RU2689466C1 - Способ извлечения америция - Google Patents

Способ извлечения америция Download PDF

Info

Publication number
RU2689466C1
RU2689466C1 RU2018132519A RU2018132519A RU2689466C1 RU 2689466 C1 RU2689466 C1 RU 2689466C1 RU 2018132519 A RU2018132519 A RU 2018132519A RU 2018132519 A RU2018132519 A RU 2018132519A RU 2689466 C1 RU2689466 C1 RU 2689466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
americium
extraction
solution
carried out
stage
Prior art date
Application number
RU2018132519A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Александрович Меркулов
Владимир Николаевич Алексеенко
Антон Сергеевич Дьяченко
Денис Валерьевич Тихомиров
Евгения Сергеевна Скурыдина
Владимир Иванович Волк
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно - Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно - Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно - Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк")
Priority to RU2018132519A priority Critical patent/RU2689466C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2689466C1 publication Critical patent/RU2689466C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу извлечения америция из рафинатов от экстракционной переработки плутонийсодержащих азотнокислых растворов, проводимой с целью переочистки плутония. Способ включает подготовку растворов к экстракции, использование фосфиноксида разнорадикального (ФОР) в качестве экстрагента и реэкстракцию америция. Азотнокислый раствор, содержащий америций, нейтрализуют до остаточного содержания кислоты, отвечающего интервалу значений рН=1,5-2,5. Нейтрализацию проводят в две стадии. На первой стадии используют щелочной реагент, предпочтительно гидроксид или карбонат натрия с окончанием первой стадии при достижении рН=0,8-1,0. На второй стадии используют буферный реагент, предпочтительно аминоуксусную кислоту (глицин) в количестве, обеспечивающем в нейтрализованном растворе интервал значений рН=1,5-2,5. Из подготовленного раствора экстрагируют америций раствором ФОР в инертном разбавителе с последующей реэкстракцией америция из органической фазы. Операции экстракции и реэкстракции осуществляют в массообменных сепараторах при прямоточном движении фаз в сепарирующем слое. Техническим результатом является повышение извлечения и концентрирования америция. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к радиохимическим технологиям, в частности, к извлечению америция из рафинатов от экстракционной переработки плутонийсодержащих азотнокислых растворов, проводимой с целью переочистки плутония.
Известно, что америций хорошо экстрагируется неразбавленным трибутилфосфатом из растворов, содержащих значительное количество азотнокислых солей - высаливателей, предпочтительно нитрата алюминия (Землянухин В.И., Савоскина Г.П., Пушленков М.Ф. Радиохимия, 1961, т. 3, в. 4, с. 411). Однако, такой способ неудобен для применения в технологическом процессе (высокая вязкость экстрагента, проблемы утилизации водного раствора).
Более технологичным является способ извлечения америция из отходов химико-металлургического производства, включающий растворение отходов, экстракцию америция из полученного раствора твердым экстрагентом на основе фосфиноксида разнорадикального (ТВЭКС-ФОР), промывку экстракта, реэкстракцию америция и оксалатное осаждение америция из реэкстракта (патент РФ №2 508 413, опубл. 27.02.2014 г., бюл. №6). ТВЭКС-ФОР, получаемый сополимеризацией стирола и дивинилбензола в присутствии экстрагента (ФОР), имеет фактуру ионита, что позволяет использовать твердый экстрагент без применения экстракционного оборудования; в простейшем случае извлечение америция осуществляют при одноразовом контакте твердого экстрагента с водным раствором при выбранном соотношении фаз.
По решаемой задаче способ наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа.
При анализе выполнения процесса извлечения америция по способу-прототипу выявлены недостатки способа:
- процесс извлечения и концентрирования с применением твердого экстрагента является периодическим, следовательно, длительным и малопроизводительным;
- на всех стадиях работы ТВЭКС-ФОР происходит вымывание экстрагента из полимерной матрицы, что приводит к нестабильности технологических показателей и сокращению технологического ресурса ТВЭКСа;
- при извлечении америция из кислого водного раствора степень концентрирования америция невысокая, коэффициент распределения америция на стадии экстракции - менее 102.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение извлечения и концентрирования америция в непрерывном и стабилизированном экстракционном процессе.
Указанный технический результат достигается в способе извлечения америция из азотнокислых растворов, включающем подготовку растворов к экстракции, использование фосфиноксида разнорадикального в качестве экстрагента и реэкстракцию америция, отличающемся тем, что азотнокислый раствор, содержащий америций, нейтрализуют до остаточного содержания кислоты, отвечающего интервалу значений рН=1,5-2,5. Нейтрализацию проводят в две стадии. На первой стадии используют щелочной реагент, предпочтительно гидроксид или карбонат натрия с окончанием первой стадии при достижении рН=0,8-1,0. На второй стадии используют буферный реагент, предпочтительно аминоуксусную кислоту (глицин) в количестве, обеспечивающем интервал значений рН=1,5-2,5 в нейтрализованном растворе. Из подготовленного раствора экстрагируют америций раствором ФОР в инертном разбавителе с последующей реэкстракцией америция из органической фазы, при этом операции экстракции и реэкстракции осуществляют в массообменных сепараторах при прямоточном движении фаз в сепарирующем слое.
В качестве экстрагента используют раствор ФОР с концентрацией 35-45 об.% в инертном разбавителе.
Извлечение америция осуществляют при соотношении потоков органической (О) и водной (В) фаз на операции экстракции O:В=1:(15-25) и на операции реэкстракции O:В=(15-25): 1.
Нейтрализация азотнокислого раствора до приведенного выше интервала значений рН позволяет реализовать максимальные значения коэффициентов распределения америция для системы ФОР-НNO3-NаNO)3, а проведение нейтрализации в две стадии с применением на второй стадии буферного реагента делает операцию нейтрализации технологически устойчивой, исключающей ошибки при дозировке реагентов с переходом в щелочную область.
Использование ФОР в виде раствора в инертном разбавителе позволяет вести процесс извлечения америция в непрерывном режиме, а использование массообменных сепараторов позволяет проводить операции экстракции и реэкстракции при соотношении потоков фаз, недоступном для других экстракторов (В.И. Волк, С.Н. Веселов, А.А. Жеребцов, В.Н. Рубисов. Радиохимия, 2010, т. 52, в. 5, с. 428).
Выбранный концентрационный интервал, 35-45 об.% ФОР в разбавителе, обеспечивает высокие значения коэффициента распределения америция при сохранении приемлемых гидродинамических показателей (плотность 40% ФОР в декане -0,8 г/см3, вязкость -3,7 сСт).
Пример выполнения. Предлагаемый способ был проверен при извлечении америция из раствора следующего состава: HNO3 - 2,3 моль/л, Am - 35 мг/л, Рu - 15 мг/л. Такой состав типичен для рафинатов экстракционной переочистки плутония.
Для подготовки раствора к экстракции использовали раствор гидроксида натрия с концентрацией NaOH 19 моль/л и раствор глицина с концентрацией H2NCH2COOH 5 моль/л. Первую стадию нейтрализации проводили при подаче раствора щелочи под зеркало раствора при интенсивном перемешивании и завершали при рН=0,85, вторую стадию - в таких же условиях и завершали при рН=2,1. Суммарное увеличение объема раствора за две стадии составило 7,3%, состав откорректированного раствора (потока питания для экстракционной переработки): NaNO3 - 2,14 моль/л, рН - 2,1, Am - 32,6 мг/л, Рu - 14 мг/л.
Для экстракционной переработки использовали два сепаратора с верхней камерой разделения фаз. Сепарирующий слой каждого был сформирован металлосферическим порошком из нержавеющей стали, диаметр зерен 0,4-0,6 мм. Внутренний диаметр зоны загрузки сепарирующего слоя первого сепаратора (экстракция америция) - 5 см, второго (реэкстракция америция) - 1,2 см, высота загрузки в каждом сепараторе - 50 см.
Экстрагент - 40 об. % ФОР в декане, реэкстрагент - 5% раствор карбоната аммония с добавкой 5 г/л диэтилентриаминпентауксусной кислоты.
Экстракционную переработку осуществляли следующим образом. Экстрагент и поток питания совместно подавали на входное сечение первого сепаратора. Расход водного потока 4,67 л/час, органического потока 0,23 л/час. Из камеры разделения фаз водный поток поступал в сборник рафината, органический поток (экстракт) совместно с реэкстрагентом подавался на входное сечение второго сепаратора, расход реэкстрагента -0,0115 л/час. Транспортировку каждого из потоков через зернистые слои сепараторов осуществляли перистальтическими насосами. Нагрузка по сумме фаз на входное сечение составляла 2,5 м32⋅ч на первом сепараторе и 2,14 м32⋅ч на втором, что оптимально для процесса.
Всего было переработано 20,6 литров потока питания и получено 0,05 л реэкстракта. Периодически, через каждый час, отбирали пробы потоков, выходящих из сепараторов, и анализировали на содержание америция и плутония. Усредненные результаты анализов представлены в таблице.
Figure 00000001
Таким образом, предлагаемый способ, включающий заявляемые условия подготовки азотнокислого раствора америция к экстракции и проведения экстракционного процесса, позволил достичь следующих показателей:
- степень концентрирования америция - 400
- степень извлечения америция - 98%,
что по конечному результату многократно превосходит показатели способа-прототипа. Извлечение америция осуществляется в стабильном непрерывном процессе.
Близкие показатели получены и для плутония, что вполне ожидаемо при использовании мощного экстрагента (фосфиноксида разнорадикального) в заявляемых условиях. Это обстоятельство является дополнительным преимуществом предлагаемого способа, снижающим потери плутония на операции его переочистки. Концентрат америция после корректировки состава (подкисление до 2-3 моль/л свободной азотной кислоты) возвращается отдельной партией на узел переочистки плутония, на котором по известному способу получают раздельно америциевый (рафинат) и плутониевый (реэкстракт) продукты.

Claims (3)

1. Способ извлечения америция из азотнокислых растворов, включающий подготовку растворов к экстракции, экстракцию с использованием фосфиноксида разнорадикального (ФОР) в качестве экстрагента и реэкстракцию америция, отличающийся тем, что азотнокислый раствор, содержащий америций, нейтрализуют до остаточного содержания кислоты, отвечающего интервалу значений рН=1,5-2,5, при этом нейтрализацию проводят в две стадии, на первой стадии используют щелочной реагент, предпочтительно гидроксид или карбонат натрия с окончанием первой стадии при достижении рН=0,8-1,0, на второй стадии используют буферный реагент, предпочтительно аминоуксусную кислоту (глицин), в количестве, обеспечивающем в нейтрализованном растворе интервал значений рН=1,5-2,5, из подготовленного раствора экстрагируют америций раствором ФОР в инертном разбавителе с последующей реэкстракцией америция из органической фазы, при этом экстракцию и реэкстракцию осуществляют в массообменных сепараторах при прямоточном движении фаз в сепарирующем слое.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют раствор ФОР с концентрацией 35-45 об.%.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение америция осуществляют при соотношении потоков органической (О) и водной (В) фаз при экстракции O : В=1:(15-25) и при реэкстракции O : В=(15-25):1.
RU2018132519A 2018-09-11 2018-09-11 Способ извлечения америция RU2689466C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132519A RU2689466C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Способ извлечения америция

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132519A RU2689466C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Способ извлечения америция

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689466C1 true RU2689466C1 (ru) 2019-05-28

Family

ID=67037132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132519A RU2689466C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Способ извлечения америция

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689466C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318893A (en) * 1978-10-11 1982-03-09 Commissariat A L'energie Atomique Process for the separation of americium from curium contained in an aqueous nitric solution
WO2002028778A1 (fr) * 2000-10-05 2002-04-11 Commissariat A L'energie Atomique Procede de coprecipitation d'actinides et procede de preparation d'oxydes mixtes d'actinides
RU2006139856A (ru) * 2006-11-10 2008-05-20 Федеральное государственное унитарное предпри тие"Сибирский химический комбинат" (RU) Способ получения диоксида америция
RU2477758C1 (ru) * 2011-08-17 2013-03-20 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Способ извлечения америция
RU2508413C1 (ru) * 2012-08-31 2014-02-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Способ извлечения америция из отходов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318893A (en) * 1978-10-11 1982-03-09 Commissariat A L'energie Atomique Process for the separation of americium from curium contained in an aqueous nitric solution
WO2002028778A1 (fr) * 2000-10-05 2002-04-11 Commissariat A L'energie Atomique Procede de coprecipitation d'actinides et procede de preparation d'oxydes mixtes d'actinides
RU2006139856A (ru) * 2006-11-10 2008-05-20 Федеральное государственное унитарное предпри тие"Сибирский химический комбинат" (RU) Способ получения диоксида америция
RU2477758C1 (ru) * 2011-08-17 2013-03-20 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Способ извлечения америция
RU2508413C1 (ru) * 2012-08-31 2014-02-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Способ извлечения америция из отходов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106191447B (zh) 一种酸溶液中钪、钛、钒的分步提纯工艺
CN106636692B (zh) 一种重铀酸铵的铀纯化方法
CA3089549C (en) Solvent extraction method
CN105624440B (zh) 一种从稀土溶液中络合沉淀除铝方法
CN102352436A (zh) Purex流程中铀钚分离的方法
CN104561613A (zh) 一种Nd/Sm~Dy/Ho分组分离中钇富铕矿的工艺方法
RU2689466C1 (ru) Способ извлечения америция
CN103570054B (zh) 超低放射性稀土氧化物的制备方法和制备系统
RU2430175C1 (ru) Способ переработки азотнокислого раствора регенерированного урана с очисткой от технеция (варианты)
Govindan et al. Partitioning of uranium and plutonium by acetohydroxamic acid
CN110668479B (zh) 一种制备5n级硫酸镁溶液的方法
RU2578869C1 (ru) Способ переработки монацитового концентрата
CN1029630C (zh) 环烷酸离心萃取稀土矿母液工艺
RU2581327C1 (ru) Способ извлечения скандия из красного шлама производства глинозема
RU2422926C1 (ru) Способ переработки урансодержащих материалов
RU2735085C2 (ru) Способы и системы для снижения содержания примесных металлов в растворе электролита рафинирования
CN106186074B (zh) 一种从含钨的硫磷混酸溶液中制备仲钨酸铵的方法
RU2503732C1 (ru) Способ переработки урансодержащего сырья природного происхождения
CN203568867U (zh) 超低放射性稀土氧化物的制备系统
Mwale et al. Development of effective solvent-extraction process control low cost implementation value-addition to hydrometallurgical copper operations
RU2490210C1 (ru) Способ переработки азотнокислого раствора регенерированного урана с очисткой от технеция
CN108486371A (zh) 一种大理石废浆皂化p507-p204协同萃取体系的方法
US20210155493A1 (en) Methods that purify uranium
CN85102244B (zh) 膦酸酯液-液萃取分离稀土元素
RU2738068C1 (ru) Способ определения содержания трибутилфосфата в органических растворах