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长春应化所在核纯钍制备方面取得重要进展

 

在中科院战略性先导专项、国家973项目、国家自然科学基金委重大研究计划等项目支持下,长春应化所在核纯钍的分离纯化方面取得重要进展。项目组筛选出了高效的钍萃取剂,发明了一种钍的纯化方法,并获得了国家专利授权。 

  长春应化所是最早研究稀土分离和钍回收提纯的单位之一,早在1950年就开展了从褐廉石矿中分离钍、铈及稀土的研究。1970年代,与会战组其它单位一起完成了伯胺N1923萃取分离钍和提取氯化稀土工艺。之后,针对包头矿和四川稀土矿组成和冶炼工艺的发展,分别在包头和四川实施了两个稀土清洁冶金示范工程,优化和发展了伯胺萃取分离钍的工艺,从稀土矿中回收了成吨规模的钍富集物,相关技术也获得了国家专利授权。 

  钍是一种重要的核能燃料,钍的核能应用是钍资源重要的应用出口。但钍自身非常稳定,必须吸收中子转化为铀-233后才能进行裂变,因而钍核能燃料对中子吸收截面大的杂质要求非常高,钍的纯化及核纯钍的制备是钍核能开发的重要前提。项目组在系统研究和比较了各种萃取剂萃取分离钍和稀土的热力学和动力学机理的基础上,筛选出了高效的钍萃取剂,并以伯胺萃取分离工艺得到了钍富集物为原料,进行了钍纯化工艺开发。经过串级萃取实验验证,该工艺成功地将钍纯度由原料中的95%-99%提高到99.99%以上。进一步的实验中,采用小型离心萃取设备制备了公斤级质量稳定的纯度>99.99%氧化钍样品。相关技术已获国家发明专利授权(ZL201110074345.8),并已分别在美国和澳大利亚申请专利。此外,该工艺所涉及到萃取剂亦适用于铀的纯化,相关技术也已申请了国家发明专利。 

  至此,长春应化所已基本形成了从稀土矿物中高效提取钍到高纯钍分离的技术链条,为核纯钍的制备打下了良好的基础,将有力地保障和促进钍核能的研究。同时,该技术链条的实施也有利于实现钍资源的高值化,促进钍的回收,从源头消除钍对环境的放射性污染。 

(稀土及钍清洁分离工程技术中心)

           

 纯钍核制备工艺流程