جداسازی توریم، اورانیم، لانتانیدها و آکتینیدها از محلول فروشویی آنومالی زریگان با روش استخراج حلالی

توریم در انرژی هسته ای دارای اهمیت زیادی است، به طوری که از آن به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی آینده دنیا یاد می شود. لذا، در این رساله، امکان فرآوری آن از سنگ معدن زریگان با استفاده از استخراج حلالی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مختصری به ویژگی های کلی توریم و اصول استخراج حلالی و سپس به ترتیب به برخی از تحقیقات انجام شده در خصوص استخراج حلالی و همچنین روش انجام آزمایش ها و مواد اشاره شده است. در نتیجه انجام عملیات کانه آرایی، عیار توریم و اورانیم به ترتیب از 450 و 500 گرم در خوراک به 4000 و 5000 گرم بر تن افزایش پیدا کردند. محصول کانه آرایی توسط سولفوریک اسید 10 مول بر لیتر در دمای 180 درجه ی سانتیگراد، تحت عملیات هضم و سپس فروشویی قرار گرفت. در این مرحله، میزان بازیابی اورانیم و توریم به درون محلول فروشویی به ترتیب برابر 88 و 90 درصد به دست آمد. تاًثیر متغیرهایی مانند نوع استخراج کننده، نوع اسید و غلظت آن ها، روی استخراج حلالی توریم با استفاده از طرح تاگوچی و هم چنین، تأثیر متغیرهای فیزیکی، مانند نوع رقیق کننده و سرعت هم زن، نیز بررسی شد. مطابق نتایج این بخش، فاز آلی کروزن حاوی استخراج کننده سیانکس272 و هیدروکلریک اسید 3-10×0/1 مول بر لیتر شرایط بهینه ی استخراج توریم را بوجود آوردند که باعث استخراج 7/99 درصدی توریم شد. مطالعه کمپلکس دهندگی توریم، نشان داد که کمپلکس توریم تشکیل شده در هر غلظت اسید برای انواع اسیدها متفاوت است. با تغییر غلظت اسیدها، بار کمپلکس تشکیل شده در محیط نیتریکی بین صفر تا 2+، برای سیستم هیدروکلریکی، بین 2- تا 2+ و برای سیستم سولفوریکی، بین صفر تا 4+ متغیر بود. هم چنین مشخص شد که در غلظت های بالای اسیدهای با قدرت کم تر، آنیون های اسید، نقش اساسی در تشکیل کمپلکس دارند، ولی در غلظت های کم، نقش برتر از آن یون های هیدروکسید است. مکانیسم استخراج توریم از محیط آبی نیتراتی بوسیله استخراج کننده سیانکس272 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مکانیسم استخراج بر خلاف ادعاهای قبلی، فقط در غلظت های میانی نیتریک اسید، از نوع تبادل کاتیونی است و در غلظت های پایین و بالای نیتریک اسید، به مکانیسم حلال پوشانی تغییر می یابد. نتایج حاصل از مطالعات جداسازی توریم از مهم ترین عناصر موجود در محلول فروشویی سنگ معدن زریگان نشان داد، که بیش ترین فاکتور جداسازی توریم از سریم، لانتانیم و تیتانیم در محیط نیتریک اسید 01/0 مول بر لیتر و بوسیله استخراج کننده سیانکس272 حاصل می شود. ولی برای جداسازی از ایتریم و آهن، به ترتیب نیتریک اسید 01/0 مول بر لیتر + سیانکس302 و نیتریک اسید 0/1 مول بر لیتر + سیانکس272 شرایط بهینه را فراهم می کنند. هم چنین مطالعات تک عاملی نشان داد که نیتریک اسید 5/0 مول بر لیتر، شرایط بهینه برای جداسازی توریم از عناصر مذکور را فراهم کرد. استخراج معکوس توریم، اورانیم، لانتانیم و آهن از فاز آلی، حاوی استخراج کننده ی سیانکس272 نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که شرایط بهینه استخراج معکوس انتخابی توریم از عناصر تحت مطالعه، با استفاده از سولفوریک اسید 5/0 مول بر لیتر و در حضور عامل کمپلکس ساز اتیلن دی آمین تترا استیک اسید با غلظت 4-10× 7/2 مول در لیتر حاصل می شود. با استفاده از نمودار مک کیب تیلی تعداد مراحل لازم برای دست یابی به استخراج 90 درصدی توریم در مدار استخراج جریان متقابل، برابر 3 به-دست آمد. سپس مدار جریان متقابل پیوسته با استفاده از ظروف آزمایشگاهی شبیه سازی و بر روی محلول فروشویی واقعی اجراء شد که بازیابی 90 درصد را برای توریم نتیجه داد.