[go: up one dir, main page]

RU2165653C1 - Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения - Google Patents

Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения Download PDF

Info

Publication number
RU2165653C1
RU2165653C1 RU99117298A RU99117298A RU2165653C1 RU 2165653 C1 RU2165653 C1 RU 2165653C1 RU 99117298 A RU99117298 A RU 99117298A RU 99117298 A RU99117298 A RU 99117298A RU 2165653 C1 RU2165653 C1 RU 2165653C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extraction
separation
acid
mol
tpe
Prior art date
Application number
RU99117298A
Other languages
English (en)
Inventor
Б.Я. Зильберман
Ю.С. Федоров
А.Ю. Шадрин
И.В. Смирнов
О.В. Шмидт
В.А. Бабаин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" filed Critical Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
Priority to RU99117298A priority Critical patent/RU2165653C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2165653C1 publication Critical patent/RU2165653C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии переработки отработанного ядерного топлива. Применяется в комплексных технологических схемах экстракционной переработки облученных ядерных материалов или ранее полученных отходов от таких переработок при подготовке их к захоронению, а также в технологии извлечения и концентрирования редкоземельных элементов (РЗЭ). Технический результат - увеличение фактора разделения редкоземельных и трансплутониевых элементов. Сущность изобретения: экстракция путем добавления в экстракционную смесь моноалкилфосфорных кислот, например монобутилфосфорной кислоты. 4 з.п.ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к технологии переработки отработанного ядерного топлива. Оно может быть использовано в комплексных технологических схемах экстракционной переработки облученных ядерных материалов или ранее полученных отходов от таких переработок при подготовке их к захоронению, а также в технологии извлечения и концентрирования редкоземельных элементов (РЗЭ).
Известно групповое разделение трансплутониевых элементов ТПЭ и РЗЭ с помощью процесса "Талспик" [Б.Ф.Мясоедов, Л.И.Гусева, И.А.Лебедев и др. Аналитическая химия трансплутониевых элементов. М., 1972, с. 246; Y.Koma et al., J. Nucl. Sci.Eng., 35(2), 1998, 130]. Сущность процесса состоит в экстракции трехвалентных РЗЭ растворами диалкилфосфорной (или диалкилфосфоновой) кислоты из раствора смеси кислот оксикарбоновой и полиаминополиуксусной (комплексона). Основное количество ТПЭ, образующих более прочные комплексы с кислотами, чем РЗЭ, остается в водной фазе.
Неудобство метода заключается в том, что после разделения групп трансплутониевые элементы находятся в водной фазе в присутствии большого количества комплексообразующих веществ и содержат значительные количества Zr, Mo и Ru. Для извлечения ТПЭ, а также для их концентрирования и отделения от других упомянутых элементов предусматривается второй цикл экстракции и дальнейшая переработка растворов ТПЭ осадительным способом (оксалатным или пероксидным). Большое количество комплексообразователя приводит к образованию в конечном продукте большого количества солей, что затрудняет его захоронение.
Также известен способ экстракционного извлечения и разделения ТПЭ и РЗЭ из азотнокислых растворов циркониевой солью дибутилфосфорной кислоты в нейтральном фосфорорганическом реагенте [Патент РФ N 2106030, МПК G 21 C 19/46, БИ N 6, 1998]. Коэффициенты распределения РЗЭ и ТПЭ при использовании циркониевых солей дибутилфосфорной кислоты в разбавленном ТБФ отличаются примерно в 3 раза для наиболее близкой пары Eu-Am в области оптимальных соотношений Zr : ДБФК = 1 : 9. Разделение ТПЭ от РЗЭ достигается путем подбора соотношения потоков технологических растворов и концентрации HNO3 на операции реэкстракции. Данный способ стал прототипом нашей работы.
Задачей заявляемого изобретения является увеличение фактора разделения ТПЭ от РЗЭ, что позволит значительно упростить технологическую схему экстракционной переработки.
Поставленная задача достигается путем добавления в экстракционную смесь, включающую соли диалкилфосфорных кислот и/или нейтральные фосфорорганические соединения в органических разбавителях, моноалкилфосфорной кислоты. В качестве моноалкилфосфорной кислоты была использована монобутилфосфорная кислота (МБФК).
В ходе исследований было установлено, что даже небольшие количества МБФК влияют на коэффициенты распределения ТПЭ и РЗЭ между фазами, но не одинаково, что приводит к увеличению коэффициента разделения этих элементов с 1,5-2,7 до 8,5-12,8.
Этот эффект является неожиданным, так как в литературе не описано разделение этих элементов моноалкилфосфорными кислотами, следовательно, это обеспечивает изобретательский уровень изобретения.
В практическом плане экстракция металлов производится из растворов с исходным содержанием азотной кислоты 0,1 - 5,0 моль/л. При концентрации HNO3 более 5,0 моль/л коэффициенты распределения Eu(III) и Am(III) либо быстро снижаются и экстракция практически не происходит (в случае экстракции циркониевой солью), либо снижаются коэффициенты разделения (в случае экстракции карбамоилами).
Для обеспечения растворимости Zr-соли ДБФ или карбамоилфосфиноксида необходимо применение полярного растворителя. В качестве полярного растворителя могут быть использованы, например, смесь ТБФ и предельных углеводородов, или ароматические углеводороды (ксилол), или ГХБД, или нитроароматические углеводороды (нитробензотрифторид).
В способе используют циркониевую соль дибутилфосфорной кислоты (ДБФК) при мольном соотношении Zr/ДБФК от 1 : 20 до 1 : 4. Меньшие концентрации циркония не дают эффекта, а при больших концентрациях образуются осадки.
В качестве органического разбавителя используют 10 - 45%-ный ТБФ в предельных углеводородах C10 - C15. При меньших концентрациях ТБФ возникает опасность возникновения третьей фазы, а увеличение концентрации более 45% приводит к ухудшению расслаивания фаз.
Повышение фактора разделения является существенным техническим отличием, так как позволяет провести разделение ТПЭ и РЗЭ в рамках одного экстракционного цикла. Кроме того, разделение достигается без использования концентрированных солевых растворов, что резко упрощает переработку полученных реэкстрактов.
ПРИМЕРЫ
Пример 1. Экстрагент приготовлен контактированием раствора, содержащего 0,4 моль/л дибутилфосфорной кислоты (ДБФК), растворенной в 30% ТБФ в декане, с раствором нитрата циркония, содержащего 4,04 г/л циркония, в соотношении Zr : ДБФК = 1 : 9. Соотношение объемов фаз при этом 1 : 1.
После разделения фаз и промывки приготовленного экстрагента 2,5 моль/л раствором HNO3 к нему добавлен раствор монобутилфосфорной кислоты (МБФК) с концентрацией от 0,01 до 0,06 моль/л.
Затем произведено контактирование данной органики с модельным раствором состава: (Euстаб. + 152Eu) - 0,1 г/л; 243Am - 17 мг/л; HNO3 - 2,5 моль/л. Соотношение объемов фаз при экстракции 1 : 1. Время контакта 5 минут. Результаты сведены в табл. 1.
Пример 2. В отличие от примера 1, экстракция металлов проведена из 5 моль/л раствора азотной кислоты. Сама процедура приготовления экстрагента не отличалась от принятой в примере 1. Результаты сведены в табл. 2.
Пример 3. Экстрагент приготовлен растворением 0,1 моль/л дифенилдибутилкарбамоилметиленфосфиноксида (КМФО) в метанитробензотрифториде (МНБТФ). После чего в полученный раствор добавлена монобутилфосфорная кислота (МБФК) до концентрации 0,03 моль/л.
Затем произведено контактирование данной органики с модельным раствором состава: (Euстаб. + 152Eu) - 0,1 г/л; 243Am - 17 мг/л; HNO3 - 0,1; 0,3 и 3,0 моль/л. Соотношение объемов фаз при экстракции 1 : 1. Время контакта 5 минут. Результаты сведены в табл. 3.

Claims (5)

1. Способ экстракционного извлечения ТПЭ и РЗЭ из кислых растворов и их разделения путем экстракции смесями, включающими соли диалкилфосфорных кислот и/или нейтральные фосфорорганические соединения в органических разбавителях, и реэкстракции указанных элементов, отличающийся тем, что процесс проводят с добавлением в экстракционную смесь моноалкилфосфорной кислоты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве моноалкилфосфорной кислоты используют монобутилфосфорную кислоту (МБФК) в диапазоне концентраций 0,01 - 0,06 моль/л.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве соли диалкилфосфорной кислоты используют циркониевую соль дибутилфосфорной кислоты (ДБФК) при мольном соотношении Zr/ДБФК 1/20 - 1/4, в качестве органического разбавителя - 10 - 45%-ный ТБФ, растворенный в предельных углеводородах C10 - C15 или их смеси.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве нейтрального фосфорорганического соединения используют дифенилдибутилкарбамоил-метиленфосфиноксид (Ph2Bu2) концентрации 0,2 моль/л, а в качестве органического разбавителя - 10 - 45%-ный ТБФ в предельных углеводородах C10 - C15, или соединения из ряда замещенных нитробензолов, в частности мета-нитробензотрифторид.
5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что экстракционное извлечение и разделение ТПЭ и РЗЭ проводят из азотнокислых растворов при содержании азотной кислоты 0,1 - 5,0 моль/л.
RU99117298A 1999-08-09 1999-08-09 Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения RU2165653C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117298A RU2165653C1 (ru) 1999-08-09 1999-08-09 Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117298A RU2165653C1 (ru) 1999-08-09 1999-08-09 Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165653C1 true RU2165653C1 (ru) 2001-04-20

Family

ID=20223680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99117298A RU2165653C1 (ru) 1999-08-09 1999-08-09 Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2165653C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2211721C2 (ru) * 2001-07-06 2003-09-10 Производственное объединение "МАЯК" Способ хроматографического разделения редкоземельных и трансплутониевых элементов
RU2524966C2 (ru) * 2012-06-05 2014-08-10 Александр Васильевич Вальков Способ извлечения редкоземельных элементов из гидратно-фосфатных осадков переработки апатита
RU2718439C2 (ru) * 2015-05-07 2020-04-06 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Применение новых соединений для селективного экстрагирования редкоземельных металлов из водных растворов, содержащих фосфорную кислоту, и соответствующий способ экстракции

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651364A1 (fr) * 1989-08-25 1991-03-01 Japan Atomic Energy Res Inst Procede de retraitement de combustibles nucleaires utilises.
FR2656149A1 (fr) * 1989-12-15 1991-06-21 Cogema Extraction de metaux tels que pu, u et sr par un solvant organique ou une phase solide comprenant l'isomere cis-syn-cis de l'ether-couronne dch18c6.
RU2080666C1 (ru) * 1993-07-27 1997-05-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ обработки высокоактивных азотнокислых рафинатов от регенерации топлива аэс
RU2106030C1 (ru) * 1994-10-11 1998-02-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ экстракционного извлечения и разделения тпэ и рзэ из азотнокислых растворов
RU2130208C1 (ru) * 1996-02-09 1999-05-10 Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" Способ трибутилфосфатного экстракционного аффинажа растворов ядерного топлива

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651364A1 (fr) * 1989-08-25 1991-03-01 Japan Atomic Energy Res Inst Procede de retraitement de combustibles nucleaires utilises.
FR2656149A1 (fr) * 1989-12-15 1991-06-21 Cogema Extraction de metaux tels que pu, u et sr par un solvant organique ou une phase solide comprenant l'isomere cis-syn-cis de l'ether-couronne dch18c6.
RU2080666C1 (ru) * 1993-07-27 1997-05-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ обработки высокоактивных азотнокислых рафинатов от регенерации топлива аэс
RU2106030C1 (ru) * 1994-10-11 1998-02-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ экстракционного извлечения и разделения тпэ и рзэ из азотнокислых растворов
RU2130208C1 (ru) * 1996-02-09 1999-05-10 Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" Способ трибутилфосфатного экстракционного аффинажа растворов ядерного топлива

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2211721C2 (ru) * 2001-07-06 2003-09-10 Производственное объединение "МАЯК" Способ хроматографического разделения редкоземельных и трансплутониевых элементов
RU2524966C2 (ru) * 2012-06-05 2014-08-10 Александр Васильевич Вальков Способ извлечения редкоземельных элементов из гидратно-фосфатных осадков переработки апатита
RU2718439C2 (ru) * 2015-05-07 2020-04-06 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Применение новых соединений для селективного экстрагирования редкоземельных металлов из водных растворов, содержащих фосфорную кислоту, и соответствующий способ экстракции

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A sustainable approach for advanced removal of iron from CFA sulfuric acid leach liquor by solvent extraction with P507
Irving et al. Synergic effects in the solvent extraction of the actinides—I uranium (VI)
Yaftian et al. Solvent extraction of the rare-earth metal ions by a cone-shaped caldc [4] arene substituted at the lower rtm by four-CH2P (O) Ph2 ligands
Tochiyama et al. Mixed ligand chelate extraction of lanthanides with 1-phenyl-3-methyl-4-octanoyl-5-pyrazolone systems
FI68663B (fi) Foerfarande foer avskiljande av minst ett till gruppen av lantanider och yttrium hoerande grundaemne genom extraktion
US4452702A (en) Process for the extraction of cesium ions from aqueous solutions using an adduct compound containing a macrocyclical polyether and an inorganic heteropoly acid
RU2165653C1 (ru) Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения
US5510091A (en) Method of separating transplutonium elements from lanthanides in acidic solutions by solvent extraction
Zahir et al. Extractive separation of trivalent lanthanide metals with a combination of Di (2-ethylhexyl) phosphoric acid and 1, 10-phenanthroline
Bautista Separation chemistry
Yamada et al. Mixed ligand chelate extraction of lanthanide ions in systems involving 7-(1-vinyl-3, 3, 6, 6-tetramethylhexyl)-8-quinolinol, 8-quinolinol, and 1, 10-phenanthroline
Mirza Studies on extraction of Cu (II), Ga (III), In (III) and Tl (III) with 1-phenyl-3-methyl-4-benzoylpyrazol-5-one: separation and spectrophotometric determination of copper and gallium
SU1215615A3 (ru) Способ очистки растворов хлорида натри
Horwitz et al. Liquid extraction, the TRUEX process—experimental studies
Turanov et al. Extraction of Rare Earth Elements (III) from Perchlorate Solutions with Modified Diphenylphosphorylacetamides
Grdenić et al. The complexing of tetravalent uranium with dialkylpyrophosphoric acid
US3258315A (en) Monoalkyl phosphoric acid extraction of cesium and strontium values
US5256383A (en) Process for the separation of actinides from lanthanides by the selective extraction of the actinides in an organic solvent incorporating a propane diamide
Bose et al. Extraction of thorium (IV) as perchlorate and chloroacetate complexes with 1-phenyl-2, 3-dimethyl-5-pyrazolone (antipyrine)
Hasegawa et al. Dehydration from tris [β-diketonato] lanthanoids (III) on the 1, 10-phenanthroline adduct formation across lanthanoid series
Kondo et al. Synergistic Extraction of Gallium (III) with 2-Ethylhexyl-Phosphonic Acid Mono-2-ethylhexyl Ester in the Presence of Oxine Derivatives
Gagabe et al. Crown ethers as synergist in the 2-thenoyltrifluoroacetone extraction of lanthanoids in 1, 2-dichloroethane
JP4315591B2 (ja) 抽出剤としての(ビス)アリール−ジチオホスフィン酸および相乗剤としての有機燐酸塩を用いて少なくとも3価のランタニド類から3価のアクチニド類を分離する方法
Otu et al. Liquid-liquid extraction of some mII and mIII ions with 2-ethylhexylhydrogenphenylphosphonate
Heidari et al. Effect of Polyethylene Glycols Dissolved in Aqueous Phase on the Extraction-Separation of La (III), Eu (III) and Er (III) Ions with Bis (2-ethylhexyl) phosphoric Acid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090810