[发明专利]分离锂同位素的分流萃取工艺

说明书

本发明提供一种分离锂同位素的分流萃取工艺。主要包括萃取富集段、分流富集段、上转相段和下转相段。萃取富集段中的液相B，部分分流进入分流富集段中，并且与分流富集段中的液相A逆流接触，液相A流出后进入到萃取富集段中。这种特殊的分流返回工艺，既保障了最终富集产品的产量不降低，又减少了萃取富集段大部分设备的大小，有效的节约了相应的设备成本和运行成本。本发明提供的工艺还具有流程简洁、操作方便、绿色环保等优点，能够实现锂同位素的高效分离富集。

技术领域

本发明涉及化工领域的同位素分离，尤其涉及一种分离锂同位素的分流萃取工艺。

背景技术

锂(Li)在自然界中有两种天然同位素，即⁷Li(锂-7)和⁶Li(锂-6)，分别占到92.48％和7.52％。这两种同位素经过分离富集浓缩后，各自在核材料领域中具有重要的不同用途。在钍基熔盐堆中，⁷Li是必不可少的熔盐冷却剂，由于⁶Li的热中子吸收截面非常高，达到941barns，而⁷Li仅为0.033barns，所以，熔盐堆对⁷Li的同位素丰度要求>99.995％。同时，高纯度的⁷Li常用于调节压水堆中一次冷却剂的pH值，在聚变堆中⁷Li也用作于导热的载热剂。另一方面，⁶Li是核聚变堆中的燃料，其中⁶Li的同位素丰度要求>30％。不论是钍基熔盐堆还是核聚变堆，锂同位素都是不可或缺的战略材料和能源材料。

分离锂同位素的方法有：物理方法(如电磁法、分子蒸馏法和气体扩散法等)和化学方法(如电迁移法、电解法、锂汞齐交换法和溶剂萃取交换法等)(肖啸菴等，核化学与放射放学，1991，13，1)。在同位素分离中，对于重同位素用物理方法比较有利；而对于轻同位素，则化学方法效率较高，物理方法效率很低、投资巨大。由于锂同位素属于轻同位素，且锂没有气态化合物，因此物理方法分离锂同位素仅处于探索阶段。在化学方法中，绝大多数研究的内容仅限于实验室中单级同位素分离系数的测定和提高，而没有多级富集工艺的报道。同时，化学方法中，锂元素不存在气液化学交换法，而液固化学交换法很难实现逆流多级级联。采用液液化学交换法，苏丹I-TOPO体系的单级分离系数α值一般为1.010左右(陈耀焕等，原子能科学技术，1987，21，433)，但多级萃取富集的工艺尚未报道。锂汞齐化学交换法具有较优的化学性能和化工工艺，能够较大规模工业化分离锂同位素(化学法分离同位素原理，邱陵编著，原子能出版社，1990年，pp 156-181)，但是该工艺需要用到大量的汞，而汞易挥发流失，对操作人员和周围环境造成了严重的危害。中国专利201310239535X报道了一种生产锂-7同位素的工艺，能够得到高丰度的锂-7同位素产品。然而，上述工艺仍然存在有待改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离锂同位素的分流萃取工艺。

本发明的第一方面，提供了一种分离锂同位素的分流萃取工艺，所述工艺包括步骤：

(1)连续逆流运转互不相溶的液相A和液相B；

液相A依次循环通过上转相段、萃取富集段和下转相段，在下转相段中与液相B接触传质完成锂元素转相后，排出液相A；

液相B依次通过下转相段、萃取富集段和上转相段，在上转相段与液相A接触传质完成锂元素转相后，排出液相B；

(2)在萃取富集段中，对液相B进行部分分流，进入一个或多个分流富集段中；

所述的分流富集段中通入的液相A与所述的部分分流液相B逆流接触后，进入到萃取富集段中；

(3)在萃取富集段中加入含锂料液，并在第1级获得锂-6富集产品P1，在最后一级(Z)获得锂-7富集产品P2；

且所述的分流富集段的个数为1～10个。