溶剂萃取法分离锆铪技术进展

１ 中性络 合萃取体 系
中性络合萃取体系 的特点是 ： 被萃取物是中性分子
联 系 人： 徐盛 明（ １ ９ ６ ３ 一 ） ， 男， 湖南桃 源人 ， 教授 ， 博 士， 博士
生导师 ， 主要从事 湿法冶金 及其材 料制备 、 选 冶 药 剂 分 子 设 计 与合 成 等 方 面 的研 究 。
的热 中子俘获截面 ， 是控制热核反应 的重要材料 。 锆和铪 在 自然 界中是 共生 的， 在地 壳 中的含量 为 ０ ． ０ ２ ５ ％， 铪 含 量 占锆 含 量 的 ２ ％左 右 。原 子 能级 锆 ｒ 又 称 核 级锆 ） 用 于 核 反应堆 中要求其 中铪含 量小于 ０ ． ０ １ ％， 而原 子能级铪 （ 又
关键词 ： 锆铪分 离； 溶 剂萃 取 ； 综述
中图分类号 ： Ｔ Ｆ ８ ０ ３ ． ２ ３ ； Ｔ Ｆ ８ ０ ４ ． ２ ： Ｔ Ｆ ８ ４ １ ． ４ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ７ ５ ． ０ ６
汪泉发 等＿ ３ ７ ］ 研 究在 ６ ｍｏ ｌ ／ Ｌ盐 酸介质 中用 石油亚砜 煤油一 仲 辛 醇 体 系 萃 取 分 离 锆 铪 的行 为 ， 经萃取 、 洗 涤 和
Ｎ ＯＮＦ ＥＲＲＯＵＳ ＭＥ Ｔ ＡＬ Ｓ Ｅ ＮＧ ｌ ＮＥＥＲｌ ＮＧ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ７
溶剂萃取法分离锆铪技术进展
函 车德华 。 徐 刚 徐盛明 清 华 大 学 ａ核 能 与新 能 源技 术 研 究 院 ｂ精 细 陶 瓷 北 京 市 重 点 实验 室 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ４
基 金项 目 ： 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目ｆ ２ １ ０ ７ １ ０ ８ ８ ） 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ９ ， １ ２ 作 者简 介 ： 车德 ￣（ １ ９ ８ ８ ． ） ， 女， 辽 宁喀左人 ， 硕 士研 究生 ， 主要 从事化 工分 离等方面 的研究
称核级铪） 中锆 的 含 量 要 小 于 ２ ％ 。 故 锆 铪 分 离技 术 是
１ ． １ 中性 含 磷 萃 取 剂
用 于 锆 铪 分 离 的 中性 含 磷 萃 取 剂 主 要 分 为 磷 酸 酯 和
膦氧 化物 两类 ， 如磷 酸三 丁酯（ Ｔ Ｂ Ｐ ） 、 三苯基 氧化 膦（ Ｔ Ｐ ． Ｐ Ｏ ） 、 三辛基氧化膦（ Ｔ Ｏ Ｐ Ｏ） 、 Ｃ ｙ ａ ｎ ｅ ｘ ９ ２ ３等 『 ５ ＿ 。 Ｔ Ｂ Ｐ优先萃取锆， 酸根种类 、 锆初始浓度 、 稀释剂及有 机 相 中硅 含 量 对 Ｔ Ｂ Ｐ萃 取 锆 和 铪 的 效 果 影 响 很 明显 ［ １ ｏ － １ ４ ］ 。 Ｔ Ｂ Ｐ在硫 酸 和盐 酸 的混酸 溶液 中对锆 铪 的分 离 因数 为
萃取剂 ， 化 学性能和萃取能力与 中性含磷类 萃取剂相似 ， 但比Ｔ Ｂ Ｐ的萃取特征和抗辐射 能力要好 。
一
液 中定量 萃取 锆 ， ３ ． ５ ％的 Ｔ Ｐ Ｐ Ｏ溶液 可 以从 ３ ． ５ ～ ５ ． ０ ｍｏ ｌ ／ Ｌ的盐酸溶液中定量萃取 铪。 控制 Ｔ Ｐ Ｐ Ｏ和盐酸 的浓 度， 即可将锆和铪 分离。
摘要 ： 锆和铪 的热 中子俘 获能力不 同 ，
是核级锆铪材 料制备领域 的研究难点。现有 的 ＭＩ Ｂ Ｋ 等溶剂萃取工艺具有设备简单 、 可连续操作 、 成 本低 等优 点， 是 工业上分 离锆铪 的主要方法 ， 但 却存在 污染严重 等问题 ， 因此研 究高效 、 绿色 的溶剂 萃取方 法仍是锆铪分 离领域 的热点。从萃取体系分类入手 ， 介绍溶剂萃取法分离锆铪 的技术现状 ， 总 结近几年 的新进展 。
有色金属工程 ２ ０ １ ４年 第 ４卷第 １ 期
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ＮＯＮＦ ＥＲＲＯＵＳ ＭＥ Ｔ ＡＬ Ｓ Ｅ ＮＧ ｌ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｋ ａ ｋ ａ ｄ ｅ Ｓ Ｍ 等【 ６ １ 研 究用 Ｔ Ｐ Ｐ Ｏ 的 甲苯 溶 液 萃 取 盐 酸 中 的 锆 和 铪 ，发 现 ６ ． ０ ％的 Ｔ Ｐ Ｐ Ｏ可从 ７ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的盐 酸 溶
３ ～ ３ ０ ］ 。工 业 中用 到 的 Ｔ Ｂ Ｐ — Ｈ ＮＯ ． ＨＣ １ 法 可 以得 到 ｍ Ｈ ／ （ ｍ 为９ ０ ％的 原 子 能 级 铪 和 ｍ （ Ｉ ｆ ＋ ， 为０ ． ０ ０ ６ ％的 原子能级锆ｆ ｏ ｌ ， 但该方法不能连续生产。
制备原子能级锆和铪 的关键 。 锆和铪具有相似 的化学性质 ， 彼此分离 困难 ＿ ５ ］ 。 已经 开发多种火 法分离法 、 分步结 晶法 、 离子交换法 和溶剂萃 取法等用来分离锆和铪 。 其 中溶剂萃取法具有设备 简单 、 可连续操作 、 成本低等优 点 ， 是锆 铪分离研究及工 业应 用 的主要方法 。从萃取体系入手介 绍溶剂萃取法分 离锆 铪 研究的现状及新进展 。 按照萃取体系分类１ ９ ］ ， 锆铪 分离的萃取体系 主要有 中 性 络合萃取体 系、 螯合萃取 体系 、 离子缔合萃取体系和 协 同萃取体系等 。
锆与铪是核 电工业的关键基础材料 ， 它们具有相反 的
萃取剂本身也是中性 分子 ， 萃取剂与被萃取物结合生成中
核性能。锆 的热 中子吸收截面小（ ０ ． １ ８ ± ０ ． ０ ２ ｂ ， １ ｂ ＝ １ ０ － ２ ８ ｍ２ ／ 性配合物 。按照萃取剂性质不 同可分为中性含磷萃取剂 、 原子） ， 被广泛用 于反应堆 包壳和 结构材料 。铪 具有较大 中性含氧萃取剂 、 中性含氮萃取剂和中性含硫萃取剂 。