RU2228380C2 - Method of recovering palladium from nitric acid solutions - Google Patents
Method of recovering palladium from nitric acid solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228380C2 RU2228380C2 RU2002111606A RU2002111606A RU2228380C2 RU 2228380 C2 RU2228380 C2 RU 2228380C2 RU 2002111606 A RU2002111606 A RU 2002111606A RU 2002111606 A RU2002111606 A RU 2002111606A RU 2228380 C2 RU2228380 C2 RU 2228380C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- palladium
- nitric acid
- solutions
- solution
- acid solutions
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области прикладной радиохимии и может быть использовано для обработки и подготовки к захоронению радиоактивных отходов от переработки облученного топлива атомных электростанций (АЭС).The claimed invention relates to the field of applied radiochemistry and can be used for processing and preparing for the disposal of radioactive waste from the processing of irradiated fuel from nuclear power plants (NPPs).
Помимо использования в радиохимии, предлагаемый способ может найти применение в технологии выделения палладия при его регенерации из различных изделий, например отработавших катализаторов или электротехнических изделий.In addition to use in radiochemistry, the proposed method can find application in the technology of separation of palladium during its regeneration from various products, for example spent catalysts or electrical products.
Высокая стоимость палладия обусловлена его низким содержанием в земной коре (5·10-6%) и сложностью его выделения из руд и последующего рафинирования. Вместе с тем, палладий образуется в топливе АЭС при делении урана с достаточно высоким выходом (накопление изотопов палладия в отработавшем топливе легководных реакторов составляет 0,87 кг/т при выгорании 25 МВт·сут/т и 7-8 кг/т в реакторах на быстрых нейтронах). Таким образом можно ожидать, что отработавшее топливо АЭС может стать в будущем одним из основных источников получения палладия для его промышленного использования.The high cost of palladium is due to its low content in the earth's crust (5 · 10 -6 %) and the difficulty of its separation from ores and subsequent refining. At the same time, palladium is formed in the fuel of nuclear power plants during uranium fission with a rather high yield (the accumulation of palladium isotopes in the spent fuel of light-water reactors is 0.87 kg / t with a burnup of 25 MW · day / t and 7-8 kg / t in reactors at fast neutrons). Thus, it can be expected that the spent fuel of a nuclear power plant may become in the future one of the main sources of palladium for its industrial use.
Палладий является ценным сырьем для изготовления катализаторов в органическом синтезе и для нейтрализаторов отработанных газов автомобилей, может использоваться как аккумулятор водорода и в качестве мембранного материала для разделения его изотопов и т.д. С другой стороны, "реакторный" палладий представляет помеху при остекловывании радиоактивных отходов за счет образования в процессе остекловывания металлической фазы и поэтому перед отверждением ВАО его желательно удалять.Palladium is a valuable raw material for the manufacture of catalysts in organic synthesis and for automobile exhaust gas neutralizers, can be used as a hydrogen accumulator and as a membrane material for the separation of its isotopes, etc. On the other hand, “reactor” palladium interferes with the vitrification of radioactive waste due to the formation of a metallic phase during vitrification, and therefore it is desirable to remove it before solidification of the HLW.
Известно несколько способов выделения палладия из растворов, в том числе с использованием процесса осаждения, однако, как правило, при этом используются хлоридные, фторидные или роданидные растворы. Металлический палладий хорошо растворяется в растворах азотной кислоты, поэтому его выделение из таких растворов путем осаждения в виде металла встречает серьезные трудности.Several methods are known for isolating palladium from solutions, including using the precipitation process, however, as a rule, chloride, fluoride, or thiocyanate solutions are used. Palladium metal is well soluble in nitric acid solutions; therefore, its separation from such solutions by precipitation in the form of a metal meets serious difficulties.
Известны способы осаждения палладия из азотнокислых растворов органическими веществами, но при этом часть реагентов неизбежно останется в растворах, что вызовет затруднения при их дальнейшей переработке.Known methods for the deposition of palladium from nitric acid solutions with organic substances, but some of the reagents will inevitably remain in the solutions, which will cause difficulties in their further processing.
Предложен способ [1] извлечения палладия из высокоактивных отходов, основанный на осаждении комплексных соединений с трихлорстаннатом при одновременном добавлении хлорида цезия или триэтилхлорида аммония. Недостатком данного способа является использование хлорсодержащих реагентов, что затрудняет выбор материалов оборудования при переработке отходов.A method is proposed [1] for the extraction of palladium from high-level waste, based on the precipitation of complex compounds with trichlorostannate with the addition of cesium chloride or ammonium triethyl chloride. The disadvantage of this method is the use of chlorine-containing reagents, which complicates the choice of equipment materials during waste processing.
Известен также способ [2] осаждения платиноидов из водных растворов, заключающийся в том, что в растворы при переработке отработавшего ядерного топлива вводят при нагревании натриевую соль формальдегидсульфоксиловой кислоты и выделившийся осадок платиновых металлов отделяют от раствора.There is also known a method [2] for the deposition of platinoids from aqueous solutions, which consists in introducing the sodium salt of formaldehyde sulfoxyl acid into the solutions during the processing of spent nuclear fuel and the precipitated precipitate of platinum metals is separated from the solution.
Недостатком данного способа является необходимость создания низкой концентрации азотной кислоты (0,01-1,4 моль/л), что в свою очередь приводит к увеличению объема раствора. Кроме того, осаждение необходимо проводить в интервале температур 70-80°С. А главное, этот метод не позволяет выделить палладий в чистом виде, что требует дополнительной операции отделения палладия от других платиновых металлов.The disadvantage of this method is the need to create a low concentration of nitric acid (0.01-1.4 mol / L), which in turn leads to an increase in the volume of the solution. In addition, the deposition must be carried out in the temperature range 70-80 ° C. And most importantly, this method does not allow the isolation of palladium in its pure form, which requires an additional operation of separating palladium from other platinum metals.
Наиболее близким к заявляемому (прототип) является способ извлечения палладия [3], заключающийся в том, что раствор радиоактивных отходов в процессе денитрации обрабатывают муравьиной кислотой, при этом из него осаждаются палладий в виде металла, а также родий и рутений.Closest to the claimed (prototype) is a method of extracting palladium [3], which consists in the fact that the solution of radioactive waste in the process of denitration is treated with formic acid, while palladium in the form of a metal, as well as rhodium and ruthenium are deposited from it.
Недостатком данного способа является необходимость создания нейтральной или слабощелочной среды для достижения полноты осаждения, что в свою очередь приводит к увеличению объема раствора. Кроме того, этот метод не позволяет выделить палладий в чистом виде, что требует дополнительной операции отделения палладия от родия и рутения.The disadvantage of this method is the need to create a neutral or slightly alkaline environment to achieve complete deposition, which in turn leads to an increase in the volume of the solution. In addition, this method does not allow the isolation of palladium in its pure form, which requires an additional operation to separate palladium from rhodium and ruthenium.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа селективного выделения палладия из азотнокислых растворов с техническим результатом - выделение палладия в чистом виде без увеличения объема раствора и дополнительных операций.The objective of the present invention is to develop a method for the selective separation of palladium from nitric acid solutions with the technical result - the isolation of palladium in its pure form without increasing the volume of the solution and additional operations.
Технический результат достигается способом выделения палладия из азотнокислых растворов, включающим введение реагента осадителя и отделение осадка от раствора, при этом согласно изобретению в исходный азотнокислый раствор вводят окислитель или восстановитель, а в качестве реагента осадителя используют монооксид углерода или его комплексное соединение с монохлоридом меди.The technical result is achieved by the method of separating palladium from nitric acid solutions, including introducing a precipitating agent reagent and separating the precipitate from the solution, while according to the invention, an oxidizing agent or a reducing agent is introduced into the initial nitric acid solution, and carbon monoxide or its complex compound with copper monochloride is used as a precipitating agent.
Наиболее эффективными окислителями оказались перманганат калия и пероксид водорода, а восстановителями - гидразин и сульфаминовая кислота. Необходимое количество указанных добавок зависит не от концентрации азотной кислоты (до 4 моль/л), а от количества палладия. Оптимальное соотношение между количеством добавки и содержанием палладия в растворе оказалось: для пермагната калия - 0,5-1,5 г/г; для пероксида водорода - 0,8-2,0 г/г; для гидразина - 0,1-0,3 г/г; для сульфаминовой кислоты - 0,5-2,0 г/г.The most effective oxidizing agents were potassium permanganate and hydrogen peroxide, and the reducing agents were hydrazine and sulfamic acid. The required amount of these additives does not depend on the concentration of nitric acid (up to 4 mol / l), but on the amount of palladium. The optimal ratio between the amount of additive and the palladium content in the solution turned out to be: for potassium permagnate - 0.5-1.5 g / g; for hydrogen peroxide - 0.8-2.0 g / g; for hydrazine - 0.1-0.3 g / g; for sulfamic acid - 0.5-2.0 g / g.
Способ осуществляют следующим образом. В герметичный сосуд, содержащий азотнокислый раствор палладия, предварительно добавляют различные реагенты, способствующие более полному осаждению палладия. Затем в равновесную с раствором газовую фазу вводят СО или в раствор добавляют его комплексное соединение с монохлоридом меди (не менее 1 моля на 1 моль содержащегося в растворе палладия). После этого раствор перемешивают, отделяют выделившийся осадок металлического палладия и проводят анализ концентрации оставшегося в растворе палладия. По результатам анализа исходного и конечного растворов рассчитывают полноту осаждения палладия. Оптимальные условия осаждения палладия из растворов с различной кислотностью приведены в указанных ниже примерах.The method is as follows. In a sealed vessel containing a palladium nitrate solution, various reagents are preliminarily added to facilitate a more complete deposition of palladium. Then, CO is introduced into the gas phase equilibrium with the solution, or its complex compound with copper monochloride is added to the solution (at least 1 mol per 1 mol of palladium contained in the solution). After that, the solution is stirred, the precipitated precipitate of metallic palladium is separated and the concentration of palladium remaining in the solution is analyzed. Based on the analysis of the initial and final solutions, the completeness of the deposition of palladium is calculated. The optimal conditions for the deposition of palladium from solutions with different acidity are given in the following examples.
Пример №1. В герметичные стеклянные сосуды емкостью 50 мл помещают по 25 мл раствора азотнокислого палладия с концентрацией 0,1 и 0,5 г/л (концентрация азотной кислоты 1, 2 и 3 моль/л). Затем через газоотводную трубку откачивают часть воздуха и вводят монооксид углерода из расчета 1 моль на моль палладия. Для улучшения контакта газа с жидкостью сосуды встряхивают в течение 1 часа. Выпавший металлический палладий отфильтровывают и затем в растворе определяют концентрацию оставшегося палладия.Example No. 1. 25 ml palladium nitrate solution with a concentration of 0.1 and 0.5 g / l (nitric acid concentration of 1, 2 and 3 mol / l) is placed in sealed glass vessels with a capacity of 50 ml. Then part of the air is pumped out through the vent pipe and carbon monoxide is introduced at the rate of 1 mol per mole of palladium. To improve the contact of the gas with the liquid, the vessels are shaken for 1 hour. The precipitated metal palladium is filtered off and then the concentration of the remaining palladium is determined in the solution.
По результатам экспериментов из 1 молярного раствора азотной кислоты выделяется 99% палладия в виде металла, а из растворов с содержанием кислоты 2 и 3 моль/л осаждения палладия не происходит.According to the experimental results, 99% of palladium in the form of a metal is isolated from 1 molar nitric acid solution, and palladium precipitation does not occur from solutions with an acid content of 2 and 3 mol / L.
Пример №2. Опыты проводят тем же способом, что и примере №1, за исключением того, что в исходный раствор предварительно вводят добавку окислителя, например пероксида водорода или перманганата калия. При добавлении пероксида водорода в количестве 1,6 г/г Pd в раствор палладия (концентрация 1,5 г/л) в 3 молярной азотной кислоте степень выделения палладия составляет 95-97%, а при введении 0,6 г перманганата калия на 1 г Pd степень выделения составляет более 90%.Example No. 2. The experiments are carried out in the same manner as example No. 1, except that an oxidizing agent, for example, hydrogen peroxide or potassium permanganate, is preliminarily added to the initial solution. When adding hydrogen peroxide in an amount of 1.6 g / g Pd to a solution of palladium (concentration 1.5 g / l) in 3 molar nitric acid, the degree of evolution of palladium is 95-97%, and when 0.6 g of potassium permanganate is added, 1 g Pd the degree of selection is more than 90%.
Пример №3. При тех же условиях проведения опытов была проверена возможность использования в качестве добавки сульфаминовой кислоты. Исследовалась зависимость полноты выделения палладия монооксидом углерода из его растворов с концентрацией 1 г/л в азотной кислоте (от 1 до 4 моль/л) и количества добавленной сульфаминовой кислоты. Было показано, что при соотношении сульфаминовой кислоты и палладия 1,5 г/г степень восстановления составляет 95-98%.Example No. 3. Under the same experimental conditions, the possibility of using sulfamic acid as an additive was tested. We studied the dependence of the completeness of the release of palladium by carbon monoxide from its solutions with a concentration of 1 g / l in nitric acid (from 1 to 4 mol / l) and the amount of sulfamic acid added. It was shown that with a ratio of sulfamic acid and palladium 1.5 g / g, the degree of recovery is 95-98%.
Пример №4. Вместо газообразного монооксида углерода используют его комплексное соединение с монохлоридом меди СuСl·СО·2Н2O. В стеклянные колбы заливают растворы палладия (концентрация 0,1 и 0,5 г/л) в азотной кислоте (концентрация 2-3 моль/л), добавляют сульфаминовую кислоту из расчета 1,5 г на 1 г палладия. Затем в раствор указанного выше состава добавляют комплексное соединение меди - СuСl·СО·2Н2O в количестве 25 мг на 10 мл раствора. После непродолжительной выдержки выпавший осадок палладия отфильтровывают и определяют его остаточное содержание в фильтрате. Во всех опытах полнота выделения палладия составляет 91-99%.Example No. 4. Instead of gaseous carbon monoxide, its complex compound with copper monochloride CuCl · CO · 2H 2 O is used. Palladium solutions (concentration of 0.1 and 0.5 g / l) in nitric acid (concentration of 2-3 mol / l) are poured into glass flasks. , add sulfamic acid at the rate of 1.5 g per 1 g of palladium. Then, a copper complex — CuCl · CO · 2H 2 O in an amount of 25 mg per 10 ml of solution is added to the solution of the above composition. After a short exposure, the precipitated palladium precipitate is filtered off and its residual content in the filtrate is determined. In all experiments, the completeness of the allocation of palladium is 91-99%.
Как было показано в приведенных примерах, при выделении палладия из азотнокислых растворов монооксидом углерода без введения добавок его можно осадить достаточно полно, если концентрация азотной кислоты составляет не более 1 моль/л. При введении в раствор небольших количеств окислителя (пероксид водорода, перманганат калия) или восстановителя (сульфаминовая кислот) палладий практически полностью осаждается как газообразным монооксидом углерода, так и его комплексным соединением с монохлоридом меди даже из 2-4 молярных растворов азотной кислоты.As was shown in the above examples, when palladium is isolated from nitric acid solutions by carbon monoxide without the addition of additives, it can be precipitated completely enough if the concentration of nitric acid is not more than 1 mol / L. When small amounts of an oxidizing agent (hydrogen peroxide, potassium permanganate) or a reducing agent (sulfamic acid) are introduced into the solution, palladium is almost completely precipitated by both gaseous carbon monoxide and its complex compound with copper monochloride even from 2-4 molar nitric acid solutions.
Используемая литератураUsed Books
1. Yuichiro Asano, Tomoo Yamamura, Kunihiko Mizumachi, Yukio Wada. Recovery of noble metals from high-level liquid waste by precipitation method. Proceedings of the International Topical Meeting on Nuclear and Hazardous Waste Management (SPECTRUM’94), August 14-18, 1994, Atlanta, Georgia, USA, V.2, p.836-841.1. Yuichiro Asano, Tomoo Yamamura, Kunihiko Mizumachi, Yukio Wada. Recovery of noble metals from high-level liquid waste by precipitation method. Proceedings of the International Topical Meeting on Nuclear and Hazardous Waste Management (SPECTRUM’94), August 14-18, 1994, Atlanta, Georgia, USA, V.2, p. 836-841.
2. WU, С., LIN, Y., JIANG, L. J. Nucl. Radiochem. 8, 3 (1986), р.147.2. WU, C., LIN, Y., JIANG, L. J. Nucl. Radiochem. 8, 3 (1986), p. 147.
3. Патент RU №2147619, МПК С 22 В 11/00, БИПМ №11, 20.04.2000.3. Patent RU No. 2147619, IPC C 22 V 11/00, BIPM No. 11, 04/20/2000.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111606A RU2228380C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of recovering palladium from nitric acid solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111606A RU2228380C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of recovering palladium from nitric acid solutions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002111606A RU2002111606A (en) | 2003-12-10 |
RU2228380C2 true RU2228380C2 (en) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002111606A RU2228380C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of recovering palladium from nitric acid solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2228380C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639884C1 (en) * | 2017-03-02 | 2017-12-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of palladium extraction from high-active rafinat of extraction cycle of refined nuclear fuel processing (versions) |
RU2762694C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-12-22 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for extraction of rhodium, ruthenium and palladium from nitric acid solutions |
-
2002
- 2002-04-29 RU RU2002111606A patent/RU2228380C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639884C1 (en) * | 2017-03-02 | 2017-12-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of palladium extraction from high-active rafinat of extraction cycle of refined nuclear fuel processing (versions) |
RU2762694C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-12-22 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for extraction of rhodium, ruthenium and palladium from nitric acid solutions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Swain et al. | Separation and recovery of ruthenium: a review | |
US6827837B2 (en) | Method for recovering trace elements from coal | |
KR20090112862A (en) | A process for the recovery of uranium from spent nuclear fuel by using a high alkaline carbonate solution | |
JPH03123896A (en) | Recovery of actinides | |
RU2228380C2 (en) | Method of recovering palladium from nitric acid solutions | |
US3276850A (en) | Method of selectively reducing plutonium values | |
RU2239666C1 (en) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions | |
US3672875A (en) | Extraction of fission product noble metals from spent nuclear fuels | |
JP2887036B2 (en) | Separation and purification method of fission-generated noble metal | |
US4005178A (en) | Method for converting UF5 to UF4 in a molten fluoride salt | |
Govindan et al. | Partitioning of uranium and plutonium by acetohydroxamic acid | |
Laidler | Pyrochemical processing of DOE spent nuclear fuel | |
Flanary et al. | Hot-cell studies of aqueous dissolution processes for irradiated carbide reactor fuels | |
Belyaev | Technological problems of platinum metals in nuclear fuel waste disposal | |
Collins et al. | Chemical process engineering in the transuranium processing plant | |
Navratil | Plutonium and americium processing chemistry and technology | |
Lee et al. | Precipitation characteristics of palladium from a simulated radioactive liquid waste by ascorbic acid | |
RU2077600C1 (en) | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions | |
Blanco et al. | Chemical Development Status Report for Week Ending May 18, 1956 | |
Carroll et al. | The photoactivated reduction of uranium (VI) to uranium (IV) nitrate | |
Schmets et al. | VARIOUS APPROACHES TO DRY REPROCESSING. | |
RU2092918C1 (en) | Method for producing compound for long-time storage of iodine isotope | |
Chow et al. | Molten salt/metal extractions for recovery of transuranic elements | |
Shakhtakhtinskii et al. | ARSENATE METHOD OF IODOMETRIC DETERMINATION OF ZIRCONIUM | |
RU2249632C1 (en) | Tc-ru alloy dissolution method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130430 |