RU2235375C2 - Способ реэкстракции металлов - Google Patents

Способ реэкстракции металлов Download PDF

Info

Publication number
RU2235375C2
RU2235375C2 RU2002117843A RU2002117843A RU2235375C2 RU 2235375 C2 RU2235375 C2 RU 2235375C2 RU 2002117843 A RU2002117843 A RU 2002117843A RU 2002117843 A RU2002117843 A RU 2002117843A RU 2235375 C2 RU2235375 C2 RU 2235375C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
stripping
organic
organic amine
carbonate
Prior art date
Application number
RU2002117843A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002117843A (ru
Inventor
В.Н. Романовский (RU)
В.Н. Романовский
В.А. Бабаин (RU)
В.А. Бабаин
И.В. Смирнов (RU)
И.В. Смирнов
В.М. Есимантовский (RU)
В.М. Есимантовский
Терри А. Тодд (US)
Терри А. ТОДД
Джек Д. Лоу (US)
Джек Д. Лоу
Р. Скотт Хербст (US)
Р. Скотт Хербст
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 RU2002117843A priority Critical patent/RU2235375C2/ru
Priority to US10/602,654 priority patent/US7494630B2/en
Publication of RU2002117843A publication Critical patent/RU2002117843A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2235375C2 publication Critical patent/RU2235375C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
    • C22B60/0252—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
    • C22B60/026—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries liquid-liquid extraction with or without dissolution in organic solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/26—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0295—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining other actinides except plutonium
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области переработки жидких отходов радиохимической промышленности, в частности, к способам утилизации жидких отходов, содержащих цветные металлы. Сущность изобретения: способ реэкстракции металлов заключается в обработке органической фазы водным реэкстрагирующим углекислым раствором. В качестве реэкстрагирующего раствора используют раствор карбоната органического амина с комплексоном с возможностью перегонки полученного реэкстракта и регенерации органического амина. Преимущества способа заключаются в том, что полученные реэкстракты не содержат соли стабильных металлов и в снижении органических соединений в реэкстракте. 3 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к области радиохимической технологии, в особенности к переработке радиоактивных отходов, и может использоваться для экстракционного извлечения цветных металлов.
Экологическая безопасность требует, чтобы долгоживущие радионуклиды были переведены в формы, предотвращающие их попадание в окружающую среду при хранении. Чтобы сократить объем радиоактивных отходов и таким образом сделать их хранение более дешевым, долгоживущие радионуклиды, то есть цезий, стронций и трансурановые элементы (ТУЭ), должны быть отделены от стабильных элементов (натрий, алюминий и т.д.). В зависимости от решаемой проблемы, необходимо выделить все опасные радионуклиды или некоторые из них.
Наиболее широко используемый метод для переработки жидких высокоактивных отходов (ВАО) - жидкостная экстракция. Процесс экстракции состоит из операции экстракции, при которой радионуклиды (актиниды, Cs, Sr и т.д.) переходят из водной в органическую фазу, и стадию реэкстракции, на которой радионуклиды переходят из органической фазы в водную фазу. Полученный реэкстракт (водный раствор, содержащий радионуклид) после этого подвергается остекловыванию. Чтобы уменьшить объем получаемого стекла, концентрация солей в реэкстракте должна быть снижена.
Известен способ реэкстракции урана из органической фазы трибутилфосфат - предельные углеводороды с помощью раствора соды [Goldacker, H. et al.//Kerntechnik, v.l8, p.426 (1976)]. Известен также способ реэкстракции америция с помощью раствора соды и комплексона [P.S. Dhami et al.// Sep.Sci.Technol, v.36(2), p.325-335, (2001)]. Получаемые реэкстракты содержат большие количества натрия.
Известны методы реэкстракции металлов из органических растворов на основе хлорированного дикарболлида кобальта (ХДК) с синергетными добавками [J. Rais, S. Tachimori, P. Selucky and L. Kadlecova. "Synergetic Extraction in Systems with Dicarbollyde and Bidentate Phosphonates". Sep. Sci. Technol. 29 (2), 261-274, 1994; J. Rais and L. Kadlecova "Method of the Extraction Isolation of Tervalent Lanthanides and Actinides from Aqueous Solutions", Czechoslovakian Patent 216101 (November 1984); J. Rais, M. Kyrs, P. Selucky "Method of the Extraction Isolation of Strontium from Aqueous Solutions", Czechoslovakian Patent 224890 (October 1985); J. Rais, M. Kyrs, S. Hermanek "Method of Sr Isolation from Aqueous Solutions", Czechoslovakian Patent 153933 (June 1974)]. В этих способах реэкстракция проводится азотной кислотой или смесями азотной кислоты с такими соединениями, как гидразиннитрат, нитраты аминов (метиламина, диметиламина), диметиламин, триметилфосфат и др. Использование упомянутых способов позволяет проводить реэкстракцию и получить реэкстракты, не содержащие солей стабильных металлов. Однако перечисленные способы приводят к получению реэкстрактов, содержащих значительные количества органических соединений. Эти соединения должны быть предварительно (перед остекловыванием) разрушены добавлением специальных реагентов или нагреванием при повышенной температуре.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ реэкстракции цезия и других радионуклидов из органической фазы раствором гуанидинкарбоната и диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА) [V.N.Romanovskiy, I.V.Smirnov, V.A.Babain, T.A.Todd, J.D.Law, R.S.Herbst and K.N.Brewer "The Universal Solvent Extraction (UNEX) Process I: Development of the UNEX Process Solvent for the Separation of Cesium, Strontium, and the Actinides from Acidic Radioactive Waste", Solvent Extraction and Ion Exchange, 19 (1), pp. 1-21, (2001)] - (прототип). По способу-прототипу для реэкстракции металлов органический раствор 0,08 М ХДК+0,007-0,02 М ПЭГ-400+0,02 М дифенил-N,N-дибутилкарбамоилфосфиноксида (КМФО), содержащего Cs, Sr, Am и Pu, контактируют с раствором 0,5-1,0 М гуанидинкарбоната +0,02-0,04 М ДТПА. В этом случае коэффициенты распределения составляют 0,2-0,3 для Cs и ниже 0,01 для остальных металлов.
Недостатком способа-прототипа является то, что получаемый реэкстракт содержит значительные количества органических соединений - 90-200 г/л гуанидинкарбоната +10-20 г/л ДТПА. Для остекловывания реэкстракт должен быть высушен и карбонат гаунидина разрушен. Процесс разрушения гуанидинкарбоната требует большого количества химических реагентов и (или) проведения окисления при повышенной температуре. Учитывая высокую радиоактивность полученного реэкстракта, проведение этих процессов представляет собой сложную техническую задачу.
Задачей предлагаемого изобретения было найти способ реэкстракции, позволяющий получать реэкстракты, не содержащие солей стабильных металлов, и снизить содержание органических соединений в реэкстракте.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать в качестве реэкстрагирующего раствора раствор карбоната органического амина в смеси с комплексоном. Могут быть использованы амины, образующие азеотропные смеси с водой, такие как метиламин, диметиламин, морфолин, пирролидин и др. Диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА), нитрилотриуксусная кислота (НТА) и другие могут быть использованы как комплексоны.
Концентрация карбоната амина в реэкстрагирующем растворе 0,5-4,0 М, концентрация комплексона 0,005-0,05 М. Реэкстракция проводится контактированием органической фазы, насыщенной металлами, с реэкстрагирующим раствором. Металлы при этом переходят в водную фазу (реэкстракт).
Полученный реэстракт, содержащий карбонат амина, комплексон и реэкстрагированные радионуклиды, может быть упарен. При этом карбонат амина концентрируется в дистиллате и может быть использован повторно. При перегонке в кубе остается только комплексон и реэкстрагированные металлы.
По сравнению с прототипом, предлагаемый способ обепечивает реэкстракцию металлов из органических растворов (экстрагентов) различного состава. Реэкстрагирующий агент (карбонат амина) может быть легко регенерирован перегонкой при атмосферном давлении и использован повторно, т.е. амин практически не расходуется в процессе реэкстракции. Перегонка проходит в слабощелочной среде, что исключает коррозию аппаратуры. Расход органических реагентов снижается в 10-15 раз по сравнению с прототипом, облегчается и, соответственно, удешевляется обращение с реэкстрактом.
Следующие примеры иллюстрируют возможности применения способа
Пример 1
Раствор 0,06 М ХДК, 0,02 М замещенного полиэтиленгликоля - словафол-909, 0,02 М КМФО /Ph2P(O)CH2C(O)N(C4H9)2/ в фенилтрифторметилсульфоне /РhSО2СF3/, содержащий 10-4 М нитраты металлов (Cs, Sr, Eu), помеченные соответствующими радиоизотопами, контактировали с раствором 2 М метиламин карбоната +0,025 М ДТПА в течение 3 мин при 20°С. Была использована стандартная процедура радиометрического определения коэффициентов распределения. Коэффициенты распределения составили 0,15 для Cs и ниже 0,01 для Sr и Eu. После перегонки 90% метиламина было регенерировано.
Пример 2
Раствор 0,06 М ХДК, 0,02 М замещенного полиэтиленгликоля - словафол-909, 0,02 М КМФО /Ph2P(O)CH2C(O)N(C4H9)2/ в метанитробензотрифториде /NО2С6СF3/, содержащий 10-4 М нитраты металлов (Cs, Sr), помеченные соответствующими радиоизотопами, контактировали с раствором 2 М метиламин карбоната + 0,025 М ДТПА в течение 3 мин при 20°С. Была использована стандартная процедура радиометрического определения коэффициентов распределения. Коэффициенты распределения составили 0,15 для Cs и ниже 0,01 для Sr. После перегонки 90% метиламина было регенерировано.
Пример 3
Раствор 0,06 М ХДК в нитробензоле, содержащий 10-4 М нитрата цезия, помеченный цезием -137, контактировали с раствором 2 М пирролидин карбоната + 0,025 М ДТПА в течение 3 мин при 20°С. Была использована стандартная процедура радиометрического определения коэффициентов распределения. Коэффициенты распределения составили 0,12 для Cs. После перегонки 90% пирролидина было регенерировано.
Пример 4
Раствор 0,1 М КМФО /Ph2P(O)CH2C(O)N(C4H9)2/ в фенилтрифторметилсульфоне /PhSO2CF3/, содержащий 10-4 М нитрата европия, помеченный Еu-152, контактировали с раствором 2 М морфолин карбоната +0,025 М ДТПА в течение 3 мин при 20°С. Была использована стандартная процедура радиометрического определения коэффициентов распределения. Коэффициент распределения европия ниже 0,01. После перегонки 90% морфолина было регенерировано.
Пример 5
Раствор 1,1 М фосфиноксида разнорадикального (ФОР) в додекане, содержащий 0,03 М нитрата уранила и следы Аm-241, контактировали с раствором 2 М метиламин карбоната + 0,025 М ДТПА в течение 3 мин при 20°С. Была использована стандартная процедура радиометрического определения коэффициентов распределения. Коэффициент распределения для урана и для америция ниже 0,01. После перегонки 90% метиламина было регенерировано.

Claims (4)

1. Способ реэкстракции металлов, включающий обработку органической фазы водным реэкстрагирующим углекислым раствором, отличающийся тем, что в качестве реэкстрагирующего раствора используют раствор карбоната органического амина с комплексоном с возможностью перегонки полученного реэкстракта и регенерации органического амина.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического амина используют амины, образующие азеотропные смеси с водой, например, метиламин, диметиламин, пирролидин, морфолин, пиридин.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве комплексона используют органические кислоты, например диэтилентриаминпентауксусную кислоту или нитрилотриуксусную кислоту.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что реэкстрагирующий раствор содержит следующие компоненты:
Карбонат органического амина 0,5-4,0 моль/л
Комплексен 0,005-0,05 моль/л
Вода Остальное
RU2002117843A 2002-07-02 2002-07-02 Способ реэкстракции металлов RU2235375C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117843A RU2235375C2 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ реэкстракции металлов
US10/602,654 US7494630B2 (en) 2002-07-02 2003-06-25 Method of stripping metals from organic solvents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117843A RU2235375C2 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ реэкстракции металлов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002117843A RU2002117843A (ru) 2004-01-27
RU2235375C2 true RU2235375C2 (ru) 2004-08-27

Family

ID=33412607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117843A RU2235375C2 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ реэкстракции металлов

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7494630B2 (ru)
RU (1) RU2235375C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473144C1 (ru) * 2011-06-23 2013-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Способ регенерации деградировавшего оборотного экстрагента
RU2499308C2 (ru) * 2012-01-19 2013-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов
RU2545953C2 (ru) * 2013-07-01 2015-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ извлечения молибдена-99 из раствора облученных урановых мишеней
RU2648283C1 (ru) * 2017-01-09 2018-03-23 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Способ регенерации отработанной экстракционной системы на основе органического раствора трибутилфосфата в гексахлорбутадиене (варианты)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8968698B2 (en) 2009-07-07 2015-03-03 Cytec Technology Corp. Processes for recovering metals from aqueous solutions
CN102482731B (zh) * 2009-07-07 2015-06-10 塞特克技术公司 从水溶液中回收金属的方法
JP6688157B2 (ja) * 2016-05-30 2020-04-28 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 放射性廃液の処理装置及び処理方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753900A (en) * 1971-12-03 1973-08-21 M Moore Process for the removal of sulphate from brines
US4285918A (en) * 1980-02-25 1981-08-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Regenerative CO2 absorbent
RU2163403C2 (ru) * 1999-02-23 2001-02-20 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Экстракционная смесь для одновременного выделения радионуклидов из жидких радиоактивных отходов (варианты)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473144C1 (ru) * 2011-06-23 2013-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Способ регенерации деградировавшего оборотного экстрагента
RU2499308C2 (ru) * 2012-01-19 2013-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов
RU2545953C2 (ru) * 2013-07-01 2015-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ извлечения молибдена-99 из раствора облученных урановых мишеней
RU2648283C1 (ru) * 2017-01-09 2018-03-23 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Способ регенерации отработанной экстракционной системы на основе органического раствора трибутилфосфата в гексахлорбутадиене (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002117843A (ru) 2004-01-27
US20070189943A1 (en) 2007-08-16
US7494630B2 (en) 2009-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cuillerdier et al. Diamides as actinide extractants for various waste treatments
JP5457188B2 (ja) 塩析媒体中の溶媒和抽出剤を使用する高度に酸性の水性相からのアクチノイドのプールされた分離
US8753420B2 (en) Method for selectively recovering americium from a nitric aqueous phase
EP0550221A1 (en) Composition and process for decontamination of radioactive materials
KR100387877B1 (ko) 방사성물질을제거하는방법
RU2180868C2 (ru) Способ экстракционного выделения цезия, стронция, технеция, редкоземельных и актинидных элементов из жидких радиоактивных отходов
RU2235375C2 (ru) Способ реэкстракции металлов
US6468445B2 (en) Solvent for the simultaneous recovery of radionuclides from liquid radioactive wastes
Horwitz et al. Behavior of Americium in the Strip Stages of the TRUEX Process
US5510091A (en) Method of separating transplutonium elements from lanthanides in acidic solutions by solvent extraction
RU2366012C2 (ru) Способ переработки облученного ядерного топлива
US3463619A (en) Solvent extraction process for purifying americium and curium
JPS63198897A (ja) ジルコニウムとウラン又はプルトニウムのごとき１種類以上の別の金属と共に有機溶媒中に存在するテクネチウムを分離すべく、特に照射済核燃料の再処理に使用し得る方法
JPS6141994A (ja) 使用ずみ核燃料のための抽出再処理プロセスにおいて有価物質ウランを回収するための方法
Romanovskiy et al. Combined processes for high level radioactive waste separations: UNEX and other extraction processes
JP2007503526A (ja) 三価のキュリウムから三価のアメリシウムを分離する方法
Todd et al. Method of stripping metals from organic solvents
Smirnov et al. Dynamic test of alkaline HLW processing with hydroxycalix [6] arenes based solvent
Carleson et al. Liquid Extraction, Other Liquid Extraction Processes
Thiagarajan et al. Separation of uranium and plutonium from an aqueous solution containing phosphoric, sulfuric, and nitric acids by solvent extraction
Myasoedov et al. Russia and Eastern Europe
Chitnis et al. Partitioning of actinides from high active waste solution of Purex origin counter-current extraction studies using TBP and CMPO
KR20230098285A (ko) 음이온성 방사성핵종의 선택적 제거를 위한 방법
Zaitsev et al. Extraction processes and solvents for recovery of cesium, strontium, rare earth elements, technetium and actinides from liquid radioactive waste
Todd et al. Advanced technologies for the simultaneous separation of cesium and strontium from spent nuclear fuel

Legal Events

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

Effective date: 20160703