氧化钍 还原金属钍怎么操作? 还原后辐射量是原本几倍?
金属钍自然下会放出辐射吗?还是要激发... 金属钍 自然下 会放出辐射吗?还是要激发 展开
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回答者:网友
金属钍是天然放射性元素,在自然状态下就会放出辐射,不需要激发。
还原后,相同体积物质产生的辐射量是原来的1.37倍。
工业制取方法有金属热还原法和熔盐电解法两种。还原所得粗钍纯度一般为99.5%,可用于制取合金等。
金属热还原法
主要有二氧化钍钙热还原法和四氟化钍钙热还原法,后者应用较广。
ThO2+2Ca=Th+2CaO
ThF4+2Ca=Th+2CaF2
(1)二氧化钍钙热还原。化学纯的无水氧化钙助熔剂、经二次蒸馏的钙和纯二氧化钍按质量比1.00:0.40:0.45混合,装入内衬钼的因康镍合金反应弹中,在氩气气氛中于1223~1273K温度下还原1~3h。反应产物冷却分离后即得钍粉。钍的直接回收率为85%,产品纯度为99.2%~99.8%。英国原子能局(UKAEA) 曾用此法进行百公斤级生产。
(2)四氟化钍钙热还原。过程分两步进行。第一步为还原熔炼制取钍锌合金。炉料由四氟化钍、无水氯化锌及二次蒸馏钙屑组成。金属钙用量为化学计量的125%,氯化锌用量为四氟化钍量的16%。炉料混合均匀后,装入充氩的钢制反应弹内密封,抽真空至66.661Pa,再充氩至98066Pa,放入还原炉中加热。反应开始温度为923~973K,在1473K温度下还原15min。还原反应按下式进行:
xThF4+yZnCl2+(2x+y)Ca→ThxZny+2xCaF2+yCaCl2
反应完成后,可获得Th-Zn合金。第二步为真空蒸馏脱锌。即将Th-Zn合金装入石墨坩埚炉内加热,在0.98Pa的真空度中、于1543K温度下蒸馏脱锌4h,得到的海绵钍纯度达99.7%,
钍回收率为94%~96%。前苏联和美国用此法进行小规模生产。
熔盐电解法
工业生产采用ThF4-NaCl-KCl体系电解质,以装载电解质的石墨槽体作阳极,以钼或钢棒作为阴极。电解槽充氩气后进行电解。当电解温度为1023~1073K、阴极电流密度为20A/dm2时,电流效率为70%~80%。阴极产物经破碎、水洗、磁选除铁,再经酸洗、清洗、干燥得金属钍粉。钍粉的堆密度为4500kg/m3,纯度为99.5%,其典型杂质含量如表2。金属钍精炼
常采用碘化物热离解法精炼。这种方法是使粗钍与碘蒸气在密封容器中于728~753K温度下起作用,生成易挥发的ThI4,然后ThI4蒸气在1173~1973K的炽热钍丝上离解成钍和碘,钍沉积在炽热钍丝上。
实践证明,四碘化钍热离解法除能有效地净化除去铝、铍、钴、铁和锂等金属杂质外,还能大大降低金属钍中碳、氧、氮等非金属杂质的含量,产品纯度高达99.96%,硬度低,具可锻性。 [2]