什么是钍?

[拼音]：tu

[外文]：thorium

元素符号Th，原子序数90，银白色金属，天然放射性元素，锕系金属之一，面心及体心立方晶体，常见化合价为＋4、＋3。

1828年瑞典化学家贝采利乌斯 (J．J．Berzelius)从挪威的黑色矿石中分离出钍，并按北欧神话中的战神Thor命名。1890年，氧化钍开始应用于汽灯纱罩。20世纪40年代，钍被认为是一种潜在的核能源，再次受到重视。不过直到70年代，钍的实际用量仍不大。

金属钍长期暴露在大气中会失去光泽。钍粉在空气中可能自燃。纯金属钍有良好的塑性加工性能，可以压延、锻造。天然钍只有一种同位素232Th，具有放射性，经过钍放射系衰变，最后变成208Pb。232Th不能裂变，但吸收中子后的反应生成物233U能裂变，可作核燃料；因此钍被用于增殖反应堆。金属钍的另一重要用途是制取镁钍合金。这种合金在温度超过 200℃时仍有很高的机械强度，用于飞机和火箭。少量的金属钍或钍合金用于制造气体放电管和光电管。氧化钍用作高温耐火材料等。

钍的地壳丰度为8×10-6，存在于很多矿物中，通常与稀土、钛、铌、钽和铀等共生。独居石[(Ce，La，Th)PO4]是制取钍常用的工业矿物，含ThO25～9％，产于印度、巴西、美国和南非等地。其他富矿有方钍石，一种含ThO290％的钍-铀氧化物，产于马达加斯加;另一种为钍石(硅酸钍)，含ThO21～10％，产于美国、新西兰，但都比较稀少。中国钍矿资源丰富。

从独居石提炼钍有酸法和碱法，流程见图。

（1）酸法是将独居石精矿与过量的浓硫酸在155～230℃条件下反应，用冷水浸出，得到钍、铀、稀土(Th、U、R)的混合硫酸盐溶液，加入氢氧化铵或焦磷酸钠使钍沉淀，而稀土则仍留于溶液中。将沉淀物溶解于硝酸中，以磷酸三丁酯(TBP)萃取，可得到纯的硝酸钍[Th(NO3)4]。也可以采用胺类萃取剂，直接从硫酸盐浸出液萃取，与稀土分离。

（2）碱法是将磨细的独居石，用50％的氢氧化钠溶液于 138℃左右反应，然后将矿浆稀释、洗涤、过滤，得到混合金属的氢氧化物。把这种氢氧化物溶解于盐酸，加入氢氧化钠中和，钍和铀几乎完全沉淀而与稀土分离。再把沉淀溶解于硝酸，用溶剂萃取法分离钍和铀，得到纯的钍化合物。

常用钙在氯化钙的存在下还原（见金属热还原）氧化钍。还原反应在衬有耐火材料的反应d中，于1000℃的惰性气氛中进行。反应产物用水和稀醋酸溶去其中的氧化钙和未反应的钙，即得钍粉。钍粉于1300～1400℃真空烧结，得到致密的可塑性纯金属钍，其中主要杂质为氧。也可以在氯化锌存在下，用钙还原氟化钍（660℃），还原产物为钍锌合金，经真空蒸馏脱锌，得金属钍。用镁于900℃还原氯化钍，得到含钍20％的钍镁合金，然后用 920℃真空脱镁，得海绵钍。再用1800～1850℃，在氧化铍坩埚中进行，通过电弧熔炼或电子束熔炼，得纯金属钍锭。

此外碘化钍(ThI4)热分解法，KF-NaF-KThF5熔盐电解法以及电迁移法金属提纯均可制得高纯度的钍。

近年世界各国钍的储量（以ThO2计）估计为790000短吨，其中美国150000短吨，加拿大230000短吨，巴西60000短吨。

参考书目

F. L. Cuthbert， Thorium Production Technology，Addison-Wesley，Mass.，1958.R. G. Bellamy & N.A.Hills， Eхtraction and metallurgy of Uranium， Thorium and Beryllium，Pergamon，Oxford，1963.H. A. Wilhelm ed.，The metal Thorium， American Society for metals，Cleveland，1958.