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《北京有色金属研究总院》 2011年
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含氟硫酸体系钍的溶液化学和萃取机理及反萃性能研究

胡丰  
【摘要】:钍属于锕系元素,具有放射性。它常伴生于稀土矿中,如独居石矿、氟碳铈矿,以及其他诸多矿物中。我国主要的轻稀土资源—包头混合型稀土矿和四川氟碳铈矿精矿中均含有0.2%的二氧化钍,它没有得到合理的回收处理,给环境带来了日益严重的放射性污染问题。而同时,钍也是一种宝贵的稀缺资源,已被广泛应用于工业和国民经济建设中。为了在稀土冶炼分离过程中综合回收钍,北京有色金属研究总院提出了氟碳铈矿“氧化焙烧—硫酸浸出—萃取分离铈、氟、钍”绿色冶炼新工艺,并开展了大量研究,获得国家自然基金重点项目及国家科技支撑项目资助。本论文主要开展上述项目中钍的萃取分离机理研究。 本文在对钍的溶液化学和萃取机理研究进展进行综述的基础上,以含氟硫酸体系中的钍为研究对象,开展了钍的溶液化学和P507萃取钍的机理研究,并考察了负载有机相中钍的反萃性能,为氟碳铈矿回收钍、氟的新工艺提供了基础理论指导。具体研究内容包括:(1)饱和法测定钍氟稳定共存区;(2)氟离子选择性电极法测定钍氟各级稳定常数;(3)斜率法测定P507萃取钍氟的表观反应方程式;(4)利用基本热力学关系式测定萃取反应热力学函数;(5)考察各因素对负载有机相中钍的反萃性能。通过试验研究得出了以下结论: (1)一定酸度下,硫酸体系中饱和钍浓度和饱和氟浓度大致呈负相关关系。钍氟稳定共存区面积随酸度增加而增大; (2)硫酸体系钍氟第1,2,3级稳定常数(室温)分别为6.27×105,9.68×104,5.36×104。第1,2,3级累积稳定常数分别为6.265977×105,6.0655×10,3.25073×1015; (3)P507萃取钍氟的机理为:[ThF]3++2(HL)2=ThFL3(HL)+3H+。红外光谱表明P507分子中P-OH和P=O均参与萃取反应,P507萃取钍氟为阳离子交换机理; (4)P507萃取钍氟的反应热力学函数分别为:ΔrHm(?)=-17546.70J/mol,ΔrGm(?)= 27005.53J/mol,ΔrSm(?)=31.74J/(K·mol)(25℃,离子强度为1mol/L Na2SO4)。该萃取反应为自发进行的放热反应; (5)硫酸是钍的有效反萃剂。当[H+]为8mol/L,相比(O/A)为1:1,经3级逆流反萃,钍反萃率可达90%以上
【学位授予单位】:北京有色金属研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF845

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【参考文献】
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