KR101316335B1 - Method of solvent extraction for separation of zirconium and hafnium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용액 중의 지르코늄과 하프늄을 용매추출 공법으로 분리하는데 있어서, 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가해 줌으로써 상기 두 금속간의 분리도를 획기적으로 향상시키고 지르코늄 회수율을 증진시킬 수 있는 용매추출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the separation of zirconium and hafnium in aqueous solution to the solvent extraction process, hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) by giving to the ion adding the two dramatically improve the degree of separation between the metal and which may enhance the zirconium recovery It relates to a solvent extraction method.

Description

지르코늄과 하프늄 분리를 위한 용매추출 방법{METHOD OF SOLVENT EXTRACTION FOR SEPARATION OF ZIRCONIUM AND HAFNIUM}Solvent Extraction Method for Separation of Zirconium and Hafnium {METHOD OF SOLVENT EXTRACTION FOR SEPARATION OF ZIRCONIUM AND HAFNIUM}

본 발명은 수용액 중의 지르코늄과 하프늄을 용매추출 공법으로 분리하는데 있어서, 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가해 줌으로써 상기 두 금속간의 분리도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 용매추출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to the separation of zirconium and hafnium in aqueous solution to the solvent extraction process, hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) was added to ion to by giving the two relates to the solvent extraction method which can dramatically improve the degree of separation between the metal will be.

지르코늄(Zr)은 각종 특수 합금이나 산화물 및 기타 화합물의 형태로 원자력 발전을 비롯한 여러 산업분야에서 사용되고 있는 금속이다. 지르코늄(Zr)은 핵연료 피복재, 내식성 기계장치, 금속 및 정밀요업분야의 필수 소재로 알려져 있다. 최근 들어 국내 산업 규모의 급속한 팽창으로 인하여 지르코늄의 수요도 동시에 급신장하고 있다.Zirconium (Zr) is a metal used in various industrial fields, including nuclear power generation, in the form of various special alloys, oxides and other compounds. Zirconium (Zr) is known as an essential material for nuclear fuel cladding, corrosion resistant machinery, metals and precision ceramics. Recently, due to the rapid expansion of the domestic industrial scale, the demand for zirconium is also rapidly growing.

지르코늄의 원료 광물인 지르콘사(Zircon Sand)의 경우 주물사와 내화재로서의 용도가 전체수요의 약 70%를 차지하며, 나머지는 연마재, 도자기용 에나멜 원료 등으로 사용된다. In the case of zircon sand, a raw material mineral of zirconium, casting sand and refractory materials account for about 70% of the total demand, and the rest is used as abrasives and ceramic enamel raw materials.

지각 중의 지르코늄 평균 함량은 약 0.025%로써, 상기 지르코늄 광물로는 현재까지 약 20여종이 알려져 있다. 상기 지르코늄 광물에는 대부분 하프늄(Hf)이 동시에 함유되어 있으며, 이들 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)은 물리화학적 특성이 워낙 유사하여 통상적인 방법으로는 상호 분리가 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 고순도 지르코니아(ZrO2) 및 금속 지르코늄(Zr)을 상기 광물로부터 생산하기 위해서는 반드시 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 단계를 거쳐야만 한다. 특히 원자로에 사용되는 금속 지르코늄(Zr)은 하프늄(Hf) 함량이 100 ppm을 초과할 수 없고, 첨단요업소재의 원료인 고순도 지르코니아 화합물도 하프늄(Hf) 혼입을 규제하고 있어 상기 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리는 필수적이라 할 수 있다.The average content of zirconium in the earth's crust is about 0.025%, and about 20 species of zirconium are known to date. Most of the zirconium minerals contain hafnium (Hf) at the same time, and these zirconium (Zr) and hafnium (Hf) are known to be very difficult to separate from each other because of their similar physical and chemical properties. Nevertheless, high purity zirconia (ZrO 2 ) and metal zirconium (Zr) must be separated from zirconium (Zr) and hafnium (Hf) in order to produce from the mineral. In particular, the metal zirconium (Zr) used in the reactor can not exceed 100 ppm of hafnium (Hf), and the high purity zirconia compound, which is a raw material of advanced ceramic materials, also regulates the incorporation of hafnium (Hf). Separation of hafnium (Hf) is essential.

지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리는 일반적으로 수용액상과 비수용액상에서의 분리공법으로 구분된다. 수용액상에서의 분리에는 용매추출공법 및 이온교환수지 공법 등이 있다. 또한, 비수용액상에서의 분리방법으로는 증류공법 및 기타 화학적인 분리방법 등이 있다.Zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation is generally divided into separation methods in aqueous and nonaqueous phases. Separation in the aqueous phase includes a solvent extraction method and an ion exchange resin method. In addition, the separation method in the non-aqueous liquid phase includes a distillation method and other chemical separation methods.

상기 지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리공법과 관련하여 현재까지 발표된 문헌으로는 미국 특허 제5,176,878호, 동제5,132,016호 및 동제4,578,165호와, 일본 공개 특허공보 제2010-075908호 및 동제2008-115063호 등이 있다. 상기 지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리공법 가운데 현재 가장 보편적으로 사용되는 방법은 용매추출공법으로써, 지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리를 위한 추출제로는 MIBK(Methyl isobutyl ketone), TBP(Tributyl phosphate) 등이 알려져 있다. Documents published so far in connection with the zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation method include US Patent Nos. 5,176,878, 5,132,016 and 4,578,165, and Japanese Patent Application Publication Nos. 2010-075908 and 2008-. 115063, and the like. The most commonly used method of the zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation method is the solvent extraction method, the extractant for zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation is MIBK (Methyl isobutyl ketone), TBP ( Tributyl phosphate) and the like are known.

그러나, 상기 용매추출공법의 경우 지르코늄과 하프늄의 상호 분리도가 그리 높지 않아 지르코늄 중의 하프늄 함량을 원하는 수준까지 제거하기 위해서는 다단(Multi-Stage) 분리시설을 필요로 하다. 이에 따라 장치 비용의 증가는 물론 다단 분리시설을 운용하는데 소요되는 공정비용이 상당히 비싼 것이 문제점으로 지적되고 있다. 또한, 하프늄을 충분히 제거해 주기 위해서는 불가피하게 지르코늄 손실이 발생하게 되어, 지르코늄 회수율이 80% 이하로써 비교적 낮은 단점이 있다.However, in the case of the solvent extraction method, the degree of mutual separation between zirconium and hafnium is not so high, and a multi-stage separation facility is required to remove hafnium content in zirconium to a desired level. As a result, it is pointed out that the process cost of operating the multi-stage separation facility as well as the increase in device cost is considerably high. In addition, the zirconium loss is inevitably generated in order to sufficiently remove the hafnium, the zirconium recovery is relatively low as 80% or less.

상기한 지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리공법의 문제점을 극복하고 하프늄을 효과적으로 제거하기 위한 기술이 요구되고 있으나, 아직까지 지르코늄(Zr)/하프늄(Hf) 분리도를 획기적으로 증진시킬 수 있는 용매추출공법이 개발되어 있지 않다.
There is a need to overcome the problems of the zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation method and to effectively remove hafnium, but there are still solvents that can significantly improve the zirconium (Zr) / hafnium (Hf) separation. No extraction method has been developed.

미국등록특허 제5,176,878호, "Zirconium-hafnium separation process "5,176,878, "Zirconium-hafnium separation process" 미국등록특허 제5,132,016호, "Solvent prestripping in a Zr/Hf separation liquid-liquid extraction (LLX) circuit "5,132,016, "Solvent prestripping in a Zr / Hf separation liquid-liquid extraction (LLX) circuit" 미국등록특허 제4,578,165호, "Process for separation of zirconium from hafnium "No. 4,578,165, "Process for separation of zirconium from hafnium" 일본 공개 특허 제2010-075908호, "지르코늄과 하프늄의 분리 방법"JP 2010-075908, "Separation Method of Zirconium and Hafnium" 일본 공개 특허 제2008-115063호, "고순도 하프늄 재료 및 용매 유출법을 이용한 그 재료의 제조 방법"Japanese Laid-Open Patent No. 2008-115063, "Method for Producing the Material Using High Purity Hafnium Material and Solvent Emission Method"

종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 수용액 중의 지르코늄과 하프늄을 용매추출 공법으로 분리하는데 있어서, 상기 두 금속간의 분리도를 획기적으로 증진시킴으로써 종래의 다단 추출방식에 비해 매우 단순하고도 경제적으로 지르코늄과 하프늄을 분리할 수 있는 용매추출 방법을 제시하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art, in the present invention to separate the zirconium and hafnium in the aqueous solution by the solvent extraction method, by greatly improving the separation between the two metals zirconium is very simple and economical compared to the conventional multi-stage extraction method We propose a solvent extraction method that can separate hafnium.

본 발명의 목적은 수용액 중의 지르코늄과 하프늄을 용매추출 공법으로 분리하는데 있어서, 종래의 다단 추출방식에 비해 매우 단순하고도 경제적으로 지르코늄과 하프늄을 분리하고 지르코늄 회수율을 높이는 용매추출 방법으로써, 상기 두 금속간의 분리도를 획기적으로 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to separate the zirconium and hafnium in the aqueous solution by a solvent extraction method, a solvent extraction method for separating zirconium and hafnium and increasing the recovery rate of zirconium compared to the conventional multi-stage extraction method, very simple and economical, the two metals It is to provide a method for dramatically increasing the separation of liver.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)을 분리하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf)을 포함하는 수용액에 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가하는 단계, 및 상기 수용액에 추출제를 첨가하고 지르코늄을 용매추출하는 단계를 포함하는 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)을 분리하는 방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention relates to a method for separating zirconium (Zr) and hafnium (Hf). More specifically, the present invention is zirconium (Zr) and hafnium aqueous solution of hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) in the containing (Hf) adding the ion, and adding the extractant to the aqueous solution and extract the zirconium solvent It provides a method for separating zirconium (Zr) and hafnium (Hf) comprising a step.

본 발명의 방법으로 수용액 중의 지르코늄과 하프늄을 용매추출 공법으로 분리하게 되면, 상기 두 금속간의 분리도를 획기적으로 증진시킴으로써 종래의 다단 추출방식에 비해 매우 단순하고도 경제적으로 지르코늄과 하프늄을 분리할 수 있다. 즉, 종래의 연속식 다단 추출조업을 하지 않고도 1단 회분식 추출만으로 하프늄을 효과적으로 제거할 수 있어, 다단 추출시설 설치를 위한 초기 투자비용은 물론 연속조업에 소요되는 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다. 특히, 종래의 방법에서는 지르코늄 회수율이 80% 이하로써 상당량의 지르코늄 손실이 발생하나 본 발명의 방법에서는 지르코늄 회수율이 95% 이상으로써 지르코늄 손실을 크게 줄일 수 있는 특징이 있다.
When the zirconium and hafnium in the aqueous solution is separated by the solvent extraction method by the method of the present invention, the zirconium and hafnium can be separated very simply and economically compared to the conventional multi-stage extraction method by dramatically increasing the separation between the two metals. . That is, hafnium can be effectively removed by only one-stage batch extraction without the conventional continuous multi-stage extraction operation, which can drastically reduce the initial investment cost for the installation of the multi-stage extraction facility as well as the time and cost required for continuous operation. Will be. Particularly, in the conventional method, a significant amount of zirconium loss occurs because the zirconium recovery is 80% or less, but the method of the present invention has a feature that the zirconium recovery is 95% or more, which greatly reduces the zirconium loss.

상기 본 발명의 지르코늄과 하프늄 분리를 위한 용매추출 방법을 보다 구체적으로 설명한다.The solvent extraction method for separating the zirconium and hafnium of the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)을 분리하는 방법은 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf)을 포함하는 수용액에 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가하는 단계, 및 상기 수용액에 추출제를 혼합하여 지르코늄을 용매추출하는 단계를 포함한다. The separation of zirconium (Zr) and hafnium (Hf) according to the invention is zirconium (Zr) and hafnium (Hf) aqueous solution of hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) in including a step of adding an ion, and Mixing the extractant in the aqueous solution comprises the step of solvent extraction of zirconium.

상기 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf)을 포함하는 수용액은 물 중에 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf)이 용해되어 있는 상태를 의미한다. 여기서, 용해란, 지르코늄과 하프늄이 물 중에 이온 상태로 존재하는 것을 의미한다. The aqueous solution containing zirconium (Zr) and hafnium (Hf) means a state in which zirconium (Zr) and hafnium (Hf) are dissolved in water. Here, dissolution means that zirconium and hafnium exist in an ionic state in water.

상기 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가하기 전에, 지르코늄과 하프늄을 포함하는 수용액에 질산(Nitric acid)을 혼합하는 것이 바람직하다. The hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) to mix before the addition of the ion, nitric acid in an aqueous solution containing zirconium and hafnium (Nitric acid) is preferred.

상기 수용액에 질산을 첨가하는 경우 질산 농도는 8 10 몰/L인 것이 바람직하다. 질산농도가 8 몰/L 이상인 것이 지르코늄 추출율을 높이는데 유리하고, 질산농도가 10 몰/L 이하인 것이 지르코늄과 하프늄의 분리도를 더욱 높이는데 유리하다. When nitric acid is added to the aqueous solution, the nitric acid concentration is preferably 8 10 mol / L. A nitric acid concentration of 8 mol / L or more is advantageous for increasing the zirconium extraction rate, and a nitric acid concentration of 10 mol / L or less is advantageous for further increasing the separation of zirconium and hafnium.

본 발명에 있어서, 상기 수용액에 상기 차아인산 이온을 첨가해 주게 되면 수용액 중의 지르코늄 및 하프늄 이온과 각각 착화합물을 형성하게 된다. 지르코늄-차아인산 착화합물은 추출율을 크게 증진시키는 효과가 있는 반면 하프늄-차아인산 착화합물은 오히려 추출율을 크게 억제시키는 효과가 있어 궁극적으로 분리도를 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다. In the present invention, when the hypophosphite ions are added to the aqueous solution, complexes are formed with the zirconium and hafnium ions in the aqueous solution. Zirconium-hypophosphate complexes have the effect of greatly increasing the extraction rate, while hafnium-hypophosphate complexes have the effect of greatly suppressing the extraction rate, ultimately improving the degree of separation.

상기 차아인산 이온의 첨가량에 있어서는 수용액 중 지르코늄과 하프늄의 총함량 대비 몰비로 1.2 2 배가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 차아인산 이온의 첨가량이 상기 범위보다 낮으면 지르코늄과 하프늄의 분리도가 떨어지는 문제가 있고, 상기 범위보다 높으면 약품 소비량이 불필요하게 늘어나는 문제가 있다.In the addition amount of the hypophosphite ion, it is preferable to add 1.2 times the molar ratio of the total content of zirconium and hafnium in the aqueous solution. If the addition amount of hypophosphite ion is lower than the above range, there is a problem that the separation degree of zirconium and hafnium falls, and if it is higher than the above range, there is a problem that the consumption of chemicals increases unnecessarily.

본 발명에서는 상기 차아인산 이온을 포함하여 수용액 중에서 지르코늄 및 하프늄과 착화합물을 형성할 수 있는 염이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예컨대, 차아인산나트륨(Sodium hypophosphite, NaH2PO2) 혹은 차아인산칼륨(Potassium hypophosphite, KH2PO2)을 사용할 수 있으나, 가격면에서 차아인산나트륨이 훨씬 유리하다. In the present invention, any salt that can form a complex compound with zirconium and hafnium in the aqueous solution including the hypophosphite ion can be used without limitation. For example, sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 ) or potassium hypophosphite (Potassium hypophosphite, KH 2 PO 2 ) may be used, but sodium hypophosphite is much more advantageous in terms of price.

이어서, 상기 차아인산 이온을 첨가한 수용액에 추출제를 첨가하고, 지르코늄을 용매 추출한다. 상기 추출제로는 특별히 한정되지 않으며, 다양한 종류의 유기 화합물을 추출제로 사용할 수 있다. 추출제의 사용량은 추출제의 종류에 따라 당업자에 의하여 선택될 수 있으며, 추출제는 Kerosene 등의 희석제를 사용하여 일정 비율로 희석하여 사용될 수도 있다. Next, an extractant is added to the aqueous solution to which the hypophosphite ion was added, and zirconium is solvent-extracted. The extractant is not particularly limited, and various kinds of organic compounds may be used as the extractant. The amount of the extractant may be selected by a person skilled in the art according to the type of extractant, and the extractant may be used by diluting at a predetermined ratio using a diluent such as Kerosene.

본 발명에서는 추출제로서 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate)를 사용하는 것이 바람직하다. TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate)를 사용하는 경우, 이는 상기 수용액과 부피비로 0.3:0.7 내지 0.7:0.3, 바람직하게는 1:1로 사용될 수 있다. In the present invention, it is preferable to use TEHP (Tris (2-ethylhexyl) phosphate) as the extractant. When using TriHP (2-ethylhexyl) phosphate (TEHP), it may be used in a volume ratio of 0.3: 0.7 to 0.7: 0.3, preferably 1: 1.

상기 지르코늄의 용매추출 공정에서 온도는 60 90 범위로 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 지르코늄의 용매 추출 공정에서는 수용액을 교반하는 것이 바람직하다. 추출시간은 수용액과 추출제를 격렬하게 교반하는 경우 1 시간 전후의 시간이 소요될 수 있으나, 이는 반응 조건에 따라 당업자에 의하여 조절될 수 있다. 추출온도가 상기 범위보다 낮으면 지르코늄 추출율이 떨어지는 문제점이 발생하고, 상기 범위보다 높으면 에너지 비용이 과다함은 물론 추출제가 증발하면서 손실되는 문제점이 있다.In the solvent extraction process of the zirconium, it is preferable to maintain the temperature in the range 60 90. It is preferable to stir an aqueous solution in the solvent extraction process of the said zirconium. The extraction time may take about 1 hour before or after vigorously stirring the aqueous solution and the extractant, which may be adjusted by those skilled in the art depending on the reaction conditions. If the extraction temperature is lower than the above-mentioned range, the zirconium extraction rate is lowered. If the extraction temperature is higher than the above-mentioned range, the energy cost is excessive and the extractant is lost while evaporating.

상기 용매추출 단계에 의하여 지르코늄을 추출한 후, 본 발명에 따른 방법은 상기 수용액과 추출제를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분리 단계는 교반을 멈추고 정치시켜 상분리하는 것에 의하여 수행될 수 있다. After extracting zirconium by the solvent extraction step, the method according to the invention may further comprise the step of separating the aqueous solution and the extractant. The separation step can be carried out by stopping the stirring and letting it stand for phase separation.

추가로, 상기에서 분리된 추출제 중의 지르코늄은 물로 역추출하여 지르코늄을 회수할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 추출제 중의 지르코늄을 물로 역추출하는 방법에 대하여 특별한 제한을 하지는 않으며 통상적인 역추출 방법이면 충분하다. 예컨대, 물과 추출제의 부피비를 1 : 1 로 하여 역추출할 수 있다. 상기 추출제로는 TEHP를 사용할 수 있다. In addition, the zirconium in the extractant separated above may be back extracted with water to recover the zirconium. However, in the present invention, there is no particular limitation on the method of back extracting zirconium in the extractant with water, and a conventional back extraction method is sufficient. For example, it can extract back by setting the volume ratio of water and extractant to 1: 1. TEHP may be used as the extractant.

이하, 실제 지르코늄 수용액을 대상으로 한 본 발명의 구체적인 조건 및 특징을 다음의 실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이하의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 크게 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the specific conditions and features of the present invention targeting the actual zirconium aqueous solution will be described in detail through the following examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1 One

지르코늄 함량 12,250 mg/L, 하프늄 함량 270 mg/L, 질산농도 8 몰/L의 수용액 1 리터에 차아인산나트륨(Sodium hypophosphite)을 지르코늄과 하프늄의 총함량 대비 몰비로 2 배가 되도록 첨가하였다. 상기 지르코늄 수용액 1 리터와 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate) 1 리터를 반응조에 넣고 온도를 60 까지 올렸다. 상기 온도가 도달한 후 교반기로 수용액과 TEHP를 격렬하게 교반하면서 1 시간 동안 지르코늄을 추출하였다. 상기 추출이 끝나면 정치시켜 수용액과 TEHP를 각각 분리하였다. 한편, TEHP에 추출된 지르코늄과 하프늄은 물과 TEHP의 부피비를 1 : 1 로 하여 역추출한다. 상기 역추출이 끝나고 난 물을 채취하여 지르코늄 및 하프늄 함량을 ICP Spectrophotometer(제조사: Thermojarrell Ash, 모델명: Polyscan 61E)를 사용하여 분석한 결과 각각 11,800 mg/L 및 1.1 mg/L 인 것으로 나타났다. 따라서, 최종 지르코늄 회수율은 96.3%(=11,800/12,250), 지르코늄 중의 하프늄 함량은 초기치 21,565 ppm(=270/(12,250+270))에서 93.2 ppm(=1.1/(11,800+1.1))으로 크게 줄어든 것으로 나타났다.
Sodium hypophosphite was added twice in a molar ratio to the total content of zirconium and hafnium in 1 liter of an aqueous solution of 12,250 mg / L of zirconium, 270 mg / L of hafnium, and 8 mol / L of nitrate. 1 liter of the zirconium solution and 1 liter of TEHP (Tris (2-ethylhexyl) phosphate) were added to a reactor and the temperature was raised to 60 ° C. After the temperature was reached, zirconium was extracted for 1 hour while vigorously stirring the aqueous solution and TEHP with a stirrer. After the extraction, the mixture was left to stand and the aqueous solution and TEHP were separated. On the other hand, zirconium and hafnium extracted in TEHP are back-extracted with the volume ratio of water and TEHP 1: 1. After the back extraction was completed, the zirconium and hafnium contents were collected and analyzed using an ICP Spectrophotometer (manufacturer: Thermojarrell Ash, model name: Polyscan 61E), and were 11,800 mg / L and 1.1 mg / L, respectively. Thus, the final zirconium recovery was 96.3% (= 11,800 / 12,250) and the hafnium content in zirconium was significantly reduced from the initial value of 21,565 ppm (= 270 / (12,250 + 270)) to 93.2 ppm (= 1.1 / (11,800 + 1.1)). appear.

실시예Example 2 2

실시예 1과 동일한 방법으로 지르코늄 함량 12,250 mg/L, 하프늄 함량 270 mg/L, 질산농도 10 몰의 수용액 1 리터에 차아인산나트륨(Sodium hypophosphite)을 지르코늄과 하프늄의 총함량 대비 몰비로 1.2 배가 되도록 첨가하였다. 상기 지르코늄 수용액 1 리터와 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate) 1 리터를 반응조에 넣고 온도를 섭씨 90도씨 까지 올렸다. 상기 온도가 도달한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 교반기로 수용액과 TEHP를 격렬하게 교반하면서 1 시간 동안 지르코늄을 추출하였다. 상기 추출이 끝나면 정치시켜 수용액과 TEHP를 각각 분리하였다. 한편, TEHP에 추출된 지르코늄과 하프늄은 물과 TEHP의 부피비를 1 : 1 로 하여 역추출하였다. 상기 역추출이 끝나고 난 물을 채취하여 지르코늄 및 하프늄 함량을 ICP Spectrophotometer(제조사: Thermojarrell Ash, 모델명: Polyscan 61E)를 사용하여 분석한 결과 각각 11,960 mg/L 및 1.2 mg/L 인 것으로 나타났다. 따라서, 최종 지르코늄 회수율은 97.6%(=11,960/12,250), 지르코늄중의 하프늄 함량은 초기치 21,565 ppm(=270/(12,250+270))에서 100.3 ppm(=1.2/(11,960+1.2))으로 크게 줄어든 것으로 나타났다.
In the same manner as in Example 1, sodium hypophosphite was added 1.2 times the total content of zirconium and hafnium in 1 liter of an aqueous solution of 12,250 mg / L of zirconium, 270 mg / L of hafnium, and 10 mol of nitrate. Added. 1 liter of the zirconium aqueous solution and 1 liter of TEHP (Tris (2-ethylhexyl) phosphate) were put in a reactor and the temperature was raised to 90 degrees Celsius. After the temperature was reached, zirconium was extracted for 1 hour while vigorously stirring the aqueous solution and TEHP with a stirrer in the same manner as in Example 1. After the extraction, the mixture was left to stand and the aqueous solution and TEHP were separated. On the other hand, zirconium and hafnium extracted in TEHP were back extracted with a volume ratio of water and TEHP of 1: 1. After the back extraction was completed, the zirconium and hafnium contents were collected and analyzed using an ICP Spectrophotometer (manufacturer: Thermojarrell Ash, model name: Polyscan 61E), and were 11,960 mg / L and 1.2 mg / L, respectively. Thus, the final zirconium recovery was 97.6% (= 11,960 / 12,250) and the hafnium content in zirconium was significantly reduced from the initial value of 21,565 ppm (= 270 / (12,250 + 270)) to 100.3 ppm (= 1.2 / (11,960 + 1.2)). Appeared.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1과 동일한 지르코늄 함량 12,250 mg/L, 하프늄 함량 270 mg/L, 질산농도 8 몰의 수용액 1 리터를 차아인산나트륨을 첨가하지 않은 상태로 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate) 1 리터와 함께 반응조에 넣고 온도를 섭씨 60도씨 까지 올렸다. 상기 온도가 도달한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 교반기로 수용액과 TEHP를 격렬하게 교반하면서 1 시간 동안 지르코늄을 추출하였다. 상기 추출이 끝나면 정치시켜 수용액과 TEHP를 각각 분리하였다. 한편, TEHP에 추출된 지르코늄과 하프늄은 물과 TEHP의 부피비를 1 : 1 로 하여 역추출하였다. 상기 역추출이 끝나고 난 물을 채취하여 지르코늄 및 하프늄 함량을 ICP Spectrophotometer(제조사: Thermojarrell Ash, 모델명: Polyscan 61E)를 사용하여 분석한 결과 각각 8,160 mg/L 및 21 mg/L 인 것으로 나타났다. 따라서, 최종 지르코늄 회수율은 66.6%(=8,160/12,250)에 그치고, 지르코늄중의 하프늄 함량은 2,567 ppm(=21/(8,160+21))로써 실시예 1 의 결과와 비교하여 볼 때 하프늄 제거율이 상당히 저조한 것으로 나타났다.
1 liter of an aqueous solution of 12,250 mg / L of zirconium content, 270 mg / L of hafnium content and 8 mol of nitrate, and 1 liter of Tris (2-ethylhexyl) phosphate (TEHP) without sodium hypophosphite Into the reactor together, the temperature was raised to 60 degrees Celsius. After the temperature was reached, zirconium was extracted for 1 hour while vigorously stirring the aqueous solution and TEHP with a stirrer in the same manner as in Example 1. After the extraction, the mixture was left to stand and the aqueous solution and TEHP were separated. On the other hand, zirconium and hafnium extracted in TEHP were back extracted with a volume ratio of water and TEHP of 1: 1. After the back extraction was completed, zirconium and hafnium contents were collected and analyzed using an ICP Spectrophotometer (manufacturer: Thermojarrell Ash, model name: Polyscan 61E), and were found to be 8,160 mg / L and 21 mg / L, respectively. Thus, the final zirconium recovery was only 66.6% (= 8,160 / 12,250), and the hafnium content in the zirconium was 2,567 ppm (= 21 / (8,160 + 21)). It was found to be poor.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 2와 동일한 지르코늄 함량 12,250 mg/L, 하프늄 함량 270 mg/L, 질산농도 10 몰의 수용액 1 리터를 차아인산나트륨을 첨가하지 않은 상태로 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate) 1 리터와 함께 반응조에 넣고 온도를 섭씨 90도씨 까지 올렸다. 상기 온도가 도달한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 교반기로 수용액과 TEHP를 격렬하게 교반하면서 1 시간 동안 지르코늄을 추출하였다. 상기 추출이 끝나면 정치시켜 수용액과 TEHP를 각각 분리하였다. 한편, TEHP에 추출된 지르코늄과 하프늄은 물과 TEHP의 부피비를 1 : 1 로 하여 역추출하였다. 상기 역추출이 끝나고 난 물을 채취하여 지르코늄 및 하프늄 함량을 ICP Spectrophotometer(제조사: Thermojarrell Ash, 모델명: Polyscan 61E)를 사용하여 분석한 결과 각각 8,350 mg/L 및 23 mg/L 인 것으로 나타났다. 따라서, 최종 지르코늄 회수율은 68.2%(=8,350/12,250)에 그치고, 지르코늄중의 하프늄 함량은 2,747 ppm(=23/(8,350+23))로써 실시예 2의 결과와 비교하여 볼 때 하프늄 제거율이 상당히 저조한 것으로 나타났다.
1 liter of an aqueous solution of 12,250 mg / L of zirconium content, 270 mg / L of hafnium content and 10 mol of nitrate concentration, which is the same as that of Example 2, was added to 1 liter of tris (2-ethylhexyl) phosphate (TEHP) without sodium hypophosphite. Into the reactor together, the temperature was raised to 90 degrees Celsius. After the temperature was reached, zirconium was extracted for 1 hour while vigorously stirring the aqueous solution and TEHP with a stirrer in the same manner as in Example 1. After the extraction, the mixture was left to stand and the aqueous solution and TEHP were separated. On the other hand, zirconium and hafnium extracted in TEHP were back extracted with a volume ratio of water and TEHP of 1: 1. After the back extraction was completed, the zirconium and hafnium contents were collected and analyzed using an ICP Spectrophotometer (manufacturer: Thermojarrell Ash, model name: Polyscan 61E), and were found to be 8,350 mg / L and 23 mg / L, respectively. Thus, the final zirconium recovery was only 68.2% (= 8,350 / 12,250), and the hafnium content in zirconium was 2,747 ppm (= 23 / (8,350 + 23)), which is significantly lower than that of Example 2 It was found to be poor.

Claims (9)

지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf)을 포함하는 수용액에 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가하는 단계, 및
상기 수용액에 추출제를 첨가하고 지르코늄을 용매추출하는 단계를 포함하는 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
Zirconium (Zr) and hafnium aqueous solution of hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) in the containing (Hf) adding the ion, and
Separation method of zirconium (Zr) and hafnium (Hf) comprising the step of adding an extractant to the aqueous solution and zirconium solvent extraction.
제1항에 있어서, 상기 차아인산(Hypophosphite, H2PO2 -) 이온을 첨가하기 전에, 지르코늄과 하프늄을 포함하는 수용액에 질산을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법
2. The method of claim 1, wherein hypophosphorous acid (Hypophosphite, H 2 PO 2 - ) prior to the ion added, zirconium (Zr) and hafnium comprising the step of adding nitric acid to an aqueous solution containing zirconium and hafnium (Hf ) Separation method
제2항에 있어서, 상기 수용액 중의 질산 농도가 8 10 몰/L이 되도록 하는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method of separating zirconium (Zr) and hafnium (Hf) according to claim 2, wherein the concentration of nitric acid in the aqueous solution is 8 10 mol / L.
제1항에 있어서, 상기 차아인산 이온이 수용액 중 지르코늄과 하프늄의 총함량 대비 몰비로 1.2 2 배 첨가되는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
2. The method of claim 1, wherein the hypophosphite ion is added at a molar ratio of 1.2 to the total content of zirconium and hafnium in an aqueous solution.
제1항에 있어서, 상기 차아인산 이온은 차아인산나트륨 또는 차아인산칼륨을 이용하여 첨가되는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method for separating zirconium (Zr) and hafnium (Hf) according to claim 1, wherein the hypophosphite ion is added using sodium hypophosphite or potassium hypophosphite.
제1항에 있어서, 상기 추출제는 TEHP(Tris(2-ethylhexyl) phosphate)인 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method of claim 1, wherein the extracting agent is TEHP (Tris (2-ethylhexyl) phosphate) is separation method of zirconium (Zr) and hafnium (Hf).
제1항에 있어서, 상기 용매추출시 온도를 섭씨 60 ~ 90도씨 범위로 유지하는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method of claim 1, wherein zirconium (Zr) and hafnium (Hf) to maintain the temperature during the solvent extraction in the range of 60 to 90 degrees Celsius.
제1항에 있어서, 상기 용매추출 이후에, 상기 수용액과 추출제를 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method of claim 1, further comprising, after the solvent extraction, separating the aqueous solution and the extractant.
제8항에 있어서, 상기 분리된 추출제 중의 지르코늄을 물로 역추출하는 단계를 더 포함하는 것인 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)의 분리 방법.
The method of claim 8, further comprising back-extracting zirconium in the separated extractant with water.
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