我国稀有金属矿产储量在世界居于前列,钽铌矿作为一种伴生放射性矿,伴有一定量放射性元素铀、钍等,在冶炼过程中,会产生大量具有放射性的矿渣。在国外,钽铌矿渣会作为放射性废物进行集中处置,而我国目前对于钽铌矿渣仍然没有具体的处置措施,一些钽铌矿的生产企业将生产后的矿渣直接堆放于厂区的空地中,这对环境会造成极大的破坏,同时也会对周边工作人员产生较大的放射性危害。如果能将钽铌矿渣中铀、钍元素回收再利用,不仅能够合理的处置废弃的钽铌矿渣,也可以为我国核燃料的来源提供一种新的途径。由于钽铌矿在冶炼过程中经历了氢氟酸、硫酸分解工艺,直接对矿渣中的铀钍进行浸出效果较差,所以本文将难处理的钽铌矿渣进行焙烧,提高其铀钍浸出的效果,再将浸出液中的铀钍通过吸附和萃取富集,最后取富集后的有机相进行反萃取,提取萃余液中的铀钍,为钽铌矿冶炼后难处理矿渣中铀钍的回收利用提供一种新工艺。通过对冶炼后的钽铌矿渣进行一系列的矿物学表征研究,包括扫描电子显微镜与能量色散X射线光谱分析、X射线衍射分析、X射线荧光光谱分析、X射线光电子能谱分析、电感耦合等离子体发射光谱分析、有机碳硫分析、比表面积孔径分析。分析得出:钽铌矿渣中含有多种金属元素以及非金属元素,矿渣颗粒间存在着许多狭小的孔道;矿渣中富集放射性元素铀钍,铀钍含量分别为:2.26×10~3mg/kg、7.84×10~3mg/kg,具有较大的回收价值。焙烧对铀钍浸出的影响:将钽铌矿渣放入马弗炉中在不同温度下进行焙烧,取原矿渣和焙烧后矿渣加入硫酸浸出其中的铀钍。结果表明,500℃焙烧后矿渣的铀钍浸出率达到最大,分别为90.84%和93.62%,较焙烧前分别提高了39%和27%。通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析不同温度焙烧后的钽铌矿渣,结果表明随着焙烧温度升高,铁的价态由二价逐渐变为高价,六价铀的占比也逐渐增高,这证明焙烧能够将铁和铀氧化,这对钽铌矿渣中铀的浸出有促进作用。有机碳硫分析和比表面积孔径分析的结果也印证了最佳焙烧温度为500 ℃。从浸出液中提取铀钍结果:首先,通过简便的方法合成了HMO和Cu₃(BTC)₂两种吸附剂,用两种吸附剂对钽铌矿渣浸出液中的铀钍进行吸附,吸附结果表明:HMO和Cu₃(BTC)₂对钽铌矿渣浸出液中铀钍吸附效果较差,所以再通过萃取提取浸出液中的铀钍。用三辛癸烷基叔胺(N235)和甲基膦酸二甲庚酯(P350)萃取浸出液中铀钍,探究不同萃取剂浓度、浸出液p H、萃取剂浸出液相比和萃取时间条件下对萃取的影响。实验结果分析可知,三辛癸烷基叔胺(N235)对浸出液中铀和钍均有着良好的选择性,甲基膦酸二甲庚酯(P350)对铀和钍的选择性较差。0.10 mol/L三辛癸烷基叔胺(N235)在浸出液p H为1,相比为1:1,萃取时间为10分钟时,铀钍可达到最大萃取率,分别为97.25%和19.18%。有机相中铀钍反萃取结果:分别用氯化钠和碳酸钠溶液反萃取有机相中的铀钍,探究不同反萃剂浓度、反萃剂p H以及反萃取时间条件下对反萃取的影响。实验结果分析可知,在最优条件下,碳酸钠溶液对萃取后有机相中的铀钍有良好的选择性,对铀的反萃取率最大达到94.80%,对钍的反萃取率最大达到86.37%。