專利名稱：含鈦原料的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有利于除去含鈦原料中的雜質(zhì)，尤其不僅是放射性核素如鈾和釷而且還有它們的放射性核素子體的方法。本發(fā)明還涉及有關(guān)從風(fēng)蝕或“蝕變”鈦鐵礦和由該鈦鐵礦生成的產(chǎn)物中除去鈾和釷的特殊實施方案。
鈦鐵礦(FeTiO3)和金紅石(TiO2)是鈦金屬和二氧化鈦生產(chǎn)主要的有重要工業(yè)化價值的礦物原料。雖然鈦鐵礦和金紅石總是不變地作為“礦砂”或“重質(zhì)礦物”(以及鋯石(ZrSiO4)和獨居石((Ce、La、Th)PO4)的成分在自然界共生，但是鈦鐵礦通常還是最豐富的。天然風(fēng)蝕的鈦鐵礦導(dǎo)致鐵部分氧化，鐵原來在鈦鐵礦中以亞鐵態(tài)(Fe2+)存在，后氧化成鐵離子(Fe3+)，為了維持電中性，一些被氧化的鐵肯定從鈦鐵礦的晶格中被除去，結(jié)果造成鈦含量更高的(鐵含量較低)多孔結(jié)構(gòu)。這種風(fēng)蝕的物質(zhì)稱為“蝕變”鈦鐵礦，并且TiO2含量有可能超過60%，與化學(xué)計算量的(未蝕變)鈦鐵礦52.7%TiO2相比。隨著鈦鐵礦風(fēng)蝕或蝕變進行，雜質(zhì)如硅酸鋁(粘土)經(jīng)常以分散的小顆粒進入孔結(jié)構(gòu)，以致存在于蝕變鈦鐵礦的孔內(nèi)。在這個過程中，似乎鈾和釷也能進入鈦鐵礦的孔中。
世界上大多數(shù)開采的鈦鐵礦都用于生產(chǎn)二氧化鈦顏料以供油漆和造紙工業(yè)使用。顏料級TiO2的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是通過鈦鐵礦與濃硫酸反應(yīng)隨后加工生產(chǎn)成TiO2顏料-所謂硫酸鹽路線。然而，由于產(chǎn)生大量的酸性廢液，基于環(huán)境理由這種方法日益變得不受歡迎。另外的方法-所謂氯化物路線-包括與氯反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性的四氯化鈦，隨之氧化成TiO2。不同于硫酸鹽路線，氯化物路線能處理(如金紅石)礦石TiO2含量高而鐵和別的雜質(zhì)含量低的原料。
由于氯化物路線，幾乎沒有環(huán)境問題因而成為TiO2顏料生產(chǎn)的優(yōu)選方法。還有另一方面，硫酸鹽路線僅能生產(chǎn)TiO2顏料，而氯化物路線則可生產(chǎn)鈦金屬和TiO2顏料兩種。天然金紅石的供應(yīng)不能充分滿足世界上氯化物路線方法的需求。因此越來越需要將大量的鈦鐵礦和蝕變鈦鐵礦(TiO2典型含量為45-65%)轉(zhuǎn)化成為人造金紅石(含TiO2超過90%)。為將鈦鐵礦提高到人造金紅石，已開發(fā)出許多不同的方法，應(yīng)用最廣泛的、具有工業(yè)價值的是Becher法。
Becher法包括在高溫的還原窯爐內(nèi)還原鈦鐵礦(最好是蝕變鈦鐵礦)中的鐵成為金屬鐵而得到所謂還原鈦鐵礦，然后在曝氣器中氧化金屬鐵成為很細的氧化鐵，它可用物理方法與富含鈦的粗粒分離，后者形成人造金紅石。通常產(chǎn)品要經(jīng)稀硫酸浸出。向還原爐加硫以利于通過生成在酸浸時可除去的錳和殘余的鐵雜質(zhì)硫化物而將它們除去。如此生產(chǎn)的富含鈦的人造金紅石通常含TiO2＞90%。
不管鈦鐵礦是作原料還是作為提高質(zhì)量的(增值的)人造金紅石銷售，都越來越要求生產(chǎn)者在他們的產(chǎn)品中要滿足有關(guān)放射性元素鈾和釷濃度的更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。由于Becher人造金紅石法未能顯著減少產(chǎn)品中鈾和釷的含量，所以目前要求開發(fā)除去鈦鐵礦和其它含鈦原料(例如人造金紅石)中的鈾的釷的方法。
由于獨居石的沾污經(jīng)常使鈦鐵礦精礦含較低含量的釷。除去含鈦原料中肉眼可見的獨居石顆粒不是本發(fā)明的目的，更確切地說本發(fā)明的目的是除去原來在風(fēng)蝕過程中進入鈦鐵礦顆粒的微觀鈾和釷。
以前澳大利亞專利申請14980/92和14981/92中分別公開了，用含可溶性氟化物的酸處理或用堿后再用酸處理從含鈦原料可以除去鈾和釷，然而，盡管這些處理的確除去了含鈦原料中的鈾和釷，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)該原料的放射性并沒有降到由釷和鈾含量降低所希望的程度。進一步的研究表明所以這樣是因為以前的處理主要除去母體鈾和釷的同位素，而放射性核素子體沒有去除到同等程度。這一發(fā)現(xiàn)是令人驚奇的，因為所觀察到的不同行為與通常在其它領(lǐng)域內(nèi)用浸出處理放射性材料所觀察到的相反，通常放射性核素子體能同樣被除去或者較母體更容易除去。
更具體地說，對于232Th鏈，我們發(fā)現(xiàn)沒有哪種子體能和母體232Th以相同程度地被除去。這一觀察結(jié)果表明，在232Th轉(zhuǎn)變成其中間子體228Ra之后或其轉(zhuǎn)變，一個過程由于發(fā)生了，由上述專利申請描述的方法將228Ra及其所有子體，其中包括228Th除去要比其母體232Th更不容易達到。這個結(jié)論為所述觀察結(jié)果證實。即將上述方法用于蝕變鈦鐵礦石后，往往發(fā)現(xiàn)228Th同位素與228Ra處于平衡，而不是與232Th處于平衡。如果228Th和232Th同位素處于相同的物理環(huán)境下，在化學(xué)處理過程中它們的行為應(yīng)該是相同。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的第一方面，可將熱處理應(yīng)用于含鈦原料，以便有效提高后續(xù)處理過程的放射性核素和/或至少一種放射性核素子體的可達性，不管這些內(nèi)容在澳大利亞專利申請14980/92和14981/92或另外的專利中是否描述過。最好，使釷衰變鏈中的母體同位素，如232Th及其放射性核素子體，如228Ra和228Th在后續(xù)的釷和/或鈾除去過程成為基本等同可達的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可提供一種有利于去除含鈦原料的放射性核素的方法，該方法包括加熱含鈦原料的步驟，以達到給其后續(xù)去除過程有效提高至少一種放射性核素子體的可達性。放射性核素可以是釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。
加熱溫度最好超過500℃。的確發(fā)現(xiàn)在第一個溫度范圍內(nèi)，如介于500℃-1000℃之間，除去放射性核素子體(如228Th)提高了，但除去母體(例如232Th)卻降低了。在第二個溫度范圍內(nèi)，如1000℃-1300℃，尤其是在或高于1200℃時，母體和子體放射性核素的去除都得到改善且除去程度相近，當(dāng)用更高的溫度時，如1400℃，總?cè)コ歉叩?，且證明同樣去除母體和子體放射性核素，因此達到良好降低放射性的目的。
對于化學(xué)或物理去除方法來說，可優(yōu)化加熱步驟，并且可以在氧化或還原氣氛，或其兩者的組合，在任何合適的爐、加熱爐或反應(yīng)器中進行加熱。將會懂得優(yōu)選的加熱條件取決于后續(xù)去除步驟的方法。
發(fā)現(xiàn)澳大利亞專利申請14980/92和14981/92中描述的方法，在去除鈦鐵礦石中的鈾和/或釷方面比Becher法生產(chǎn)的人造金紅石更加有效。目前我們還發(fā)現(xiàn)在Becher處理之前，按本發(fā)明第一方面熱處理鈦鐵礦石，使人造金紅石產(chǎn)品中的鈾和釷更易于其后浸出。
我們進一步發(fā)現(xiàn)在Becher處理后熱處理人造金紅石，也可使鈾和釷更易于其后的浸出。
在熱處理之前，發(fā)現(xiàn)釷特別細地分布在蝕變鈦鐵礦的顆粒中(掃描電鏡分辨極限以下)。在按本發(fā)明第一方面熱處理含鈦原料至約1200℃或更高溫度以后，大小高達數(shù)微米的富含釷相在含鈦顆粒表面上或其下面能被鑒定出來。釷聚集和濃縮到分散相在鈦鐵礦和人造金紅石都已觀察到，通過合適的后續(xù)處理能用物理方法(以及化學(xué)法)將富含釷相與富含鈦相分離。然而，最佳分離富含釷相所要求的溫度高于232Th及其子體成為化學(xué)分離方法(如浸出)同等可達所必須的溫度。
按照本發(fā)明第二方面，含鈦原料可經(jīng)過預(yù)處理以有效引起放射性核素和/或一種或多種放射性核素子體聚集或濃縮到可識別的沉積物或相中，由此提高其后放射性核素和子體與原料的分離。
按照第二方面，本發(fā)明提供一種便于從含鈦原料去除放射性核素和/或其一種或多種放射性核素子體的方法，該方法包括處理含鈦原料以引起放射性核素及其一種或多種放射性核素子體的聚集或濃縮，達到有效提高至少一種放射性核素子體能為其后去除的可達性。放射性核素可以是釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。
該處理最好包括熱處理。這種熱處理可在氧化性氣氛中，或在還原性氣氛中或先在氧化性氣氛中后在還原性氣氛中，或先在還原性氣氛中后在氧化性氣氛中進行。該處理最好進一步包括含鈦原料與一種或多種經(jīng)選擇的試劑相接觸，以便因所述熱處理而形成一種相，這種相分散到含鈦原料的表面上，并混入放射性核素和所述一種或多種放射性核素子體。
人們認為所述試劑(或多種)在所述相中在提供提高釷和/或鈾的聚集或濃縮的介質(zhì)方面是有效的，因此有利于在其后的浸出過程中釷和/或鈾和/或其放射性核素子體的分離。所述試劑也傾向于降低為達到指定的放射性核素去除程度所要求的加熱溫度。
本發(fā)明第三方面是提供一種便于除去含鈦原料中的放射性核素，如鈾和釷，和/或其一種或多種放射性核素子體的方法，該方法包括將含鈦原料在所選擇的高溫下與一種或多種試劑相接觸，以提高含鈦原料中至少一種放射性核素子體的可達性，所選擇的試劑是為了在所述高溫下形成一個能分散在含鈦原料表面并混入放射性核素和所述一種或多種放射性核素子體的相。
有效的是，前述混入放射性核素的相還能吸收另外的雜質(zhì)，如硅/二氧化硅、鋁/氧化鋁、錳和剩余的鐵，從而能在該相溶解的基礎(chǔ)上與放射性核素一起被除去。
第四方面，本發(fā)明提供一種便于從含鈦原料除去一種或多種雜質(zhì)的方法，該法包括使含鈦原料在高溫下與一種或多種試劑相接觸，所選擇的試劑(或多種)為的是在高溫下形成能分散在含鈦原料的表面上并且混入雜質(zhì)相。雜質(zhì)可包括硅和/或二氧化硅、鋁和/或氧化鋁、錳和殘留鐵中的一種或多種。
就本發(fā)明第二、三和四方面而言，這種或這些試劑，最好包括生成玻璃的試劑，如硼酸鹽、氟化物、磷酸鹽和硅酸鹽，所謂生成玻璃的試劑系指一種能在高溫下轉(zhuǎn)化成一種玻璃狀的，即非晶相的化合物，這種玻璃狀化合物有三維的原子(一般含氧)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生成玻璃的試劑可單一地或組合、或以兩種或多種化合物的混合物方式加入。另外，能起玻璃調(diào)節(jié)劑作用的，即如上述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相的調(diào)節(jié)劑，如堿金屬和堿土金屬化合物，也可與生成玻璃的試劑一起加入。玻璃調(diào)節(jié)劑可以例如氧化物、碳酸鹽、氟化物、硝酸鹽或硫酸鹽化合物加入。所加入的生成玻璃的試劑和玻璃調(diào)節(jié)劑可以是天然的礦物，例如硼砂、鈉硼方解石、硬硼酸鈣石或螢石，或化學(xué)合成的化合物。
特別適于本發(fā)明第二和第三方面的有效生成玻璃試劑，在試劑能使放射性核素和放射性核素子體最佳混入玻璃相和意義上，包括堿金屬和堿土金屬硼酸鹽，較好的是硼酸鈉和鈣、和硼酸鈣鈉。這類硼酸鹽的實例包括Ca2B6O11、NaCaB5O9和Na2B4O7可分別用礦物硼酸鈣石Ca2B6O11·5H2O;鈉硼方解石NaCaB5O9·8H2O和硼砂Na2B4O7·10H2O表示。特別有利的是硼酸鈣。與這些硼酸鹽一起的有效玻璃調(diào)節(jié)劑是螢石(氟化鈣)。
一種有效達到放射性核素混入的滿意或較好水平的高溫是900-1200℃，最佳為1050-1200℃。
在本發(fā)明四個方面的每個方面，含鈦原料都可能是鈦鐵礦、蝕變鈦鐵礦、還原鈦鐵礦或人造金紅石。
提高其可達性的放射性核素子體(多個)最好包括228Th和228Ra本發(fā)明最好進一步包括放射性核素(多個)與含鈦原料分離的步驟。
就本發(fā)明任何方面而言，本方法都可進一步包括按照澳大利亞專利申請14980/92和14981/92中的一份或兩份專利申請?zhí)幚砗佋?，即用含氟化物的酸浸出原料或先用堿溶液接著用酸處理，或只用一種或多種酸處理。例如，酸浸可以有效地溶解混入放射性核素和放射性核素子體的相，從而由含鈦原料提取后者，此外上述試劑(多)經(jīng)過了選擇，尤其是關(guān)于試劑在酸中的溶解度，硼酸鹽在這方面是有利的，為此目的的有效酸是鹽酸，例如1M左右鹽酸，但基于實踐的原因硫酸可能是優(yōu)選的。如果第一次浸出使用硫酸;第二次浸出使用例如鹽酸仍是必要的(最好在洗滌之后)以便提取放射性核素子體鐳(228Ra)。為此目的當(dāng)用鹽酸作第二次浸出而不第一次浸出時，鐳可被除去并且鹽酸可以循環(huán)使用。酸浸可以在加氟的情況下進行，最好在原試劑混合物中以氟化物試劑提供氟化物。為此有效的氟化物試劑包括NaF和CaF2。
浸取后的固體殘查可用任何常規(guī)的方法洗滌，例如過濾和潷析，以便除去富含放射性核素的液相，其后接著干燥或煅燒。
概括本發(fā)明的上述各個方面，特別好的應(yīng)用是通過鐵還原法如Becher法從鈦鐵礦生產(chǎn)人造金紅石。如上所述，在本方法中，鈦鐵礦中的氧化鐵在還原氣氛下于900-1200℃的窯內(nèi)大部分被還原成金屬鐵，獲得所謂還原鈦鐵礦。將上述試劑也送到所述窯內(nèi)，所形成的相分散在含鈦原料的表面上并且混入放射性核素和一種或多種放射性核素子體。冷卻過的還原鈦鐵礦，或在其后水溶液氧化鐵和氧化鐵的分離后剩余的人造金紅石，按如上討論過的酸浸以除去釷。在水溶液氧化階段也可能除去一定比例的放射性核素。
本發(fā)明從特殊方面提供一種處理含鐵的含鈦原料(例如鈦鐵礦石)的方法，在還原性氣氛的窯內(nèi)，最好是在加長的旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)含鈦原料中的鐵大部分還原成金屬鐵，由此得到所謂的還原含鈦材料，該方法包括往所述窯內(nèi)加含鈦原料、還原劑，最好是顆粒含碳材料如煤，和一種或多種試劑，如上討論過的并且最好包括一種或多種生成玻璃的化合物;保持該窯在高溫度下;從該窯的排放口回收包括還原含鈦原料在內(nèi)的混合物;以及處理還原含鈦原料以除去釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。保持的高溫優(yōu)選在900-1200℃的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1050-1200℃的范圍內(nèi)。
本方法最好有Becher法的一個或一個以上的主要步驟1.用煤作熱源和還原劑，將鈦鐵礦原料中大部分氧化鐵還原(在旋轉(zhuǎn)窯內(nèi))成金屬鐵。
2.冷卻從還原窯排放出來的混合物。
3.干式物理法分離還原鈦鐵礦和剩余碳。
4.水溶液氧化(稱為曝氣)還原鈦鐵礦，以使金屬鐵轉(zhuǎn)化成與富含TiO2礦物顆粒離散的氧化鐵顆粒。
5.濕式物理法分離，除去富含TiO2礦物顆粒中的氧化鐵。
6.任選酸浸步驟以除去部分殘余鐵和錳。
7.洗滌、脫水和干燥人造金紅石產(chǎn)品。
在步驟4以后和/或在步驟4中進行去除釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體的處理是有益的，并且上述處理可與步驟6同時進行，步驟6采用酸浸取，優(yōu)選為鹽酸且濃度最好至少為0.005M，例如0.5M。正如前面指出過的，開始可以是硫酸浸出，接著鹽酸浸出。在Becher法中常規(guī)酸浸約0.5M，典型的是H2SO4。
換句話說，通過用酸浸代替上述步驟4進行除釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體的處理，達到一步除去金屬鐵和放射性核素。再有，對于這種浸出，HCl是最好的。
在另外的應(yīng)用中，將包括一種或多種生成玻璃的化合物，以及或許是一種或多種玻璃調(diào)節(jié)劑的上述試劑混合物加入鈦鐵礦中，并且在通過包括如上所述Becher法主要步驟的方法處理之前于900-1200℃的溫度范圍內(nèi)加熱，然后浸出除去釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。換句話說，在用Becher法處理之前，可對加熱過和已加試劑的鈦鐵礦浸出除去釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。
通過處理通常的Becher法的人造金紅石產(chǎn)品也可去除釷和/或鈾和/或其一種或多種放射性核素子體。在一特殊應(yīng)用中，將包括一種或多種生成玻璃的化合物，而且多半是一種或多種玻璃調(diào)節(jié)劑的上述試劑混合物，加到SR產(chǎn)品中并且在浸出去除釷和/或鈾和/或一種或多種放射性核素子體之前，于900-1200℃下加熱。
通過下列非限制性實例對本發(fā)明作進一步描述和說明。在這些實施例中，給出的ThXRF值是按X射線熒光光譜測定法(XRF)測定原料中的232Th含量，而Thr值是根據(jù)假設(shè)232Th和228Th處于永久平衡的。樣品中228Th的γ-能譜測定法測量值計算的232Th值，事實上，當(dāng)兩種釷同位素處于永久平衡時，ThXRF和Thr是相同的。當(dāng)ThXRF值顯著小于Thr值時，正如在一些給定的實例中所看到的那樣，這一點意味著母體232Th除去的程度比放射性核素子體的要大一些。當(dāng)實施例中沒給出Thr值時，定性測量結(jié)果表明樣品的放射性已減少到與所測量的ThXRF值相類似的程度。
下列樣品中的鈦鐵礦和人造金紅石樣品的分析數(shù)據(jù)和放射性值如下
表A
n.d.＝未測定實施例1本實施例說明加熱予處理對后續(xù)使浸出除去鈦鐵礦中釷的影響。
Eneabba North鈦鐵礦的樣品(SAMPLE A)，具有ThXRF和Thr檢驗值分別為375和355ppm，在馬弗爐內(nèi)于500、750、1000、1100、1200、1300和1400℃下加熱2或16小時。
加熱過的鈦鐵礦樣品，和未加熱過的鈦鐵礦樣品，在一個按裝有以750轉(zhuǎn)/分連續(xù)旋轉(zhuǎn)的攪拌器，一根裝溫度計(或熱電偶)的熱套和回流冷凝器的反應(yīng)器內(nèi)，在固體含量為40wt%固體條件下與2摩氫氧化鈉溶液反應(yīng)。通過加熱套加熱該反應(yīng)器，加熱套通過溫度控制器與熱偶相連。以這樣的方法，使反應(yīng)混合物保持在所要求的溫度。該混合物在70℃下加熱1小時。固體殘渣經(jīng)過濾，再用水徹底洗滌，并分析。
氫氧化鈉處理過的產(chǎn)品返回反應(yīng)器，用含0.5摩氟化鈉溶液的6摩鹽酸溶液，在固體含量為25wt%固體的情況下，于85℃浸出2小時。再次過濾固體殘渣，用水徹底洗滌，干燥后分析。
對于SAMPLE A的未加熱過和加熱過的樣品，在先用氫氧化鈉浸出，隨后用含氟化鈉的鹽酸浸出后，釷分析結(jié)果列于表1。
表1
＊ 未加熱過但用另外方法處理過SAMPLE A的樣品，SAMPLE A的ThXRF和Thr值分別為375和355ppm表1的結(jié)果表明1)在溫度為500℃和500℃以下時，232Th浸出效果好，但實際上無228Th。
2)在中等溫度750和1000℃下，隨著也被浸出的228Th量的增加，232Th獲得中等程度的浸出，但釷的總?cè)コ康陀谖醇訜徇^的樣品。
3)在范圍為1000-1300℃較高溫度下，尤其是在或高于1200℃時，等同地除去中等量的232Th和228Th(即母體232Th和放射性核素子體)并且隨著提高溫度總釷的去除得到改進。
4)在1400℃，可很好地全部除去釷，并且232Th和228Th除去效果相近。發(fā)現(xiàn)浸出后所得到產(chǎn)品的放射性顯著低于未加熱過的樣品。
實施例2本實施例說明鈦鐵礦在還原和曝氣之前的加熱預(yù)處理對隨后浸出從所得到的鈦鐵礦中除去釷的影響。
Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE A)，在750、1000、1200和1400℃的馬弗爐內(nèi)加熱2或16小時。加熱過的樣品在實驗室確定的條件下，于1100℃下用碳(-2+0.5mm)還原，得到類似于Becher法在還原窯內(nèi)所得到的產(chǎn)品。
得到的還原鈦鐵礦在類似于Becher法所用的條件下，在氯化銨介質(zhì)中曝氣以除去金屬鐵，然后用含氟化鈉的鹽酸以25wt%的固體，于25℃下浸出2小時。在某些情況下，酸浸之前于75℃下用2.5M NaOH，以25wt%的固體浸出1小時。
在表2中，將已加熱的和還原過的樣品結(jié)果與還原前未加熱的樣品結(jié)果對比。結(jié)果說明當(dāng)加熱預(yù)處理溫度提高時，酸浸時除去的釷量也提高。結(jié)果還說明除去放射性的程度與釷相同。
表2
＊ 在用NH4Cl+O2曝氣除去金屬鐵后，已還原的樣品用6M HCl+0.1M NaF(A)浸出，或2.5M NaOH然后用6M HCl+0.5M NaF(B)浸出。
n.d＝未測定實施例3本實施例說明在加熱人造金紅石后，提高人造金紅石中釷及其子體的可浸出性。
來自Narngulu工廠的標(biāo)準(zhǔn)級人造金紅石(SR)樣品(SAMPLE C)置于1000-1400℃的馬弗爐內(nèi)加熱16小時。加熱過的SR樣品用氫氧化鈉，在25wt%固體條件下于75℃浸出1小時，隨后用含氟化鈉的鹽酸在25wt%固體條件下于90℃浸出2小時。表3結(jié)果說明從自SR樣品除去母體Th和放射性核素子體的程度隨著SR樣品加熱溫度升高而更大。
表3
實施例4本實施例說明在熱處理之前往鈦鐵礦加單一的二氧化硅，與二氧化硅和其他試劑的效果。
使Eneabba North鈦鐵礦的樣品(SAMPLE A)與沉淀二氧化硅，和沉淀二氧化硅與氟化鈉或二水磷酸二氫鈉混合物混合，并在1000-1300℃的馬弗爐內(nèi)加熱1-2小時。部分加熱過的樣品用含氟化鈉的鹽酸，在25wt%固體條件下浸出2小時。
在表4中，將處理過、加熱過并浸出過的鈦鐵礦樣品結(jié)果與加熱過浸出過但未加二氧化硅或其它試劑的鈦鐵礦樣品結(jié)果進行比較。結(jié)果表明只加二氧化硅在1150℃下加熱后沒有什么效果，但加氟化鈉隨著提高加熱溫度，而有利于提高釷的去除。結(jié)果表明除去放射性的程度與釷相類似。
磷酸鹽與二氧化硅一塊加入導(dǎo)致釷較好的去除而加熱溫度只需1000℃。
實施例5本實施例說明在熱處理前鈦鐵礦加入磷酸鹽化合物的效果。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE A)與分析純試劑(AmalaR)二水合磷酸二氫鈉或與工業(yè)磷酸鹽樣品(1-5%(重量))混合，用水潤濕，混合濕的樣品在120℃的烘箱內(nèi)烘干，然后于1000℃的馬弗爐內(nèi)加熱1小時。部分用磷酸鹽處理過的并加熱過的鈦鐵礦樣品用含氟化鈉的酸在25wt%的固體條件下浸出2小時。
表5中，將磷酸鹽處理過、加熱過和浸出過的鈦鐵礦樣品的結(jié)果與加熱之前未加磷酸鹽的已加熱和浸出過的鈦鐵礦樣品的結(jié)果進行比較。結(jié)果表明用磷酸鹽處理的原料，釷的去除高得多。結(jié)果還表明就加入較少量的試劑來說，要達到相近的除釷效果需要提高酸的強度。
表5
＊ MSP＝二水合磷酸二氫鈉SPP＝焦磷酸一鈉TSSP＝焦磷酸四鈉浸出用2.5M NaOH然后用6M HCl+0.5M NaF(A)，或6M HCl+0.1M NaF(B)，或3M H2SO4+0.1M NaF(C)或1M HCl+0.1M NaF(D)n.d＝未測定實施例6本實施例說明在熱處理之前往鈦鐵礦加入單一氟化物，和氟化物與其它試劑一起的效果。
將單一氟化鈉和氟化鈣，或它們配合碳酸鈉、磷酸鹽、或硼砂加到兩種Eneabba North鈦鐵礦(SAMPLE A或SAMPLEB)中的一種。樣品在1000℃或1150℃的馬弗爐內(nèi)加熱1小時，再用鹽酸或含氟化鈉的鹽酸，在25wt%的固體條件下于90℃浸出2小時。
表6中的結(jié)果表明，與加熱和浸出前不加試劑的樣品比較，只加氟化鈉，或氟化物配合其它的試劑一起加入，導(dǎo)致加熱和浸出處理除釷高得多。
實施例7本實施例說明在熱處理之前往鈦鐵礦加入硼酸鹽礦物的效果。
將天然的硼酸鹽礦物，尤其是硼酸鈉(硼砂，Na2B4O7·10H2O)、硼酸鈉鈣(鈉硼方解石NaCaB5O9·8H2O)和硼酸鈣(硬硼酸鈣石Ca2B6O11·5H2O)以2-5%(重量)加到Eneabba North鈦鐵礦(SAMPLE B)中，在900-1100℃的馬弗爐內(nèi)加熱并用鹽酸或含氟化鈉的鹽酸在25wt%的固體條件下于60或90℃浸出2小時。
在表7中，將用硼酸鹽礦物處理，加熱和浸出過的鈦鐵礦結(jié)果與加熱和浸出未加硼酸鹽的樣品結(jié)果作對比。結(jié)果表明在1000和1100℃下加熱后使用硼砂和鈉硼方解石能達到良好的除釷效果，但是加入硬硼酸鈣石時，加熱溫度必須是1100℃。這一點與硬硼酸鈣的熔化溫度比硼砂和鈉硼解石更高是一致的。結(jié)果還表明，當(dāng)硼酸鹽的加入量增加時，除去釷則更多。
表7
＊ 酸浸用6M HCl+0.5M NaF(A)，或1M HCl(B)，或1M HCl+0.1M NaF(C)
實施例8本實施例說明在加熱之前往鈦鐵礦加硼酸鹽礦物(硼砂或鈉硼方解石)和鈣鹽(氟化物、氫氧化物或硫酸鹽)的效果。
將硼酸鹽礦物和鈣鹽(按重量計為3-4%，其比為1∶1或2∶1)加到Eneabba North鈦鐵礦(SAMPLE B)中，并在900-1100℃的馬弗爐內(nèi)加熱1小時，然后用鹽酸或含氟化鈉的鹽酸，在25wt%的固體條件下干60或90℃浸出2小時。
表8的結(jié)果表明，除去釷和放射性的效果良好，尤其是加熱溫度為1000和1100℃時更是如此。結(jié)果還表明當(dāng)加氟化鈣時，大量的釷能在0.25M HCl低酸強度酸浸出。
實施例9本實施例說明在熱處理后通過浸出除去用硼砂和氟化鈣(螢石)處理的鈦鐵樣品中釷和鈾。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)與硼砂和氟化鈣(按重量計為2-5%，其比為1∶1或2∶1)混合，并在1000℃或1150℃的馬弗爐內(nèi)加熱1小時，然后用鹽酸或含氟化鈉的鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表9的結(jié)果表明，通過加熱和浸出處理可除去鈦鐵礦中的釷(母體232Th用ThXRF值表示，而子體228Th用Thr值表示)和鈾。結(jié)果表明在1000℃溫度下加熱1小時和用0.25M HCl浸出條件下，氟化鈣添加量增加而除去釷和鈾的量也增加，較高的加熱溫度1150℃和用較濃的酸(2M HCl)浸出導(dǎo)致更大量的釷和鈾被去除。
實施例10本實施例說明用硼砂和氟化鈣(螢石)處理的鈦鐵礦在一定溫度下加熱時間的影響。
使Eneabba North鈦鐵礦的樣品(SAMPLE B)與硼砂和氟化鈣(按重量計為3%，其比為1∶1)混合并在1000℃的馬弗爐內(nèi)加熱4小時，然后用0.25M鹽酸，在25wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表10的結(jié)果表明，為了在酸浸中除去最大量的釷，有一個樣品加熱的最佳時間。結(jié)果還表明放射性與釷一起被除去。加熱時間過長會使除去的釷量降低。
實施例11本實施例說明還原前往鈦鐵礦加硼酸鹽礦物的效果將Eneabba North鈦鐵礦的樣品(SAMPLE A或SAMPLE B)與硼酸鹽礦物(硼砂、鈉硼方解石或硬硼酸鈣石)或硼酸鹽礦物(硼砂或鈉硼方解石)和氟化鈣(螢石)混合，用水潤濕，混合濕的物料、和碳(-2+0.5mm)一起加到二氧化硅坩堝里。樣品在1000或1150℃的馬弗爐內(nèi)加熱1-4小時以還原鈦鐵礦并生成還原鈦鐵礦。將部分還原鈦鐵礦樣品曝氣以除去金屬鐵，并用含氟化鈉的鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出2小時，或者將一部分還原鈦鐵礦樣品直接用鹽酸在9.1wt%的固體條件下于60℃處理2小時，以溶解金屬鐵、釷和相關(guān)的放射性。
在表11中，硼酸鹽處理，還原和浸出的樣品結(jié)果與還原和浸出過但沒有加硼酸鹽礦物的樣品結(jié)果相比較。結(jié)果表明硼酸鹽礦物的加入會導(dǎo)致除去更多的釷。結(jié)果還表明，還原溫度越高，酸浸出除去的釷越多。金紅石在1150℃還原的產(chǎn)品中比在1100℃還原產(chǎn)品中處于更強的還原態(tài)。
實施例12本實施例說明在用煤作固體還原劑和采用加熱爐型類似于現(xiàn)在工業(yè)的Becher還原窯型進行還原之前，往鈦鐵礦加硼酸鹽礦物的效果。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)與硼酸鹽礦物(硼砂、鈉硼方解石或硬硼酸鈣石)或硼砂加氟化鈣(螢石)相混合，再與煤(-10+5mm)混合后放入轉(zhuǎn)鼓中。轉(zhuǎn)鼓在爐內(nèi)轉(zhuǎn)動并使用類似于工業(yè)上Becher還原窯的加熱爐型加熱至1100或1150℃溫度，以獲得與用工業(yè)設(shè)備所獲得的類似組成，將還原鈦鐵礦樣品曝氣，并用含氟化鈉的鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出2小時，或者還原鈦鐵礦樣品直接，在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表12的結(jié)果表明，在1150℃的還原溫度下，用硼砂和氟化鈣與用鈉硼方解石能達到除釷的良好效果，而在1100℃的還原溫度下，用硬硼酸鈣石也能達到這個效果。這些結(jié)果顯示放射性與釷一起被除去。
實施例13本實施例說明在鈦鐵礦還原后通過酸浸選擇性先除去鈦鐵礦中的釷后除去鐳。
與硬硼酸鈣石(3%(按重量))混合的Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)，使用加熱爐型類似于工業(yè)上Becher還原窯，在1100℃的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用煤(-10+5mm)還原，以獲得還原鈦鐵礦樣品，其組成與用工業(yè)設(shè)備獲得的相近。還原鈦鐵礦或用鹽酸在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時，或在氯化銨溶液中曝氣然后用硫酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出1小時，隨后用鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出1小時。
表13的結(jié)果表明，用鹽酸浸出還原鈦鐵礦可除去釷(母體232Th和子體228Th)和鐳(子體228Ra)。然而，當(dāng)先用硫酸接著用鹽酸時，只有釷在硫酸浸出時被除去，而鐳則在隨后的鹽酸浸出時除去。
表13
＊ SAMPLE B在1100℃加熱爐內(nèi)以鈦鐵礦∶煤(-10+5mm)＝1∶1于轉(zhuǎn)鼓中用硬硼酸鈣石還原。
實施例14本實施例說明在鈦鐵礦還原成還原鈦鐵礦后通過浸出除去用硬硼酸鈣石處理過的鈦鐵礦中的釷和鈾。
與硬硼酸鈣石(3%(重量))混合的Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)，用與工業(yè)Becher還原窯相類似的加熱爐，在1100℃的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用煤(-10+5mm)還原，以獲得組成與工業(yè)設(shè)備所得相似的還原鈦鐵礦樣品。還原鈦鐵礦或用鹽酸，在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時，或在氯化銨溶液中曝氣再用鹽酸于在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表14的結(jié)果表明釷和鈾或在曝氣前或在曝氣后均右可在還原鈦鐵礦的鹽酸浸取時被除去。
表14
＊ 轉(zhuǎn)鼓中的SAMPLE B加硬硼酸鈣石(3%，按重量計)在鈦鐵礦∶煤(-10+5mm)＝1∶1和1100℃的加熱爐加熱10小時的情況下還原。
實施例15本實施例說明在還原前加熱預(yù)處理對酸浸除釷的影響將Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)與鈉硼方解石或硬硼酸鈣石(按重量計為3%)混合并在1000或1100℃下加熱1小時。使加熱過的樣品冷卻然后用與工業(yè)Becher還原窯相類似的加熱爐，在1100℃的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用煤(-10+5mm)還原，以獲得組成與在工業(yè)設(shè)備中獲得的相近的還原鈦鐵礦樣品。還原鈦鐵礦用鹽酸下在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
在表15中，將用鈉硼方解石或硬硼酸鈣石處理、加熱、還原和浸出過的鈦鐵礦的結(jié)果與還原、或加熱和還原過，但都沒有加硼酸鹽礦物的樣品結(jié)果相比較。結(jié)果表明對于加熱前用鈉硼方解石或硬硼酸鈣石處理過的樣品，釷在酸浸中被除去。
實施例16本實施例說明在氫和二氧化碳氣氛中還原之前向鈦鐵礦加入硼酸鹽礦物的效果。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE A)與硼酸鹽礦物(硼砂、鈉硼方解石或硬硼酸鈣石)混合，置于鉬皿內(nèi)并放入管式爐加熱區(qū)玻璃管內(nèi)。在氫和一氫化碳混合物的氣流中，該樣品于1100或1150℃下還原2或4個小時，氣流的成分要達到與Becher還原窯相近的氧分壓(PH2/PCO2＝34.68)。所得到的還原鈦鐵礦用鹽酸在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表16的結(jié)果表明在所有情況下酸浸都可良好除去釷。
表16
＊ 在與工業(yè)Becher窯爐還原勢相等的PH2/PCO2＝34.68的流動H2+CO2氣體混合物下，在鉬皿中還原。
＊＊用2M HCl(A)浸出。
實施例17本實施例說明在用硼酸鹽礦物處理，加熱和浸出后的工廠人造金紅石中除去釷。
使來自Narngulu工廠的人造金紅石樣品(SAMPLE C)與硼砂、硼砂和氟化鈣(螢石)、鈉硼方解石或硬硼酸鈣石混合，并在1000或1150℃下加熱1小時，然后用鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃或90℃浸出2小時。
表17中將用硼酸鹽處理，加熱和浸出過的工廠人造金紅石的結(jié)果，與或只浸出過或加熱和浸出過但都未加硼酸鹽礦物的人造金紅石的結(jié)果作一比較。結(jié)果表明當(dāng)加硼酸鹽礦物時，酸浸可除去人造金紅石中的釷。
實施例18本實施例說明在加熱后通過酸浸選擇性去除工廠人造金紅石的釷和鐳。
來自Narngulu工廠的人造金紅石樣品(SAMPLE D)與鈉硼方解石(2%(重量))混合，再于1100℃下加熱1小時。部分加熱過的原料樣品用鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出1小時，或先用硫酸接著用鹽酸在25wt%的固體條件下于60℃浸出1小時。
表18的結(jié)果表明，當(dāng)加熱過的原料只用鹽酸浸出時，釷和鈾都能被除去，但當(dāng)先用硫酸后用鹽酸浸出時，釷(母體232Th和子體228Th)在第一次浸出時被除去而鐳(228Ra)在第二次浸出中被除去。
實施例19本實施例說明除去Western Australia的不同鈦鐵礦樣品中的釷。
一種來自Western Australia不同礦床的鈦鐵礦樣品(SAMPLE E和F)與硬硼酸鈣石(5%，按重量計)混合，使用與工業(yè)Becher還原窯爐相類似的加熱爐，于1100℃的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用煤(-10+5mm)還原，以便得到還原鈦鐵礦樣品組成與用工業(yè)設(shè)備中所得到的相近。還原鈦鐵礦用鹽酸在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時以除去釷。
表19中，對于使用和未用硬硼酸鈣石兩種樣品的結(jié)果，與Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)的相應(yīng)值用一比較。結(jié)果顯示能從另外的鈦鐵礦以及Eneabba North鈦鐵礦除去釷。
表19
＊ 在鈦鐵礦煤(-10+5mm)＝1∶1和在1100℃加熱爐加熱10小時下，于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)還原鈦鐵礦。
＊＊ 用2M HCl酸浸。
實施例20本實施例說明用硬硼酸鈣石處理鈦鐵礦所生成的還原鈦鐵礦氧化(曝氣)過程中釷的去除。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)與硬硼酸鈣石相混合，再使用與工業(yè)Becher還原窯爐相類似的加熱爐，在1100℃的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用煤(-10+5mm)還原，以獲得還原鈦鐵礦。還原鈦鐵礦在80℃下的氯化銨溶液中(1.2%W/W)，以空氣泡通過其懸浮液(用氧使其飽和)氧化16小時以除去金屬鐵。
表20中，將兩種氧化過的用硬硼酸鈣石處理的還原鈦鐵礦樣品結(jié)果與未加硬硼酸鈣石的樣品結(jié)果，和原鈦鐵礦樣品作一比較?？梢钥吹剑捎阼F在還原和氧化處理中被除去，與原鈦鐵礦相比，產(chǎn)品中的釷和鐳含量高于未處理樣品。還可看到在加入硬硼酸鈣石的鈦鐵礦產(chǎn)物中，釷濃縮的程度與未加硬硼酸鈣石的樣品相近，但相當(dāng)大的量的鐳已被除去。
實施例21本實施例說明，在酸浸時(還原前向鈦鐵礦加硼酸鹽礦物)對除去雜質(zhì)如硅/二氧化硅、鋁/氧化鋁、錳和殘余鐵的影響。
使Eneabba North鈦鐵礦樣品(SAMPLE B)與硼酸鹽礦物(硼砂、鈉硼方解石或硬硼酸鈣石)或硼砂加氟化鈣(螢石)相混合，再與煤(-10+5mm)混合并置于轉(zhuǎn)鼓中。轉(zhuǎn)鼓在爐內(nèi)轉(zhuǎn)動并且使用與工業(yè)Becher還原窯類似的加熱爐加熱至1100℃，獲得組成與用工業(yè)設(shè)備獲得的相近還原鈦鐵礦樣品。還原鈦鐵礦石用鹽酸在9.1wt%的固體條件下于60℃浸出2小時。
表21的結(jié)果表明，還原前往鈦鐵礦加硼酸鹽礦物時，隨著TiO2含量的相應(yīng)增加，可達到良好除雜質(zhì)的效果。
權(quán)利要求
1.一種有利于去除含鈦原料中的放射性核素如鈾和釷，和/或其一種或多種放射性核素子體的方法，該法包括含鈦原料在所選擇的高溫下與一種或多種試劑接觸，以提高含鈦原料中的至少一種放射性核素子體的可達性，所選擇的試劑(或多種)在所述高溫度下形成相，它分散到含鈦原料的表面上并混入放射性核素和所述一種或多種放射性核素子體。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種生成玻璃的試劑，例如選自包括硼酸鹽、氟化物、磷酸鹽和硅酸鹽的生成玻璃的試劑組中。
3.一種按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自由堿金屬和堿土金屬硼酸鹽組成的組中。
4.一種按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自硼酸鈣和硼酸鈉和硼酸鈣鈉組成的組中。
5.一種按照權(quán)利要求4所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括Ca2B6O11、NaCaB5O9和Na2B4O7中的一種或多種。
6.一種按照權(quán)利要求5所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括硬硼酸鈣石、鈉硼方解石和硼砂中的一種或多種。
7.一種按照權(quán)利要求1-6的任一項所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種玻璃調(diào)節(jié)劑。
8.一種按照權(quán)利要求7所述的方法，其中玻璃調(diào)節(jié)劑是螢石。
9.一種按照權(quán)利要求1-8的任一項所述的方法，其中所述高的溫度范圍在900-1200℃。
10.一種按照權(quán)利要求9所述的方法，其中所述高的溫度范圍在1050-1200℃。
11.一種按照上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中使加熱過的含鈦原料轉(zhuǎn)化成人造金紅石，隨后浸出以除去放射性核素。
12.一種按照權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含鈦原料是鈦鐵礦，并且所述轉(zhuǎn)化包含將其中的鐵還原成為金屬鐵，然后水溶液氧化金屬鐵生成可分散的氧化鐵。
13.一種按照權(quán)利要求12所述的方法，其中放射性核素在氧化步驟過程中被分離出去。
14.一種按照權(quán)利要求1-10的任一項所述的方法，其中所述含鈦原料是由鈦鐵礦的處理生成的人造金紅石，處理包括其中鐵還原成為金屬鐵，然后水溶液氧化金屬鐵生成可分散的氧化鐵。
15.一種有利于從含鈦原料除去放射性核素的方法，該方法包括將含鈦原料加熱到能有效提高隨后去除至少一種放射性核素子體的可達性的步驟。
16.一種按照權(quán)利要求15所述的方法，其中加熱所述含鈦原料的溫度超過500℃。
17.一種按照權(quán)利要求16所述的方法，其中所述溫度至少為1000℃。
18.一種按照權(quán)利要求16所述的方法，其中所述溫度至少為1300℃。
19.一種按照權(quán)利要求15-18的任一項所述的方法，其中加熱過的含鈦原料被轉(zhuǎn)化成人造金紅石，隨后經(jīng)浸出以除去放射性核素。
20.一種按照權(quán)利要求19所述的方法，其中所述含鈦原料是鈦鐵礦，和所述轉(zhuǎn)化包括還原其中的鐵為金屬鐵，然后水溶液氧化金屬鐵以生成可分散的氧化鐵。
21.一種按照權(quán)利要求15-18中的任一項所述的方法，其中所述含鈦原料是由處理鈦鐵礦形成的人造金紅石，處理包括其中的鐵還原成金屬鐵，然后水溶液氧化金屬鐵以生成可分散的氧化鐵。
22.一種有利于除去含鈦原料中放射性核素和/或其一種或多種放射性核素子體的方法，該方法包括能引起放射性核素及其一種或多種放射性核素子體聚集或濃縮的處理含鈦原料的步驟，以達到有效提高隨后去除至少一種放射性核素子體的可達性的程度。
23.一種按照權(quán)利要求22所述的方法，其中所述處理包括加熱處理。
24.一種按照權(quán)利要求23所述的方法，其中所述預(yù)處理進一步包括含鈦原料與所選擇的一種或多試劑接觸，以便生成作為所述熱處理結(jié)果的相，該相分散在含鈦原料的表面上并且混入放射性核素和所述一種或多種放射性核素子體。
25.一種按照權(quán)利要求24所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種生成玻璃的試劑，例如選自硼酸鹽、氟化物、磷酸鹽和硅酸鹽的生成玻璃的試劑組中。
26.一種按照權(quán)利要求25所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自由堿金屬和堿土金屬硼酸鹽組成的組中。
27.一種按照權(quán)利要求25所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自由硼酸鈣、硼酸鈉和硼酸鈣鈉組成的組中。
28.一種按照權(quán)利要求27所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括Ca2B6O11、NaCaB5O9和Na2B4O7中的一種或多種。
29.一種按照權(quán)利要求28所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括硬硼酸鈣石、鈉硼方解石和硼砂中的一種或多種。
30.一種按照權(quán)利要求24-29中的任一項所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種玻璃調(diào)節(jié)劑。
31.一種按照權(quán)利要求30所述的方法，其中所述玻璃調(diào)節(jié)劑是螢石。
32.一種按照權(quán)利要求23-31中的任一項所述的方法，其中所述熱處理包括加熱含鈦原料至溫度范圍為900-1200℃。
33.一種按照權(quán)利要求32所述的方法，其中所述溫度范圍為1050-1200℃。
34.一種按照前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述含鈦原料選自于包括鈦鐵礦、蝕變鈦鐵礦、還原鈦鐵礦或人造金紅石的組中。
35.一種按照前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中提高其可達性的放射性核素子體(或多種)包括228Th和228Ra
36.一種按照前述任一項權(quán)利要求所述的方法，進一步包括放射性核素(或多種)與含鈦原料分離的步驟。
37.一種按照前述任一項權(quán)利要求所述的方法，進一步包括使處理過含鈦原料經(jīng)酸浸以除去放射性核素。
38.一種按照權(quán)利要求37所述的方法，其中所述酸是鹽酸或硫酸。
39.一種按照權(quán)利要求37所述的方法，其中浸出包括用硫酸第一次浸出，然后用鹽酸第二次浸出，以除去鐳。
40.一種按照權(quán)利要求37、38、或39所述的方法，其中所述浸出是在加入氟化物的情況下進行的。
41.一種處理含鐵的含鈦原料例如鈦鐵礦的礦石的方法，在還原性氣氛的窯爐內(nèi)，最好是在一加長的旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)，將含鈦原料中的鐵大部分還原成為金屬鐵，由此產(chǎn)生所謂還原性含鈦原料，其中包括往所述窯爐內(nèi)加如上面所討論的含鈦原料、還原劑、優(yōu)選顆粒含碳材料如煤、和一種或多種試劑，并且最好包括一種或多種生成玻璃的化合物、保持窯爐內(nèi)高的溫度，從窯爐排放口回收包括還原性含鈦原料的混合物、并處理還原性含鈦原料以去除釷和/或鈾和/或一種或多種放射性核素子體。
42.一種按照權(quán)利要求41所述的方法，其中所述高的溫度范圍為900-1200。
43.一種按照權(quán)利要求42所述的方法，其中所說溫度范圍為1050-1200℃。
44.一種按照權(quán)利要求41、42或43所述的方法，進一步包括水溶液氧化金屬鐵以生成可分散的氧化鐵，其中放射性核素在氧化過程中被分離。
45.一種按照權(quán)利要求41-44中的任一項所述的方法，進一步包括使處理過的含鈦原料經(jīng)過酸浸以除去放射性核素。
46.一種按照權(quán)利要求45所述的方法，其中酸是鹽酸或硫酸。
47.一種按照權(quán)利要求45所述的方法，其中浸出包括用硫酸第一次浸出，然后用鹽酸第二次浸出。
48.一種有利于從含鈦原料除去一種或多種雜質(zhì)的方法，該法包括含鈦原料在高溫下與一種或多種試劑接觸，所選擇的試劑(或多種)以便在高溫下生成一種相，該相分散在含鈦原料的表面上并混入雜質(zhì)(或多種)。
49.一種按照權(quán)利要求48所述的方法，其中回收的雜質(zhì)包括由硅和/或二氧化硅、鋁和/或氧化鋁、錳、剩余鐵、釷和鈾組成的組中的一種或多種。
50.一種按照權(quán)利要求48或49所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種生成玻璃的試劑，例如選自于包括硼酸鹽、氟化物、磷酸鹽和硅酸鹽的生成玻璃的試劑的組中。
51.一種按照權(quán)利要求50所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自由堿金屬和堿土金屬硼酸鹽組成的組中。
52.一種按照權(quán)利要求50所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)選自由硼酸鈣、硼酸鈉和硼酸鈣鈉組成的組中。
53.一種按照權(quán)利要求50所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括Ca2B6O11、NaCaB5O9和Na2B4O7中的一種或多種。
54.一種按照權(quán)利要求53所述的方法，其中所述生成玻璃的試劑(或多種)包括硬硼酸鈣石、鈉硼方解石和硼砂中的一種或多種。
55.一種按照權(quán)利要求48-54中的任一項所述的方法，其中所述試劑(或多種)包括一種或多種玻璃調(diào)節(jié)劑。
56.一種按照權(quán)利要求55所述的方法，其中所述玻璃調(diào)節(jié)劑是螢石。
57.一種按照權(quán)利要求48-56中的任一項所述的方法，其中所述高溫度范圍為900-1200℃。
58.一種按照權(quán)利要求57所述的方法，其中所述高的溫度范圍為1050-1200℃。
59.一種按照權(quán)利要求48-58中的任一項所述的方法，進一步包括使處理過的含鈦原料經(jīng)過酸浸以除去雜質(zhì)(或多種)。
60.一種按照權(quán)利要求59所述的方法，其中酸是鹽酸或硫酸。
61.一種按照權(quán)利要求59或60所述的方法，其中酸浸是在加氟化物的情況下進行的。
全文摘要
一種有利于去除含鈦原料中的雜質(zhì)，例如放射性核素，如鈾和釷，和/或其一種或多種放射性核素子體的方法，該方法包括含鈦原料在所選擇的高溫度下與一種或多種試劑接觸，以提高含鈦原料中至少一種放射性核素子體的可達性。試劑(或多種)可以是一種生成玻璃的試劑，并經(jīng)選擇以便在高的溫度下生成一種相，它分散在含鈦原料的表面并混入放射性核素和一種或多種放射性核素子體、含鈦原料可以是如鈦鐵礦、還原鈦鐵礦、蝕變鈦鐵礦或人造金紅石。
文檔編號C22B34/12GK1084898SQ93117450
公開日1994年4月6日 申請日期1993年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月31日
發(fā)明者H·阿雷爾, W·J·布魯卡德, D·E·福里曼, I·E·格雷, M·R·霍馳, K·J·麥克多納德, G·J·斯帕羅, H·R·哈里斯 申請人:Rgc礦砂有限公司