RU2720703C1 - Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей - Google Patents
Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720703C1 RU2720703C1 RU2019145013A RU2019145013A RU2720703C1 RU 2720703 C1 RU2720703 C1 RU 2720703C1 RU 2019145013 A RU2019145013 A RU 2019145013A RU 2019145013 A RU2019145013 A RU 2019145013A RU 2720703 C1 RU2720703 C1 RU 2720703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- solution
- impurities
- cobalt
- zinc
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G4/00—Radioactive sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии выделения и очистки препарата радионуклида 63Ni и выделения и очистки никеля из промышленных отходов. Очистка целевого радионуклида от 59Fe, 60Co, 51Cr, 54Mn, 124Sb, 46Sc, 117Sn проводится осаждением указанных примесей при рН=5-6 после изотопного разбавления неактивным кобальтом и окисления последнего персульфатом калия или натрия. Заданное значение рН поддерживают добавлением к раствору нерастворимых карбонатов кальция или бария. Техническим результатом является возможность выделения и очистки больших количеств 63Ni (десятки граммов) от примесей: 59Fe, 60Co, 51Cr, 54Mn, 124Sb, 46Sc, 117Sn, 65Zn из мишеней без внесения дополнительных загрязнений. 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в аналитической химии, технологии выделения и очистки препарата радионуклида 63Ni и выделения и очистки никеля из промышленных отходов.
Известен способ очистки препарата радионуклида 63Ni [Егоров Е.В., Макарова С.Б. Ионный обмен в радиохимии. - М.: Атомиздат, 1971, с. 368.], заключающийся в растворении облученного материала в 12 моль/л соляной кислоте и пропускании полученного раствора через колонку с сильноосновным анионитом Dowex-1. Недостатком способа является невозможность очистки 63Ni от присутствующих в облученном материале радиоактивных изотопов хрома и марганца. Указанный недостаток обусловлен низкими коэффициентами распределения данных элементов на анионите. Другим недостатком способа является использование больших количеств концентрированной соляной кислоты. Растворимость хлорида никеля в 12 моль/л HCl равна 3,7 г/л и для растворения реакторной мишени, содержащей 10 г никеля необходимо 2,7 л раствора HCl. Соответственно, для переработки больших количеств никеля необходимо пропорционально увеличить объем соляной кислоты. Использование соляной кислоты приводит к коррозии дорогостоящего оборудования для работы с радиоактивными веществами.
Другой способ очистки 63Ni заключается в соосаждении примесей с гидроксидом железа (III) и последующем осаждении перхлората гексамминникеля [Андреев О.И., Корнилов А.С, Филимонов В.Т. Способ очистки препарата радионуклида никеля-63, патент РФ №2219133 от 20.12.2003.]. В раствор нитрата никеля (II), содержащего аммиак с концентрацией не менее 4 моль/л, вводят нитрат железа (III) в количестве, соответствующем массовому отношению Fe:Ni=0,01-0,03 и пероксид водорода с концентрацией 0,01-0,1 моль/л. Раствор отделяют от осадка Fe(OH)3. Из фильтрата осаждают 63Ni в виде перхлората гексамминникеля.
Для этого вводят перхлорат натрия или аммония при соотношении молярных концентраций перхлорат-ионов и никеля в интервале 10-20. Отделяют маточный раствор от осадка. Промывают осадок раствором, содержащим аммиак (не менее 4 моль/л), перхлорат-ионы (0,5-2 моль/л) и пероксид водорода 0,01-0,1 моль/л. Осадок растворяют в азотной кислоте с концентрацией 0,5-2 моль/л при молярном соотношении количеств кислоты и никеля 8-10. Из полученного раствора радионуклид 63Ni сорбируют на сильнокислом катионите Dowex-50. Сорбент последовательно промывают водой и раствором соляной кислоты с концентрацией 0,3-0,5 моль/л. Десорбируют 63Ni раствором соляной кислоты с концентрацией 4-6 моль/л. Способ позволяет очистить 63Ni от радиоактивных изотопов кобальта, цезия, бария, европия, церия, рутения, йода, серебра, ниобия, хрома, марганца. Данный способ имеет свои недостатки. Согласно химической формуле перхлората гексамминникеля на 1 моль никеля приходится 6 моль аммиака и при растворении осадка в кислоте образуется, соответственно, 6 моль ионов аммония. При пропускании полученного азотнокислого раствора через колонку с катионообменной смолой типа Dowex-50 происходит сорбция ионов никеля и аммония, а перхлорат-ионы остаются в растворе. Наличие шестикратного избытка ионов аммония приводит к увеличению необходимого количества сорбента и объема колонки. Соответственно, возрастает объем растворов, необходимых для раздельного элюирования катионов аммония и никеля, что является технологически неудобным. Использование соляной кислоты в процессе приводит к коррозии дорогостоящего оборудования для работы с радиоактивными веществами. Перхлорат гексамминникеля является нестабильным, сухая соль взрывается от искры и при нагревании, так же данный осадок имеет большие объемы. Все это ограничивает количество перерабатываемого никеля.
Задачей предлагаемого технического решения является выделение и очистка больших количеств 63Ni (десятки граммов) от примесей; 59Fe, 60Со, 51Cr, 54Mn, 124Sb, 46Sc, 117Sn, 65Zn из мишеней.
Для решения этой задачи в способе выделения 63Ni из облученной мишени и очистки его от примесей включающем растворение облученной мишени, осаждение примесных радионуклидов, отделение осадка от маточного раствора, на первом этапе осаждают радиоактивные изотопы железа, кобальта, хрома, марганца, сурьмы, скандия и олова введением растворимых в воде солей кобальта (II) и персульфата калия или натрия при рН=5÷6, отделяют осадок, на втором этапе осаждают изотоп цинка введением в маточный раствор фторида калия и этилового спирта с корректировкой кислотности разбавленным раствором азотной кислоты, отделяют осадок, промывают осадки соответственно бидистиллированной водой и спиртом, объединяют маточный и промывочные растворы и концентрируют очищенный никель путем осаждения в виде малорастворимого соединения никеля.
При необходимости на втором этапе в маточный раствор вводят дополнительно соли цинка в качестве изотопного носителя для переосаждения фторида цинка.
При введении растворимых в воде солей кобальта и персульфата натрия или калия происходит окисление кобальта (П)до гидроксида кобальта (III).
При окислении солей кобальта (II), используют мольное отношение персульфат ионов к кобальту не менее 15.
При осаждении радиоактивных изотопов железа, кобальта, хрома, марганца, сурьмы, скандия и олова значение рН раствора поддерживают в диапазоне 5÷6 введением карбоната кальция.
Мольное отношение карбоната кальция к персульфату натрия или калия должно быть не менее 2.
Осаждают фторид цинка из водно-спиртового раствора в условиях частичного осаждения фторида никеля, являющегося неизотопным носителем для фторида цинка.
Введение в раствор мишени кобальта в виде Co(NO3)2 и персульфата калия или натрия с последующим его осаждением позволяет соосадить и микрокомпоненты-примеси 59Fe, 60Со, 51Cr, 54Mn, 124Sb, 46Sc, 117Sn.
Осаждение на всех операциях не макрокомпонента - никеля, а микрокомпонентов - примесей позволяет работать с достаточно концентрированными, 50-100 г/л, растворами никеля.
Использование карбоната кальция регулирует рН раствора на уровне 5-6, он практически не растворяется в этих условиях и не вносит дополнительных загрязнений.
Как показали эксперименты при рН=5-6 происходит окисление Co(NO3)2 персульфатом калия (ПКС) и его осаждение в виде Со(ОН)3.
Экспериментально доказано что степень осаждения кобальта зависит от мольного отношения ПСК/Со (рис. 1). Как видно из рисунка максимальная степень осаждения кобальта, равная 99,96%, достигается при мольном отношении ПСК/Со более 13.
Использование карбоната кальция регулирует рН раствора на уровне 5-6, он практически не растворяется в этих условиях и не вносит дополнительных загрязнений.
Экспериментально доказана зависимость величины рН раствора от мольного отношения персульфат калия (ПСК) к карбонату кальция.
Как видно из рис. 2, для поддержания величины рН=5-6, мольное отношение ПСК/СаСО3 должно быть не более 0,5.
Введение в раствор на втором этапе фторида калия и этилового спирта, позволяет осадить Zn. Цинк образует малорастворимый фторид (растворимость составляет 4,47⋅10-4), что делает это соединение удобным для удаления цинка из раствора.
Использование этилового спирта (в качестве высаливателя) приводит к уменьшению растворимости большинства неорганических соединений. Экспериментально получено, что для наиболее полного осаждения фторида цинка и уменьшения соосаждения Ni содержание спирта в растворе должно быть не менее 40% (рис. 3).
Как показывают эксперименты уменьшение растворимости NiF2 в водно-спиртовых растворах может привести к существенным потерям никеля.
При большом избытке никеля возможна конкуренция цинка и никеля за фторид-ион, результатом чего будет снижение степени осаждения цинка и, соответственно, уменьшение фактора очистки никеля от цинка.
При относительно небольшой разнице в растворимостях для удаления цинка из раствора можно использовать частичное осаждение фторида никеля, который будет являться неизотопным носителем для фторида цинка. При большой разнице в растворимостях осаждение фторида цинка проводить с использованием изотопного носителя - нерадиоактивного цинка.
В таблицах 1-2 приведены данные по распределению цинка между фторидным осадком и раствором при осаждении ZnF2 с носителем и без носителя в зависимости от концентраций спирта и исходной концентрации никеля. Распределение цинка оценивалось по фактору очистки никеля от цинка - отношению исходного содержания цинка в никеле к конечному.
Осаждение ZnF2 без носителя. Зависимость степени осаждения NiF2 и степени очистки никеля от цинка от концентрации спирта и исходной концентрации никеля.
Осаждение ZnF2 с носителем. Зависимость фактора очистки никеля от цинка от концентрации спирта. [Zn]=1 г/л, [Ni]=10 г/л.
Из данных таблиц 1-2 видно, что при исходных концентрациях никеля 30-75 г/л выгоднее проводить осаждение без носителя, в этом случае роль неизотопного носителя будет выполнять фторид никеля. Однако, при этом потери никеля могут достигать 15-20%. При исходных концентрациях никеля менее 30 г/л целесообразным является осаждение с носителем - нерадиоактивным цинком (табл. 2). Наиболее эффективным будет последовательное применение описанных методов. После безносительного осаждения образуется фторидный осадок, содержащий 15-20% никеля и весь 65Zn, и маточный раствор, содержащий 80-85% очищенного никеля. Осадок растворяют в азотной кислоте, упаривают до солей, растворяют в воде с получением раствора с концентрацией никеля 10 г/л. К этому раствору добавляют неактивный цинк и проводят осаждение фторида цинка из 30-50% спиртового раствора. Потери никеля в этом случае не будут превышать 12% (табл. 1). Маточный раствор с очищенным никелем присоединяется к первому маточнику. Суммарные потери никеля составляют 2-3%.
Способ поясняется рисунками, где:
рисунок 1 - зависимость степени осаждения кобальта от мольного отношения ПСК/Со;
рисунок 2 - зависимость величины рН от мольного отношения ПСК/СаСО3;
рисунок 3 - Зависимость растворимости NiF2 и ZnF2 от концентрации спирта при рН=5.
К 200 мл разбавленного азотнокислого раствора, полученного растворением облученной мишени 62Ni, добавили нитраты никеля и кобальта до концентрации никеля 75 г/л и кобальта 0,2 г/л соответственно. Раствор упарили до влажных солей, остаток от упаривания растворили в 200 мл бидистиллированной воды. К раствору добавили 5 г карбоната кальция и 2,74 г персульфата калия. Раствор выдержали на кипящей водяной бане в течение 30 мин и охладили до комнатной температуры в течение 3 часов. Осадок отделили от маточного раствора центрифугированием и промыли 2 раза по 50 мл бидистиллированной воды. Промывки присоединили к маточному раствору. К объединенному маточному раствору добавили 95 мл 1,27 моль/л раствора KF с рН=5 (для корректировки кислотности использовали разбавленный раствор азотной кислоты) и 490 мл спирта. Раствор выдержали в течение 20 часов. Осадок отделили от маточного раствора фильтрованием, промыли 2 раза по 100 мл 50% спирта. Промывки присоединили к маточному раствору. Осадок растворили в 100 мл 1 моль/л HNO3, добавили 200 мг цинка в виде нитрата и упарили до влажных солей. Солевой остаток растворили в 200 мл 0,3 моль/л раствора KF с рН=5. Добавили 225 мл спирта, перемешали и выдержали в течение 20 часов. Осадок отделили от маточного раствора фильтрованием, промыли 2 раза по 70 мл 50%) спирта. Промывные растворы присоединили к маточному раствору и смешали с маточным раствором первого осаждения. Объединенный маточный раствор упарили до 300 мл, определили содержание никеля и активность примесных радионуклидов.
Из полученного раствора никель осаждали никеля гидразин-гидратом. Осадок порошка металлического никеля высушили и взвесили. Результаты представлены в таблице 3.
Содержание никеля в объединенном маточном растворе - 14,7 г, вес порошка металлического никеля - 14,4 г, выход никеля составил 96%.
Как видно из данных таблицы 3, фактор очистки от наиболее значимых радионуклидов 60Со, 59Fe, 65Zn, 124Sb составляет не менее 1500, что позволяет за один технологический цикл получить препарат радионуклида 63Ni с суммарной активностью гамма-примесей препарате не более 1⋅10-3% от активности Ni63.
Claims (7)
1. Способ выделения 63Ni из облученной мишени и очистки его от примесей, включающий растворение облученной мишени, осаждение примесных радионуклидов, отделение осадка от маточного раствора, на первом этапе осаждают радиоактивные изотопы железа, кобальта, хрома, марганца, сурьмы, скандия и олова введением в раствор солей кобальта (II) и персульфата калия или натрия при рН=5-6, отделяют осадок, на втором этапе осаждают изотоп цинка введением в маточный раствор фторида калия и этилового спирта с корректировкой кислотности разбавленным раствором азотной кислоты, отделяют осадок, промывают осадки соответственно бидистиллированной водой и спиртом, объединяют маточный и промывочные растворы и концентрируют очищенный никель путем осаждения в виде малорастворимого соединения никеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят растворимые в воде соли кобальта (II).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждают примеси при мольном отношении персульфат ионов к кобальту не менее 15.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят карбонат кальция для поддержания pH раствора в диапазоне 5-6.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что осаждают примеси при мольном отношении карбоната кальция к персульфату натрия или калия не менее 2.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе осаждают примеси фторидом калия из водно-спиртового раствора при содержании спирта в растворе не менее 40.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что переосаждение фторида цинка производится с добавлением солей цинка в качестве изотопного носителя.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145013A RU2720703C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей |
PCT/RU2020/000553 WO2021137721A1 (ru) | 2019-12-30 | 2020-10-19 | СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ Ni-63 ИЗ ОБЛУЧЕННОЙ МИШЕНИ И ОЧИСТКИ ЕГО ОТ ПРИМЕСЕЙ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145013A RU2720703C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720703C1 true RU2720703C1 (ru) | 2020-05-12 |
Family
ID=70735298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145013A RU2720703C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720703C1 (ru) |
WO (1) | WO2021137721A1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2312908C2 (ru) * | 2003-04-02 | 2007-12-20 | Константин Сергеевич Фокин | Способ извлечения цветных, редких и благородных металлов из упорного минерального сырья |
RU2313149C1 (ru) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
CN103069500A (zh) * | 2010-03-10 | 2013-04-24 | 南非核能有限公司 | 生产放射性核素的方法 |
RU2569543C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
RU2629014C2 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Способ получения радионуклида никель-63 |
RU2654535C1 (ru) * | 2017-08-14 | 2018-05-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Способ получения радионуклида никель-63 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5571308A (en) * | 1995-07-17 | 1996-11-05 | Bhp Minerals International Inc. | Method for recovering nickel from high magnesium-containing Ni-Fe-Mg lateritic ore |
RU2219133C1 (ru) * | 2002-04-22 | 2003-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Научно-исследовательский институт атомных реакторов | Способ очистки препарата радионуклида никеля-63 |
RU2328537C2 (ru) * | 2006-05-02 | 2008-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" | Способ осаждения никеля, кобальта и меди селективно от цинка из сульфатных растворов в виде сульфидов |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145013A patent/RU2720703C1/ru active
-
2020
- 2020-10-19 WO PCT/RU2020/000553 patent/WO2021137721A1/ru active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2312908C2 (ru) * | 2003-04-02 | 2007-12-20 | Константин Сергеевич Фокин | Способ извлечения цветных, редких и благородных металлов из упорного минерального сырья |
RU2313149C1 (ru) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
CN103069500A (zh) * | 2010-03-10 | 2013-04-24 | 南非核能有限公司 | 生产放射性核素的方法 |
US20130170593A1 (en) * | 2010-03-10 | 2013-07-04 | The South African Nuclear Energy Corporation Ltd. | Method of producing radionuclides |
RU2569543C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
RU2629014C2 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Способ получения радионуклида никель-63 |
RU2654535C1 (ru) * | 2017-08-14 | 2018-05-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Способ получения радионуклида никель-63 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021137721A1 (ru) | 2021-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102514227B1 (ko) | 리튬 회수 방법 | |
US5356611A (en) | Method of recovering iodine | |
JP2019099901A (ja) | リチウム含有水溶液からリチウムを回収する方法 | |
JPS589043B2 (ja) | 電解生成せるアルカリ金属塩素酸塩−塩化物溶液からのイオン交換による重クロム酸塩の除去 | |
US2964381A (en) | Recovery of lithium | |
JPWO2005023716A1 (ja) | 高純度塩化銀の分離精製方法とそれを用いた高純度銀の製造方法 | |
JP6938813B1 (ja) | 放射性元素の含有量が低減したガドリニウム化合物を製造する方法、及びガドリニウム化合物 | |
RU2720703C1 (ru) | Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей | |
US3615173A (en) | Separation of rare earth elements by ion exchange | |
Kiriyama et al. | Anion-exchange enrichment and spectrophotometric determination of traces of gallium in natural waters. | |
RU2344084C1 (ru) | Способ получения препарата радионуклида никеля-63 | |
US2867640A (en) | Oxalate process for separating element 94 | |
US2863717A (en) | Recovery of uranium values from copper-bearing solutions | |
JP2923757B2 (ja) | 6価セレンの還元方法 | |
US3136715A (en) | Process of removing ruthenium from aqueous solutions | |
US2780515A (en) | Method for improved precipitation of uranium peroxide | |
US4297183A (en) | Process for the treatment of solutions of lead chloride | |
JP3144160B2 (ja) | 水中の放射性物質除去方法 | |
JPH11293357A (ja) | コバルト化合物の選択的回収方法 | |
JPS582576B2 (ja) | 銀の回収方法 | |
RU2219133C1 (ru) | Способ очистки препарата радионуклида никеля-63 | |
US2838370A (en) | Recovery of uranium and thorium from aqueous solutions | |
RU2763464C1 (ru) | Способ переработки монацитового концентрата | |
CN110040749B (zh) | 一种射线纯碘化钠粉体及制备方法 | |
JPS6324025A (ja) | ホスホニツク基含有イオン交換相を使用したインジウム、ゲルマニウム及び/又はガリウムの回収方法 |