发现历史
1828年,瑞典化学家贝采留斯从挪威黑矿石中分离出钍,并以北欧战神托尔命名。1890年,氧化钍首次应用于蒸汽灯的外壳。在20世纪40年代,钍被认为是一种潜在的核能来源,它再次受到重视。然而,直到20世纪70年代,钍的实际含量仍然很少。
钍的性质
钍长时间暴露在大气中会失去光泽。钍粉在空气体中可能自燃。纯钍可塑性好,可以轧制锻造。钍的天然同位素只有232Th,具有放射性。钍放射性系统衰变后,最后变成208Pb.232Th 232th不能裂变,但吸收中子后的反应产物233U可以裂变。
钍资源
已知的钍矿物和含钍矿物约有120种,其中大部分含有铀和稀土元素。主要钍矿物为方镁石、钍石和独居石。中国钍资源丰富。近年来,世界钍储量估计为790,000短吨,其中美国150,000短吨,巴西30,000短吨,巴西60,000短吨。
钍的制备
钍化合物的提取:从独居石中提取钍有酸法和碱法。通常用于制备钍的钙在氯化钙存在下还原氧化钍。还原反应在惰性气氛中于1000℃在衬有耐火材料的反应罐中进行。用稀乙酸溶解反应产物以除去氧化钙和未反应的钙,从而获得钍粉末。钍粉在1300-1400℃烧结得到致密的塑性纯金属钍,其主要杂质是氧。在氯化锌存在下,氟化钍也能被钙还原(660℃),还原产物为钍锌合金,然后真空空蒸馏脱锌得到金属钍。在900℃用镁还原氯化钍,得到含20%钍的钍镁合金,然后在920℃用镁得到海绵钍。然后在1800-1850℃的氧化铍坩埚中,通过电弧熔炼或电子束熔炼,得到纯金属钍锭。此外,通过碘化钍的热分解、KF-NaF-KTHF5熔盐电解和电迁移金属提纯可以制备高纯度的钍。
钍的使用
钍的用途包括能源用途和非能源用途。目前钍在非能源方面主要用于制造白炽灯罩。在冶金工业中,用于精炼各种优质合金。Mg-Th合金在温度超过200℃时仍具有较高的机械强度,用于飞机和火箭。钍合金不仅能增加延展性,还能抵抗海水侵蚀。通过在铁、钴、铜、银、铂、金、钨等金属中加入钍,合金可以获得良好的组织和耐热性。氧化钍用作耐火材料和研磨材料的成分。钍能发现钢中的裂纹。同时具有高极化性,可用于去除机械上积累的静电。钍的强α射线可用于医学。232Th在反应堆中产生的233U可以作为核燃料使用,但目前还处于研究和实验阶段,是一种潜在的核能材料。
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