机相与2500ml ph值为7的含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取，使稀土留在水相中，铀和钍元素进入有机相。
[0082]
需要说明的是，该含有铀和钍元素的稀土溶液中铀和钍元素的含量分别为5mg/l和18mg/l，稀土元素的总浓度为1.2mol/l。萃取后经过icp-oes测定，水相中残余铀和钍元
素的含量分别为0.14mg/l和0.30mg/l。结果表明，本萃取剂萃取铀和钍元素的萃取率分别达到97.2％和98.3％。
[0083]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。