元素符號Th,原子序數90,銀白色金屬,天然放射性元素,錒系金屬之一,面心及體心立方晶體,常見化合價為+4、+3。

  1828年瑞典化學傢貝采利烏斯(J.J.Berzelius)從挪威的黑色礦石中分離出釷,並按北歐神話中的戰神Thor命名。1890年,氧化釷開始應用於汽燈紗罩。20世紀40年代,釷被認為是一種潛在的核能源,再次受到重視。不過直到70年代,釷的實際用量仍不大。

  金屬釷長期暴暴露在大氣中會失去光澤。釷粉在空氣中可能自燃。純金屬釷有良好的塑性加工性能,可以壓延、鍛造。天然釷隻有一種同位素232Th,具有放射性,經過釷放射系衰變,最後變成208Pb。232Th不能裂變,但吸收中子後的反應生成物233U能裂變,可作核燃料;因此釷被用於增殖反應堆。金屬釷的另一重要用途是制取鎂釷合金。這種合金在溫度超過200℃時仍有很高的機械強度,用於飛機和火箭。少量的金屬釷或釷合金用於制造氣體放電管和光電管。氧化釷用作高溫耐火材料等。

  釷的地殼豐度為8×10-6,存在於很多礦物中,通常與稀土、鈦、鈮、鉭和鈾等共生。獨居石[(Ce,La,Th)PO4]是制取釷常用的工業礦物,含ThO25~9%,產於印度、巴西、美國和南非等地。其他富礦有方釷石,一種含ThO290%的釷-鈾氧化物,產於馬達加斯加;另一種為釷石(矽酸釷),含ThO21~10%,產於美國、新西蘭,但都比較稀少。中國釷礦資源豐富。

  釷化合物的提取 從獨居石提煉釷有酸法和堿法,流程見圖。①酸法是將獨居石精礦與過量的濃硫酸在155~230℃條件下反應,用冷水浸出,得到釷、鈾、稀土(Th、U、R)的混合硫酸鹽溶液,加入氫氧化銨或焦磷酸鈉使釷沉淀,而稀土則仍留於溶液中。將沉淀物溶解於硝酸中,以磷酸三丁酯(TBP)萃取,可得到純的硝酸釷[Th(NO3)4]。也可以采用胺類萃取劑,直接從硫酸鹽浸出液萃取,與稀土分離。②堿法是將磨細的獨居石,用50%的氫氧化鈉溶液於138℃左右反應,然後將礦漿稀釋、洗滌、過濾,得到混合金屬的氫氧化物。把這種氫氧化物溶解於鹽酸,加入氫氧化鈉中和,釷和鈾幾乎完全沉淀而與稀土分離。再把沉淀溶解於硝酸,用溶劑萃取法分離釷和鈾,得到純的釷化合物。

  金屬釷的制取 常用鈣在氯化鈣的存在下還原(見金屬熱還原)氧化釷。還原反應在襯有耐火材料的反應彈中,於1000℃的惰性氣氛中進行。反應產物用水和稀醋酸溶去其中的氧化鈣和未反應的鈣,即得釷粉。釷粉於1300~1400℃真空燒結,得到致密的可塑性純金屬釷,其中主要雜質為氧。也可以在氯化鋅存在下,用鈣還原氟化釷(660℃),還原產物為釷鋅合金,經真空蒸餾脫鋅,得金屬釷。用鎂於900℃還原氯化釷,得到含釷20%的釷鎂合金,然後用920℃真空脫鎂,得海綿釷。再用1800~1850℃,在氧化鈹坩堝中進行,通過電弧熔煉或電子束熔煉,得純金屬釷錠。

  此外碘化釷(ThI4)熱分解法,KF-NaF-KThF5熔鹽電解法以及電遷移法金屬提純均可制得高純度的釷。

  近年世界各國釷的儲量(以ThO2計)估計為790000短噸,其中美國150000短噸,加拿大230000短噸,巴西60000短噸。

  

參考書目

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 R.G.Bellamy &N.A.Hills,Eхtraction and Metallurgy of Uranium,Thorium and Beryllium,Pergamon,Oxford,1963.

 H.A.Wilhelm ed.,The Metal Thorium,American Society for Metals,Cleveland,1958.