鋯在地殼中的鋯礦分離石主要以斜鋯石和鋯英石的形態存在,而鉿沒有單獨的礦物,在自然界中與鋯總是共生在一起,沒有單獨的鉿礦石存在。鋯的熱中子吸收截面小,被廣泛用做核反應堆包殼和結構材料,相反,鉿具有大的熱中子吸收截面,是控制熱核反應的重要材料。用于核反應堆中的鋯要求其鉿含量小于0.01 %。鋯和鉿的化學性質非常相似,通常被稱作“化學同位素”,彼此分離十分困難,被認為是元素周期表中最難分離的元素之一。
工業上采用溶劑萃取分離鋯鉿的方法主要有三烷基(混合)胺(N23Q萃取分離法、磷酸三丁酯(TBP) 萃取分離法、甲基異丁基酮(MIBK)萃取分離法等。采用溶劑萃取方法分離鋯和鉿,是制取原子能級氧化鋯和原子能級氧化鉿的一類重要方法。
今天介紹一種新的萃取方法分離鋯和鉿。具體為:以鋯化合物的酸性水溶液為原料,采用二異丁基酮(DIBK)或DIBK與中性含磷萃取劑或DIBK與酸性含磷萃取劑協同將料液中的鉿萃入有機相,然后將有機相經洗滌、反萃生產富鉿液,實現鋯和鉿的分離。采用氨水分別進行沉淀,將沉淀洗滌、焙燒后得到原子能級氧化鋯和氧化鉿。
該工藝方法優先萃取鋯鉿中含量較少的鉿,流程簡單、萃取效率高,所使用的萃取體系對鋯鉿的分離達到MIBK相同的性能,但與MIBK相比,其水中溶解度小、沸閃和閃點高、毒性小,解決了在萃取過程中MIBK溶劑損失大,易發生火災,污染環境等問題。
該工藝方法可采用離心萃取機作為主機設備,離心萃取設備和傳統液液萃取設備不同,具有以下特別:
①金屬萃取率高,可達99.9%
②工藝流程簡單、操作方便
③獲得反萃液品質穩定,可滿足不同生產要求
④處理后的水相溶劑殘留量少,可減輕后續工段處理壓力
⑤萃取設備占地面積少,處理彈性大