南方离子型稀土提取加工过程中放射性核素的迁移与演变规律研究

Ionic Rare earth is a kind of mineral associated with radioactivity. The natural radiomaterials will migrate, enrich and evolve in the mining, smelting, processing and using process. At present, there is no literature about migration and evolution law of southern ionic Rare earth radioactive nuclides. This project aims to the research of migration and evolution rule of rare earth extraction process and products. The research techniques include test and analysis of radioactive nuclide species and their radiation level in the extraction and processing of southern ionic rare earth by means of γ spectrum analysis, neutron activation analysis and other methods. The research objective are establishment of calculation equation of radionuclides transfer quantitative, obtain of migration coefficient of radioactive nuclides such as uranium, thorium and so on that residue in rare earth products and waste, obtain of evolution rule of the radioactive level of ionic rare earth. The result of research will provide scientific basis for environmental management, prevention and control of radioactive pollution.

离子吸附型稀土矿是伴生放射性的矿物。在开采、冶炼、加工和利用过程中，天然放射性物质将随之迁移、富集和演变。目前，未见对南方离子吸附型稀土放射性核素迁移与演变规律研究的相关文献。本项目拟进行稀土提取加工过程中放射性核素迁移与演变规律的研究。通过γ能谱分析法、中子活化分析法等方法进行南方离子型稀土提取与加工过程中放射性核素种类与放射水平测试分析，建立放射性核素转移定量计算方程，获得放射性核素铀、钍等在稀土产品及废渣中的迁移系数，得到离子型稀土产品放射性水平随时间的演变规律。研究成果将为环境管理、放射性污染防治提供重要科学依据。

采用生产现场取样分析与实验室试验相互配合的方法，进行南方离子型稀土提取与加工过程中天然放射性核素种类与含量的检测与分析，获得铀、镭、钍、钾等核素在原地浸矿、萃取酸溶等工艺过程中的迁移规律，并得到稀土产品弱放射性随时间的演变规律。. 研究表明，南方离子型稀土矿中同时存在铀系、钍系、锕铀系三个天然放射系的核素。在矿山提取（浸矿）阶段，天然放射性核素天然U、226Ra、 232Th大部分（74-96%）仍保留在尾砂中，仅有少量被硫酸铵交换提取出来进入到浸出母液；从原矿到灼烧后精矿（混合稀土氧化物）工艺过程中，铀系的U天然、226Ra、210Pb、210Po在不断富集， 235U的也同样富集，而232Th、40K在减少。灼烧后精矿与原矿相比U天然富集41.2倍、235U富集41.5倍、226Ra富集38.5倍，灼烧后精矿中的232Th含量为原矿的0.2倍（20%），灼烧前精矿中的40K含量为原矿的0.02倍（2%）。此阶段天然放射性核素（铀、镭、钍）同时也在除杂渣、渣头渣富集。. 在萃取分离阶段，酸溶时原料（精矿）中的天然放射性核素大部份在酸溶渣中富集：酸溶渣与精矿的核素含量相比，天然U、226Ra、232Th有83.20-99.66%进入渣中，而40K只有26.42-30.61%进入渣中，其余进入料液中；酸溶渣和料液的核素含量相比，天然U、232Th、226Ra的情况有所差异：天然U进入渣中的量相对比例更小（酸溶渣与料液的核素含量比值为5-6倍），226Ra进入酸溶渣中的量介于天然U与232Th之间（酸溶渣与料液的核素含量比值为33-54倍），232Th进入渣中的量比例最大（酸溶渣与料液的核素含量比值为142-490倍），40K进入渣中的比例最小（酸溶渣与料液的核素含量比值为0.36-0.44倍）；萃取料液中的放射性核素在后续的萃取阶段部份在中和渣中富集、部份随外排水体排出。萃取分离产品（单一氧化稀土）中仍存在一定量的天然放射性核素。. 南方离子型稀土分离产品氧化镧（α+β）弱放射性随放置时间升高，在第138天至169天达到最大值，约为第1天初始值的2.95倍，随后弱放射性有所降低，在第215天以后降为第1天初始值的2.6倍以下，并基本稳定下来。