RU2457265C2 - Method of purifying zirconium from hafnium - Google Patents
Method of purifying zirconium from hafnium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457265C2 RU2457265C2 RU2010106946/02A RU2010106946A RU2457265C2 RU 2457265 C2 RU2457265 C2 RU 2457265C2 RU 2010106946/02 A RU2010106946/02 A RU 2010106946/02A RU 2010106946 A RU2010106946 A RU 2010106946A RU 2457265 C2 RU2457265 C2 RU 2457265C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hafnium
- zirconium
- layer
- tetrafluoride
- dioxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии получения ядерно-чистого циркония, конкретно к технологии очистки циркония от гафния, и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях и в атомной промышленности.The invention relates to a chemical technology for producing nuclear-pure zirconium, specifically to a technology for purifying zirconium from hafnium, and can be used in ore processing plants and in the nuclear industry.
Проблема очистки циркония от гафния осложнена тем, что химические свойства их схожи из-за сходства в строении атомов. Для их разделения применяют сложную многоступенчатую очистку: кристаллизацию, ионный обмен, многократное осаждение, экстракцию.The problem of purification of zirconium from hafnium is complicated by the fact that their chemical properties are similar due to the similarity in the structure of atoms. For their separation, complex multistage purification is used: crystallization, ion exchange, multiple precipitation, extraction.
Известен способ очистки циркония от гафния из азотнокислого раствора экстракцией циркония трибутилфосфатом в инертном разбавителе при концентрации гафния в водной фазе [Большаков К.А. и др. Технология редких и рассеянных элементов. М.: Высшая школа, 1969. т.2, с.475].A known method of purification of zirconium from hafnium from a nitric acid solution by extraction of zirconium with tributyl phosphate in an inert diluent at a concentration of hafnium in the aqueous phase [K. Bolshakov et al. Technology of rare and trace elements. M .: Higher school, 1969. t.2, p.475].
Этому способу, как и другим вариантам экстракционного метода, свойственны высокая стоимость экстрагентов и пожароопасность производства, необходимость использования множества механических и пневматических устройств. Кроме того, очистка циркония от гафния экстракционным методом плохо сочетается с процессами вскрытия циркона и получением чистого металла восстановлением из его тетрафторида.This method, as well as other versions of the extraction method, is characterized by the high cost of extractants and the fire hazard of production, the need to use many mechanical and pneumatic devices. In addition, the purification of zirconium from hafnium by the extraction method is poorly combined with the processes of opening zircon and obtaining pure metal by reduction from its tetrafluoride.
Другим способом очистки циркония от гафния может быть сублимационно-десублимационный метод [Ожерельев, О.А. Сублимационная очистка фторидов циркония, гафния, титана [Текст] / О.А.Ожерельев. - Новосибирск: Наука, 2005. - 135 с.. - Библиогр.: 131-134. - 500 экз. - ISBN 5-02-032459-0, с.47]. Недостатком метода является низкий коэффициент очистки (разделения), в результате чего для получения тетрафторида циркония с содержанием гафния 0,02 мас.%, даже при оптимальных температуре и давлении процесса, необходимо провести 6 ступеней очистки.Another method of purification of zirconium from hafnium can be the sublimation-sublimation method [Ozherelyev, O.A. Sublimation purification of fluorides of zirconium, hafnium, titanium [Text] / OA Ozherelyev. - Novosibirsk: Nauka, 2005 .-- 135 p. - Bibliography: 131-134. - 500 copies. - ISBN 5-02-032459-0, p. 47]. The disadvantage of this method is the low coefficient of purification (separation), as a result of which 6 purification steps are necessary to obtain zirconium tetrafluoride with a hafnium content of 0.02 wt.%, Even at the optimum temperature and pressure of the process.
Задачей изобретения является создание способа очистки циркония от гафния за одну ступень при отсутствии технологических отходов с использованием минимального количества оборудования.The objective of the invention is to provide a method for cleaning zirconium from hafnium in one step in the absence of technological waste using a minimum amount of equipment.
Поставленная задача достигается тем, что способ очистки циркония от гафния предусматривает сублимацию исходного тетрафторида циркония (ТФЦ), содержащего тетрафторид гафния (ТФГ), и десублимацию образующихся паров, причем пары фторидов перед десублимацией пропускают над или через слой диоксида циркония, содержащего 0,02-0,03 мас.% гафния, при этом высота слоя при пропускании через слой диоксида циркония составляет 140-150 мм, а при пропускании над слоем диоксида циркония длина слоя составляет 1950-2100 мм.This object is achieved in that the method of purification of zirconium from hafnium involves the sublimation of the initial zirconium tetrafluoride (TFC) containing hafnium tetrafluoride (TFH), and the desublimation of the formed vapor, with fluoride pairs being passed over or through a layer of zirconium dioxide containing 0.02- 0.03 wt.% Hafnium, while the layer height when passing through a layer of zirconium dioxide is 140-150 mm, and when passing over a layer of zirconium dioxide the length of the layer is 1950-2100 mm.
Сущность изобретения в следующем.The invention is as follows.
Тетрафторид гафния способен вступать в обменную реакцию с диоксидом цирконияHafnium tetrafluoride is able to enter into an exchange reaction with zirconium dioxide
Расчеты показывают, что изменение энергии Гиббса в интервале температур (700-1300) K, то есть при температурах сублимации ТФЦ и ТФГ имеет отрицательные значения.Calculations show that the change in Gibbs energy in the temperature range (700–1300) K, that is, at sublimation temperatures of TFC and TGF, has negative values.
Кроме реакции (1) в системе могут протекать реакцииIn addition to reaction (1), reactions can occur in the system
Твердая фаза, образующаяся по реакции (2), начинает выделять парообразный тетрафторид циркония при температуре 1023 K. Аналогично ведут себя оксофториды гафния, образующиеся по реакции (3). Исходя из этого следует, что при температурах выше 1023 K диоксид циркония будет селективно взаимодействовать с тетрафторидом гафния. При этом гафний будет концентрироваться в твердой фазе (в диоксиде циркония), а цирконий - в паровой фазе, обедненной по гафнию. Эти предположения были проверены экспериментально. В корпусе одного аппарата при условиях (давление и температура), обеспечивающих сублимацию тетрафторида циркония, содержащего тетрафторид гафния, смесь их паров пропускали через слой диоксида циркония. Пары обогащались по тетрафториду циркония согласно уравнению (1) и десублимировались на охлаждаемой поверхности конденсатора. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.The solid phase formed by reaction (2) begins to liberate vaporous zirconium tetrafluoride at a temperature of 1023 K. The hafnium oxofluorides formed by reaction (3) behave similarly. Based on this, it follows that at temperatures above 1023 K zirconia will selectively interact with hafnium tetrafluoride. In this case, hafnium will be concentrated in the solid phase (in zirconium dioxide), and zirconium will be concentrated in the vapor phase depleted in hafnium. These assumptions were verified experimentally. In the casing of one apparatus under conditions (pressure and temperature) providing sublimation of zirconium tetrafluoride containing hafnium tetrafluoride, a mixture of their vapors was passed through a layer of zirconium dioxide. Vapors were enriched in zirconium tetrafluoride according to equation (1) and desublimated on the cooled surface of the condenser. The experimental results are shown in table 1.
Эксперименты показали, что эффективный коэффициент очистки (разделения) выше при прохождении смеси паров через слой диоксида циркония по сравнению с этой величиной для простой сублимации. Кроме того, с увеличением высоты слоя диоксида циркония эффективность разделения тетрафторидов циркония и гафния возрастает.The experiments showed that the effective coefficient of purification (separation) is higher when passing a mixture of vapors through a layer of zirconium dioxide compared with this value for simple sublimation. In addition, with increasing zirconia layer height, the separation efficiency of zirconium and hafnium tetrafluorides increases.
С целью получения данным способом тетрафторида циркония, соответствующего техническим условиям (содержание гафния не более 0,02%), была выполнена серия опытов, заключающаяся в многократном пропускании пара одного и того же образца ТФЦ через слой и над слоем диоксида циркония при температуре 1073 K. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.In order to obtain zirconium tetrafluoride that meets the technical specifications (hafnium content of not more than 0.02%) by this method, a series of experiments was carried out consisting in the multiple passage of steam of the same TFC sample through a layer and above a zirconia layer at a temperature of 1073 K. The experimental results are shown in table 2.
Эксперименты показали, что при использовании диоксида циркония с меньшим содержанием гафния содержание гафния в десублимате также снижается. Тетрафторид циркония с концентрацией гафния 0,02%, соответствующий техническим условиям, получен при использовании диоксида циркония, содержащего 0,02-0,03 мас.%. гафния. В зависимости от организации процесса для получения ядерно-чистого тетрафторида циркония его пары, изначально содержащие до 2% гафния, необходимо пропустить или через слой диоксида циркония высотой 140-150 мм или над слоем диоксида циркония длиной до 2100 мм.Experiments have shown that when using zirconia with a lower hafnium content, the hafnium content in desublimate also decreases. Zirconium tetrafluoride with a hafnium concentration of 0.02%, corresponding to the technical conditions, was obtained using zirconia containing 0.02-0.03 wt.%. hafnium. Depending on the organization of the process, to obtain nuclear-grade zirconium tetrafluoride, its vapors, initially containing up to 2% hafnium, must be passed either through a layer of zirconium dioxide 140-150 mm high or above a layer of zirconium dioxide up to 2100 mm long.
Таким образом, предлагаемый способ очистки циркония от гафния позволяет проводить процесс очистки за одну ступень в одном аппарате. Сам процесс является безотходным, так как образующийся в результате реакции (1) диоксид гафния является промежуточным продуктом для получения металлического гафния.Thus, the proposed method of purification of zirconium from hafnium allows the purification process to be performed in one step in one apparatus. The process itself is waste-free, since hafnium dioxide formed as a result of reaction (1) is an intermediate product for the production of hafnium metal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106946/02A RU2457265C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method of purifying zirconium from hafnium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106946/02A RU2457265C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method of purifying zirconium from hafnium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010106946A RU2010106946A (en) | 2011-08-27 |
RU2457265C2 true RU2457265C2 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=44756413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010106946/02A RU2457265C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method of purifying zirconium from hafnium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457265C2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2512726C2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-04-10 | Игорь Юрьевич Русаков | Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures |
DE102012015297A1 (en) | 2012-07-27 | 2014-05-15 | MSDT Corporation Pte. Ltd. | Processing mineral raw materials, comprises e.g. preparing an aqueous suspension of raw material, optionally mixing a chemical activator, and processing the suspension through energy application, preferably by injecting a gas |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0123634A1 (en) * | 1983-03-24 | 1984-10-31 | CEZUS Compagnie Européenne du Zirconium | Process for separating zirconium tetrachloride from hafnium tetrachloride by extractive distillation for the removal of the aluminium introduced by the solvent |
US5176878A (en) * | 1989-05-23 | 1993-01-05 | Teledyne Industries, Inc. | Zirconium-hafnium separation process |
RU2027673C1 (en) * | 1992-03-18 | 1995-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of separation of zirconium from iron |
EA200700825A1 (en) * | 2004-10-11 | 2007-08-31 | Компани Еропеен Дю Зиркониум - Сезюс | The method of separation of zirconium and hafnium |
-
2010
- 2010-02-24 RU RU2010106946/02A patent/RU2457265C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0123634A1 (en) * | 1983-03-24 | 1984-10-31 | CEZUS Compagnie Européenne du Zirconium | Process for separating zirconium tetrachloride from hafnium tetrachloride by extractive distillation for the removal of the aluminium introduced by the solvent |
US5176878A (en) * | 1989-05-23 | 1993-01-05 | Teledyne Industries, Inc. | Zirconium-hafnium separation process |
RU2027673C1 (en) * | 1992-03-18 | 1995-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of separation of zirconium from iron |
EA200700825A1 (en) * | 2004-10-11 | 2007-08-31 | Компани Еропеен Дю Зиркониум - Сезюс | The method of separation of zirconium and hafnium |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ОЖЕРЕЛЬЕВ О.А. Сублимационная очистка фторидов циркония, гафния, титана. - Новосибирск: Наука, 2005, с.131-134. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010106946A (en) | 2011-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2021204689B2 (en) | Methods for treating lithium-containing materials | |
KR101957705B1 (en) | Manufacturing method of titania from scr catalyst | |
CA3062417A1 (en) | Processes and systems for recovering methanesulfonic acid in purified form | |
JP2008115063A (en) | High purity hafnium material and method of manufacturing the material by using solvent extraction method | |
CN102452700A (en) | Treatment method and system of water-based oil-containing solution | |
RU2457265C2 (en) | Method of purifying zirconium from hafnium | |
JP3950968B2 (en) | Method for separating and recovering Y and Eu | |
US20150122744A1 (en) | Method for purification of spent sulfuric acid from titanium dioxide rutile industry | |
EP2853515A1 (en) | A system and process for water treatment | |
JP2009298647A (en) | Nickel oxide and production method of the same | |
WO2014106667A3 (en) | Method for the solvolysis of aqueous organic suspensions and solutions to form concentrated, aqueous, black-liquor-like and/or salt-like solutions of organic compounds | |
CN103072962B (en) | Preparation method of electronic grade nitric acid | |
JP5393702B2 (en) | Method for separating glyoxylic acid from an aqueous reaction medium containing glyoxylic acid and hydrochloric acid | |
WO2015159893A1 (en) | Method for manufacturing fatty acid chloride and fatty acid chloride | |
JP7040512B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing system for purified hydrogen peroxide solution | |
JP2009096792A (en) | Method for purifying dimethylsulfoxide | |
RU2458006C2 (en) | Method of producing high-purity synthetic silicon dioxide | |
JP2016188176A (en) | Separation, enrichment, and/or recovery method of phenol, and system thereof | |
CN103991885B (en) | A kind of medical preparation process of magnesia | |
US9364794B2 (en) | Method to remove carbonate from a caustic scrubber waste stream | |
RU2512726C2 (en) | Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures | |
JP2010120815A (en) | Method for recovering ammonium nitrate from waste water | |
RU2578319C1 (en) | Method of extracting carbon nanoparticles from process waste carbon-containing material | |
EP3793947A1 (en) | A process to recycle water condensate from co2 off gas stream | |
Savkilioglu et al. | The Control of Fluoride Concentration in ETİ Alüminyum Bayer Refinery Liquor |