关于钍的提炼介绍

[拼音]：tu de tilian

[外文]：extraction and metallurgy of thorium

从矿石中提炼出核纯的致密状金属钍的工艺过程。所用矿石有数种类型，加工处理方法也有多种，但归纳起来可分为四个阶段（见图）。

矿石准备

任务是分离掉脉石和其他矿物，提高矿石钍的品位，并使矿石粒度符合分解工序的要求。

独居石是提取钍的主要原料。其他原料还有含钍铀矿石提铀后的溶液、含钍稀土矿物（如氟碳铈钙矿、氟碳铈镧矿、钛铌钙铈矿和绿层硅铈钛矿）和铀钍矿等。矿石经过破碎、磨细、选矿（重力选矿或磁力选矿）等工序，产出精矿。钍的品位得到提高。例如，某些独居石矿床含独居石0.1％～0.4％，个别高达2％～3％，处理后的精矿中独居石含量可达95％～99％。

钍浓缩物制备

目的是初步分离掉大量的稀土、铀和其他杂质，制备有一定纯度的钍浓缩物，分两步进行：

通过酸法浸取、碱法分解、氯化焙烧和硫酸盐化焙烧等方法，将钍、稀土、铀和其他杂质分离。酸浸法常用的酸有硫酸和硝酸，钍、稀土、铀形成可溶性的硫酸盐、硝酸盐而与其他杂质分离。碱法分解又分湿法和干法两种：湿法是将磨细的精矿与氢氧化钠溶液在130～150℃反应；干法是将精矿与氢氧化钠或碳酸钠一起熔融；然后用水稀释（溶解），钍、稀土、铀以氢氧化物沉淀的形式与其他杂质分离。氯化焙烧、硫酸盐化焙烧使钍等形成氯化物、硫酸盐，残留于焙砂中，再用水浸出而与其他杂质分离。

工业上独居石精矿常用浓硫酸浸取或50％氢氧化钠溶液分解；含钍铀矿石采用稀硫酸浸取；铀钍矿精矿采用60％硝酸浸取；含钍稀土矿物可用酸法浸取，氯化、硫酸盐化焙烧，以及氢氧化钠或碳酸钠熔融分解。

将钍与铀、稀土和其他杂质分离的过程，采用的方法有溶剂萃取、离子交换、沉淀等法。常用的萃取剂有中性磷萃取剂，如 TBP（磷酸三丁酯）、环己基膦酸二仲丁酯、正戊基膦酸二正戊酯、甲基膦酸二庚酯等和胺类萃取剂，如伯胺、叔胺等。根据分离对象的不同，可选用上述各种方法的不同组合类型。例如，处理钍、铀、稀土的混合硫酸盐溶液，可加入氢氧化铵或焦磷酸钠，选择地沉淀钍，然后将沉淀溶解于硝酸中，用TBP萃取，可得纯的硝酸钍；处理混合氢氧化物时，可用盐酸在 pH3.5时优先溶解稀土，再用硝酸溶解钍、铀，然后用中性磷萃取剂分离铀、钍。

核纯钍化合物制备

钍化合物的核纯标准是：铀、钐、钆、铕、镝均小于0.05ppm，含水量小于0.1％；化合物形态能满足制备金属钍的需要，主要形态有：二氧化钍、氯化物及氟化物。

制备方法简单，高温下煅烧硝酸钍、草酸钍、碱式碳酸钍或氢氧化钍即得；温度低于 650℃时煅烧，可得活性二氧化钍。

制备方法主要是干法，以草酸钍或活性二氧化钍为原料，氯化剂有氯气和四氯化碳。氯化草酸钍的反应如下：

制备方法有干法和湿法。干法以活性二氧化钍为原料，氟化剂有无水HF、NH4F、NH4F·HF和氟利昂等。氟化反应如下：

湿法以硝酸钍为原料，氟化剂有氢氟酸、NH4F和KF等。氟化反应如下：

金属钍制备

制备金属钍主要有金属热还原和溶盐电解两种方法。金属热还原法常用钙在氯化钙的存在下还原二氧化钍，反应在1000℃的惰性气氛中进行；也可用钙在氯化锌存在下还原四氟化钍(660℃)。还原产物为钍锌合金，经真空蒸馏脱锌得金属钍。熔盐电解所采用的熔盐一般为卤化物，如NaCl、NaCl-KCl或KCl-LiCl;钍盐采用ThCl4、ThF4、KThF5、NaCl-ThCl4混合物或ThO2。由于钍的熔点高，从化合物制备金属钍，一般只得粉末状或海绵状钍，还必须经过压型、烧结等真空冶金过程或采用电弧炉熔炼，加工成致密状钍。另外，碘化钍ThI4热分解法也可制得高纯钍，但只用于生产少量供研究用的纯钍。