WO2021137721A1 - Method for recovering ni-63 from an irradiated target and purifying it of impurities - Google Patents

Method for recovering ni-63 from an irradiated target and purifying it of impurities Download PDF

Info

Publication number
WO2021137721A1
WO2021137721A1 PCT/RU2020/000553 RU2020000553W WO2021137721A1 WO 2021137721 A1 WO2021137721 A1 WO 2021137721A1 RU 2020000553 W RU2020000553 W RU 2020000553W WO 2021137721 A1 WO2021137721 A1 WO 2021137721A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solution
nickel
impurities
cobalt
precipitated
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000553
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Павел Сергеевич БУТКАЛЮК
Ирина Львовна БУТКАЛЮК
Александр Степанович КОРНИЛОВ
Евгения Валерьевна ЧЕРНООКАЯ
Валерий Алексеевич ДИТЯТКИН
Original Assignee
Акционерное Общество "Государственный Научный Центр - Научно-Исследовательский Институт Атомных Реакторов"
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 Акционерное Общество "Государственный Научный Центр - Научно-Исследовательский Институт Атомных Реакторов" filed Critical Акционерное Общество "Государственный Научный Центр - Научно-Исследовательский Институт Атомных Реакторов"
Publication of WO2021137721A1 publication Critical patent/WO2021137721A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00Radioactive sources

Definitions

  • the invention relates to the field of radiochemistry and can be used in analytical chemistry, technology for the isolation and purification of the preparation of the radionuclide Ni-63 and the isolation and purification of nickel from industrial waste.
  • the solubility of nickel chloride in 12 mol / L HC1 is 3.7 g / L, and 2.7 liters of HC1 solution are needed to dissolve a reactor target containing 10 g of nickel. Accordingly, in order to process large quantities of nickel, it is necessary to proportionally increase the volume of hydrochloric acid. The use of hydrochloric acid leads to corrosion of expensive equipment for handling radioactive substances.
  • Ni-63 is the coprecipitation of impurities with iron (III) hydroxide and the subsequent precipitation of hexammininickel perchlorate [Andreev OI, Kornilov AS, Filimonov V.T. Method of purification of the preparation of radionuclide nickel-63, RF patent N ° 2219133 dated 20.12.2003.].
  • the solution is separated from the Fe (OH) precipitate.
  • Ni-63 is precipitated from the filtrate in the form of hexammininickel perchlorate.
  • sodium or ammonium perchlorate is introduced at a ratio of molar concentrations of perchlorate ions and nickel in the range of 10-20. Separate the mother liquor from the sediment. The precipitate is washed with a solution containing ammonia (at least 4 mol / l), perchlorate ions (0.5-2 mol / l) and hydrogen peroxide 0.01-0.1 mol / l. The precipitate is dissolved in nitric acid with a concentration of 0.5-2 mol / l at a molar ratio of the amounts of acid and nickel of 8-10. From the resulting solution, the Ni-63 radionuclide is sorbed on a strongly acidic cation exchanger Dowex-50.
  • the sorbent is sequentially washed with water and a solution of hydrochloric acid with a concentration of 0.3-0.5 mol / l.
  • the method allows to purify Ni-63 from radioactive isotopes of cobalt, cesium, barium, europium, cerium, ruthenium, iodine, silver, niobium, chromium, manganese. This method has its drawbacks.
  • the task of the proposed technical solution is to separate and purify large amounts of Ni (tens of grams) from impurities: Fe-59, Co-60, Cr-51, Mn-54, Sb-124, Sc-46, Sn-117, Zn-65 from targets.
  • cobalt (II) is oxidized to cobalt (III) hydroxide.
  • the molar ratio of persulfate ions to cobalt is at least 15.
  • the pH of the solution is maintained in the 5-He range by introducing calcium carbonate.
  • the molar ratio of calcium carbonate to sodium or potassium persulfate must be at least 2.
  • Zinc fluoride is precipitated from an aqueous-alcoholic solution under conditions of partial precipitation of nickel fluoride, which is a non-isotopic carrier for zinc fluoride.
  • the molar ratio of PSA / CaCO 3 should be no more than 0.5.
  • ethyl alcohol as a salting-out agent leads to a decrease in the solubility of most inorganic compounds.
  • Tables 1-2 show the data on the distribution of zinc between the fluoride precipitate and the solution during the deposition of Z11F2 with a support and without a support, depending on the concentration of alcohol and the initial concentration of nickel.
  • the distribution of zinc was estimated by the factor of purification of nickel from zinc - the ratio of the initial content of zinc in nickel to the final one.
  • the precipitate is dissolved in nitric acid, evaporated to salts, and dissolved in water to obtain a solution with a nickel concentration of 10 g / l.
  • Inactive zinc is added to this solution and zinc fluoride is precipitated from a 30-50% alcohol solution.
  • Nickel losses in this case will not exceed 12% (table 1).
  • the purified nickel mother liquor is added to the first mother liquor. The total nickel losses are 2-3%.
  • the precipitate was separated from the mother liquor by filtration, washed twice with 70 ml of 50% alcohol. The washings were added to the mother liquor and mixed with the first precipitation mother liquor. The combined mother liquor was evaporated to 300 ml, the nickel content and the activity of impurity radionuclides were determined.
  • the nickel content in the combined mother liquor was 14.7 g, the weight of the metallic nickel powder was 14.4 g, and the nickel yield was 96%.
  • the factor of purification from the most significant radionuclides Co-60, Fe-59, Zn-65, Sb-124 is at least 1500, which makes it possible to obtain a preparation of the radionuclide Ni-63 with the total activity of gamma impurities to the preparation no more than 1-10% of the activity of Ni-63.
  • Table 1 Deposition of ZnF 2 without support. Dependence of the degree of deposition of NiF 2 and the degree of purification of nickel from zinc on the concentration of alcohol and the initial concentration of nickel.

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)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of radiation chemistry and can be used in analytical chemistry and in technology for recovering and purifying a preparation of the radionuclide Ni-63 and for recovering and purifying nickel from industrial waste. The aim of the present technical solution is that of recovering large amounts of Ni-63 (tens of grams) from targets and purifying it of the following impurities: Fe-59, Со-60, Cr-51, Mn-54, Sb-124, Sc-46, Sn-117, Zn-65. The desired radionuclide is purified of Fe-59, Со-60, Cr-51, Mn-54, Sb-124, Sc-46 and Sn-117 by the precipitation of said impurities at a pH=5-6 after isotope dilution with inactive cobalt and oxidation of the latter with potassium persulfate or sodium persulfate. The given pH value is maintained by the addition of insoluble carbonates of calcium or barium to the solution.

Description

Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей Method for separating Ni-63 from an irradiated target and purifying it from impurities
Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в аналитической химии, технологии выделения и очистки препарата радионуклида Ni-63 и выделения и очистки никеля из промышленных отходов. The invention relates to the field of radiochemistry and can be used in analytical chemistry, technology for the isolation and purification of the preparation of the radionuclide Ni-63 and the isolation and purification of nickel from industrial waste.
Известен способ очистки препарата радионуклида Ni-63 [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 Ni-63 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 НС1 равна 3,7 г/л и для растворения реакторной мишени, содержащей 10 г никеля необходимо 2,7 л раствора НС1. 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. A known method of purification of the preparation of the radionuclide Ni-63 [Egorov EV, Makarov SB. Ion exchange in radiochemistry. - M.: Atomizdat, 1971, p. 368], which consists in dissolving the irradiated material in 12 mol / l hydrochloric acid and passing the resulting solution through a column with a strongly basic anion exchanger Dowex-1. The disadvantage of this method is the impossibility of cleaning Ni-63 from the radioactive isotopes of chromium and manganese present in the irradiated material. This disadvantage is due to the low distribution coefficients of these elements on the anion exchanger. Another disadvantage of this method is the use of large amounts of concentrated hydrochloric acid. The solubility of nickel chloride in 12 mol / L HC1 is 3.7 g / L, and 2.7 liters of HC1 solution are needed to dissolve a reactor target containing 10 g of nickel. Accordingly, in order to process large quantities of nickel, it is necessary to proportionally increase the volume of hydrochloric acid. The use of hydrochloric acid leads to corrosion of expensive equipment for handling radioactive substances.
Другой способ очистки Ni-63 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 N° 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) . Из фильтрата осаждают Ni-63 в виде перхлората гексамминникеля . Another method of purification of Ni-63 is the coprecipitation of impurities with iron (III) hydroxide and the subsequent precipitation of hexammininickel perchlorate [Andreev OI, Kornilov AS, Filimonov V.T. Method of purification of the preparation of radionuclide nickel-63, RF patent N ° 2219133 dated 20.12.2003.]. Iron (III) nitrate is introduced into a solution of nickel (II) nitrate containing ammonia with a concentration of at least 4 mol / l in an amount corresponding to the mass ratio of Fe: Ni = 0.01-0.03 and hydrogen peroxide with a concentration of 0.01-0.1 mol / l. The solution is separated from the Fe (OH) precipitate. Ni-63 is precipitated from the filtrate in the form of hexammininickel perchlorate.
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 Ni-63 сорбируют на сильнокислом катионите Dowex-50. Сорбент последовательно промывают водой и раствором соляной кислоты с концентрацией 0,3-0, 5 моль/л. Десорбируют Ni-63 раствором соляной кислоты с концентрацией 4-6 моль/л. Способ позволяет очистить Ni-63 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. For this, sodium or ammonium perchlorate is introduced at a ratio of molar concentrations of perchlorate ions and nickel in the range of 10-20. Separate the mother liquor from the sediment. The precipitate is washed with a solution containing ammonia (at least 4 mol / l), perchlorate ions (0.5-2 mol / l) and hydrogen peroxide 0.01-0.1 mol / l. The precipitate is dissolved in nitric acid with a concentration of 0.5-2 mol / l at a molar ratio of the amounts of acid and nickel of 8-10. From the resulting solution, the Ni-63 radionuclide is sorbed on a strongly acidic cation exchanger Dowex-50. The sorbent is sequentially washed with water and a solution of hydrochloric acid with a concentration of 0.3-0.5 mol / l. Desorbate Ni-63 with a solution of hydrochloric acid with a concentration of 4-6 mol / l. The method allows to purify Ni-63 from radioactive isotopes of cobalt, cesium, barium, europium, cerium, ruthenium, iodine, silver, niobium, chromium, manganese. This method has its drawbacks. According to the chemical formula of hexamminenickel perchlorate, there are 6 mol of ammonia per 1 mol of nickel, and when the precipitate is dissolved in an acid, 6 mol of ammonium ions are formed, respectively. When the obtained nitric acid solution is passed through a column with a Dowex-50 cation-exchange resin, nickel and ammonium ions are sorbed, while the perchlorate ions remain in the solution. The presence of a sixfold excess of ammonium ions leads to an increase in the required amount of sorbent and the volume of the column. Accordingly, the volume of solutions required for the separate elution of ammonium and nickel cations increases, which is technologically inconvenient. The use of hydrochloric acid in the process leads to corrosion of expensive equipment for handling radioactive substances. Hexamminickel perchlorate is unstable, dry salt explodes from a spark and when heated, this precipitate also has large volumes. All this limits the amount of recyclable nickel.
Задачей предлагаемого технического решения является выделение и очистка больших количеств Ni (десятки граммов) от примесей: Fe-59, Со-60, Сг-51, Мп-54, Sb-124, Sc-46, Sn-117, Zn-65 из мишеней. The task of the proposed technical solution is to separate and purify large amounts of Ni (tens of grams) from impurities: Fe-59, Co-60, Cr-51, Mn-54, Sb-124, Sc-46, Sn-117, Zn-65 from targets.
Для решения этой задачи в способе выделения Ni-63 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. To solve this problem, in a method for separating Ni-63 from an irradiated target and purifying it from impurities, including dissolving the irradiated target, precipitating impurity radionuclides, separating the precipitate from the mother liquor, at the first stage, radioactive isotopes of iron, cobalt, chromium, manganese, antimony, scandium are precipitated and tin by introducing water-soluble salts of cobalt (II) and potassium or sodium persulfate at pH = 5 6, separating the precipitate, at the second stage precipitating the zinc isotope by introducing potassium fluoride and ethyl alcohol into the mother liquor with acidity adjustment with a dilute solution of nitric acid, separating the precipitate , the precipitates are washed, respectively, with bidistilled water and alcohol, the mother and washing solutions are combined, and the purified nickel is concentrated by precipitation in the form of a poorly soluble nickel compound.
При необходимости на втором этапе в маточный раствор вводят дополнительно соли цинка в качестве изотопного носителя для переосаждения фторида цинка. If necessary, at the second stage, additional zinc salts are introduced into the mother liquor as an isotopic carrier for the reprecipitation of zinc fluoride.
При введении растворимых в воде солей кобальта и персульфата натрия или калия происходит окисление кобальта (II) до гидроксида кобальта (III). With the introduction of water-soluble salts of cobalt and sodium or potassium persulfate, cobalt (II) is oxidized to cobalt (III) hydroxide.
При окислении солей кобальта (II), используют мольное отношение персульфат ионов к кобальту не менее 15. When oxidizing cobalt (II) salts, the molar ratio of persulfate ions to cobalt is at least 15.
При осаждении радиоактивных изотопов железа, кобальта, хрома, марганца, сурьмы, скандия и олова значение pH раствора поддерживают в диапазоне 5-Нэ введением карбоната кальция. Мольное отношение карбоната кальция к персульфату натрия или калия должно быть не менее 2. During the deposition of radioactive isotopes of iron, cobalt, chromium, manganese, antimony, scandium and tin, the pH of the solution is maintained in the 5-He range by introducing calcium carbonate. The molar ratio of calcium carbonate to sodium or potassium persulfate must be at least 2.
Осаждают фторид цинка из водно-спиртового раствора в условиях частичного осаждения фторида никеля, являющегося неизотопным носителем для фторида цинка. Zinc fluoride is precipitated from an aqueous-alcoholic solution under conditions of partial precipitation of nickel fluoride, which is a non-isotopic carrier for zinc fluoride.
Введение в раствор мишени кобальта в виде Co(N03)2 и персульфата калия или натрия с последующим его осаждением позволяет соосадить и микрокомпоненты-примеси Fe-59, Со-60, Сг-51, Мп-54, Sb-124, Sc-46, Sn-117. Осаждение на всех операциях не макрокомпонента — никеля, а микрокомпонентов - примесей позволяет работать с достаточно концентрированными, 50-100 г/л, растворами никеля. The introduction of cobalt in the target solution in the form of Co (NO 3 ) 2 and potassium or sodium persulfate, followed by its precipitation, makes it possible to co-precipitate the microcomponents-impurities Fe-59, Co-60, Cr-51, Mn-54, Sb-124, Sc- 46, Sn-117. The deposition of not a macrocomponent - nickel, but microcomponents - impurities in all operations allows working with sufficiently concentrated, 50-100 g / l, nickel solutions.
Использование карбоната кальция регулирует pH раствора на уровне 5-6, он практически не растворяется в этих условиях и не вносит дополнительных загрязнений. The use of calcium carbonate regulates the pH of the solution at a level of 5-6, it practically does not dissolve under these conditions and does not introduce additional contaminants.
Как показали эксперименты при pH = 5-6 происходит окисление CO(N03)2 персульфатом калия (ПКС) и его осаждение в виде Со(ОН)3 Experiments have shown that at pH = 5-6, CO (N0 3 ) 2 is oxidized with potassium persulfate (PCS) and precipitated as Co (OH) 3
Экспериментально доказано что степень осаждения кобальта зависит от мольного отношения ПСК/Со (рисунок 1). Как видно из рисунка максимальная степень осаждения кобальта, равная 99,96%, достигается при мольном отношении ПСК/Со более 13. It has been experimentally proven that the degree of precipitation of cobalt depends on the molar ratio of PSA / Co (Figure 1). As can be seen from the figure, the maximum degree of precipitation of cobalt, equal to 99.96%, is achieved at a molar ratio of PSA / Co more than 13.
Использование карбоната кальция регулирует pH раствора на уровне 5-6, он практически не растворяется в этих условиях и не вносит дополнительных загрязнений. Экспериментально доказана зависимость величины pH раствора от мольного отношения персульфат калия (ПСК) к карбонату кальция. The use of calcium carbonate regulates the pH of the solution at a level of 5-6, it practically does not dissolve under these conditions and does not introduce additional contaminants. The dependence of the pH of the solution on the molar ratio of potassium persulfate (PAC) to calcium carbonate has been experimentally proved.
Как видно из рисунка 2, для поддержания величины pH = 5-6, мольное отношение ПСК/СаС03 должно быть не более 0,5. As can be seen from Figure 2, to maintain pH = 5-6, the molar ratio of PSA / CaCO 3 should be no more than 0.5.
Введение в раствор на втором этапе фторида калия и этилового спирта, позволяет осадить Zn. Цинк образует малорастворимый фторид (растворимость составляет 4,47-104), что делает это соединение удобным для удаления цинка из раствора. The introduction of potassium fluoride and ethyl alcohol into the solution at the second stage makes it possible to precipitate Zn. Zinc forms sparingly soluble fluoride (solubility is 4.47-10 4 ), which makes this compound convenient for removing zinc from solution.
Использование этилового спирта (в качестве высаливателя) приводит к уменьшению растворимости большинства неорганических соединений. The use of ethyl alcohol (as a salting-out agent) leads to a decrease in the solubility of most inorganic compounds.
Экспериментально получено, что для наиболее полного осаждения фторида цинка и уменьшения соосаждения никеля содержание спирта в растворе должно быть не менее 40% (рисунок 3). It was experimentally obtained that for the most complete precipitation of zinc fluoride and a decrease in the coprecipitation of nickel, the alcohol content in the solution should be at least 40% (Figure 3).
Как показывают эксперименты уменьшение растворимости NiF2 в водно-спиртовых растворах может привести к существенным потерям никеля. Experiments show that a decrease in the solubility of NiF 2 in aqueous-alcoholic solutions can lead to significant losses of nickel.
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. With a large excess of nickel, competition between zinc and nickel for the fluoride ion is possible, which will result in a decrease in the degree of zinc deposition and, accordingly, in a decrease in the factor of nickel purification from zinc.
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 лучше проводить с использованием изотопного носителя - нерадиоактивного цинка. With a relatively small difference in solubility, partial precipitation of nickel fluoride can be used to remove zinc from solution, which will be a non-isotopic carrier for zinc fluoride. With a large difference in solubility, the deposition of zinc fluoride is best carried out using an isotopic carrier - non-radioactive zinc.
В таблицах 1-2 приведены данные по распределению цинка между фторидным осадком и раствором при осаждении Z11F2 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. Tables 1-2 show the data on the distribution of zinc between the fluoride precipitate and the solution during the deposition of Z11F2 with a support and without a support, depending on the concentration of alcohol and the initial concentration of nickel. The distribution of zinc was estimated by the factor of purification of nickel from zinc - the ratio of the initial content of zinc in nickel to the final one.
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 (таблица 2). Наиболее эффективным будет последовательное применение описанных методов. После безносительного осаждения образуется фторидный осадок, содержащий 15-20 % никеля и весь Zn-65, 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% (таблица 1). Маточный раствор с очищенным никелем присоединяется к первому маточнику. Суммарные потери никеля составляют 2-3%. From the data in Tables 1-2, it can be seen that at initial nickel concentrations of 30 - 75 g / l, it is more advantageous to carry out the deposition without a carrier, in this case the role of a non-isotopic carrier will be played by nickel fluoride. However, in this case, the loss of nickel can reach 15-20%. At initial nickel concentrations of less than 30 g / l, precipitation with a carrier — non-radioactive zinc — is expedient (Table 2). The most effective will be the consistent application of the described methods. After non-relative precipitation, a fluoride precipitate is formed, containing 15-20% of nickel and all of Zn-65, and a mother liquor containing 80-85% of purified nickel. The precipitate is dissolved in nitric acid, evaporated to salts, and dissolved in water to obtain a solution with a nickel concentration of 10 g / l. Inactive zinc is added to this solution and zinc fluoride is precipitated from a 30-50% alcohol solution. Nickel losses in this case will not exceed 12% (table 1). The purified nickel mother liquor is added to the first mother liquor. The total nickel losses are 2-3%.
Способ поясняется рисунками, где: рисунок 1 - зависимость степени осаждения кобальта от мольного отношения ПСК/Со; рисунок 2 - зависимость величины pH от мольного отношения ПСК/СаСОз; рисунок 3 - Зависимость растворимости NiF2 и ZnF2 от концентрации спирта при рН=5. The method is illustrated by figures, where: Figure 1 - the dependence of the degree of precipitation of cobalt on the molar ratio of PSA / Co; Figure 2 - the dependence of the pH value on the molar ratio of PSA / CaCO3; Figure 3 - Dependence of the solubility of NiF 2 and ZnF 2 on the concentration of alcohol at pH = 5.
К 200 мл разбавленного азотнокислого раствора, полученного растворением облученной мишени Ni-62, 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 HN03, 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 два 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. To 200 ml of a diluted nitric acid solution obtained by dissolving an irradiated Ni-62 target, nickel and cobalt nitrates were added to a nickel concentration of 75 g / L and a cobalt concentration of 0.2 g / L, respectively. The solution was evaporated to wet salts, the evaporation residue was dissolved in 200 ml of bidistilled water. To the solution were added 5 g of calcium carbonate and 2.74 g of potassium persulfate. The solution was kept in a boiling water bath for 30 minutes and cooled to room temperature over 3 hours. The precipitate was separated from the mother liquor by centrifugation and washed 2 times with 50 ml of bidistilled water. Washes attached to the mother liquor solution. To the combined mother liquor was added 95 ml of 1.27 mol / L KF solution with pH = 5 (a dilute solution of nitric acid was used to adjust the acidity) and 490 ml of alcohol. The solution was kept for 20 hours. The precipitate was separated from the mother liquor by filtration, washed 2 times with 100 ml of 50% alcohol. The washings were added to the mother liquor. The precipitate was dissolved in 100 ml of 1 mol / L HNO 3 , added 200 mg of zinc in the form of nitrate and evaporated to wet salts. The salt residue was dissolved in 200 ml of a 0.3 mol / L KF solution with pH = 5. Added 225 ml of alcohol, mixed and incubated for 20 hours. The precipitate was separated from the mother liquor by filtration, washed twice with 70 ml of 50% alcohol. The washings were added to the mother liquor and mixed with the first precipitation mother liquor. The combined mother liquor was evaporated to 300 ml, the nickel content and the activity of impurity radionuclides were determined.
Из полученного раствора никель осаждали никеля гидразин- гидратом. Осадок порошка металлического никеля высушили и взвесили. Результаты представлены в таблице 3. From the resulting solution, nickel was precipitated with nickel hydrazine hydrate. The precipitate of nickel metal powder was dried and weighed. The results are shown in Table 3.
Содержание никеля в объединенном маточном растворе - 14,7 г, вес порошка металлического никеля — 14,4 г, выход никеля составил 96%. The nickel content in the combined mother liquor was 14.7 g, the weight of the metallic nickel powder was 14.4 g, and the nickel yield was 96%.
Как видно из данных таблицы 3, фактор очистки от наиболее значимых радионуклидов Co-60, Fe-59, Zn-65, Sb-124 составляет не менее 1500, что позволяет за один технологический цикл получить препарат радионуклида Ni-63 с суммарной активностью гамма-примесей препарате не более 1-10 % от активности Ni-63. Таблица 1. Осаждение ZnF2 без носителя. Зависимость степени осаждения NiF2 и степени очистки никеля от цинка от концентрации спирта и исходной концентрации никеля.
Figure imgf000009_0001
As can be seen from the data in Table 3, the factor of purification from the most significant radionuclides Co-60, Fe-59, Zn-65, Sb-124 is at least 1500, which makes it possible to obtain a preparation of the radionuclide Ni-63 with the total activity of gamma impurities to the preparation no more than 1-10% of the activity of Ni-63. Table 1. Deposition of ZnF 2 without support. Dependence of the degree of deposition of NiF 2 and the degree of purification of nickel from zinc on the concentration of alcohol and the initial concentration of nickel.
Figure imgf000009_0001
Таблица 2. Осаждение ZnF2 с носителем. Зависимость фактора очистки никеля от цинка от концентрации спирта. [Zn]=l г/л, [Ni]=T0 г/л.
Figure imgf000009_0002
Table 2. Deposition of ZnF2 with a support. Dependence of the factor of purification of nickel from zinc on the concentration of alcohol. [Zn] = l g / l, [Ni] = T0 g / l.
Figure imgf000009_0002
Таблица 3
Figure imgf000009_0003
Table 3
Figure imgf000009_0003

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ выделения Ni-63 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. 1. A method of separating Ni-63 from an irradiated target and purifying it from impurities, including dissolving the irradiated target, precipitating impurity radionuclides, separating the precipitate from the mother liquor, at the first stage, radioactive isotopes of iron, cobalt, chromium, manganese, antimony, scandium and tin are precipitated by introducing into a solution of salts of cobalt (II) and potassium or sodium persulfate at pH = 5 6, the precipitate is separated, at the second stage the zinc isotope is precipitated by introducing potassium fluoride and ethyl alcohol into the mother liquor with acidity adjustment with a dilute solution of nitric acid, the precipitate is separated, the precipitates are washed accordingly with bidistilled water and alcohol, combine the mother liquor and washing solutions and concentrate the purified nickel by precipitation in the form of a poorly soluble nickel compound.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят растворимые в воде соли кобальта (II). 2. The method according to claim 1, characterized in that water-soluble cobalt (II) salts are added.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждают примеси при мольном отношении персульфат ионов к кобальту не менее 15. 3. The method according to claim 1, characterized in that the impurities are precipitated at a molar ratio of persulfate ions to cobalt of at least 15.
4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что вводят карбонат кальция для поддержания pH раствора в диапазоне 5-Н5. 4. The method according to claim 1, characterized in that calcium carbonate is added to maintain the pH of the solution in the range of 5-H5.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что осаждают примеси при мольном отношении карбоната кальция к персульфату натрия или калия не менее 2. 5. The method according to claim 4, characterized in that the impurities are precipitated at a molar ratio of calcium carbonate to sodium or potassium persulfate of at least 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. 6. The method according to claim 1, characterized in that at the second stage, impurities are precipitated with potassium fluoride from an aqueous-alcoholic solution with an alcohol content in the solution of at least 40.
7. Способ по 1, отличающийся тем, что переосаждение фторида цинка производится с добавлением солей цинка в качестве изотопного носителя. 7. The method according to 1, characterized in that the reprecipitation of zinc fluoride is carried out with the addition of zinc salts as an isotopic carrier.
PCT/RU2020/000553 2019-12-30 2020-10-19 Method for recovering ni-63 from an irradiated target and purifying it of impurities WO2021137721A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145013A RU2720703C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Method of extracting ni-63 from an irradiated target and cleaning it of impurities
RU2019145013 2019-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021137721A1 true WO2021137721A1 (en) 2021-07-08

Family

ID=70735298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000553 WO2021137721A1 (en) 2019-12-30 2020-10-19 Method for recovering ni-63 from an irradiated target and purifying it of impurities

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2720703C1 (en)
WO (1) WO2021137721A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2002-04-22 2003-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Научно-исследовательский институт атомных реакторов Method for purification of preparation radionuclide nickel-63
RU2328537C2 (en) * 2006-05-02 2008-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Method of sedimentation of nickel, cobalt, and copper selectively from zinc out of sulfate solutions in form of sulfides
RU2654535C1 (en) * 2017-08-14 2018-05-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Method of obtaining nickel-63 radionuclide

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312908C2 (en) * 2003-04-02 2007-12-20 Константин Сергеевич Фокин Method of extraction of non-ferrous, rare-earth and nobble metals from rebellious mineral raw material
RU2313149C1 (en) * 2006-06-20 2007-12-20 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Method for producing nickel-63 radionuclide
JP5647273B2 (en) * 2010-03-10 2014-12-24 ザ サウス アフリカン ニュークリア エナジー コーポレイション リミティド Radionuclide generation method
RU2569543C1 (en) * 2014-07-08 2015-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Method of producing nickel-63 radionuclide for beta-voltaic current sources
RU2629014C2 (en) * 2015-12-31 2017-08-24 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Method of producing radionuclide nickel-63

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2002-04-22 2003-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Научно-исследовательский институт атомных реакторов Method for purification of preparation radionuclide nickel-63
RU2328537C2 (en) * 2006-05-02 2008-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Method of sedimentation of nickel, cobalt, and copper selectively from zinc out of sulfate solutions in form of sulfides
RU2654535C1 (en) * 2017-08-14 2018-05-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Method of obtaining nickel-63 radionuclide

Also Published As

Publication number Publication date
RU2720703C1 (en) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4131645A (en) Iodine recovery process
JPS589043B2 (en) Electrolytically generated alkali metal chlorate - Removal of dichromate from chloride solution by ion exchange
US5356611A (en) Method of recovering iodine
US2964381A (en) Recovery of lithium
JP6938813B1 (en) A method for producing a gadolinium compound having a reduced content of radioactive elements, and a gadolinium compound.
WO2021137721A1 (en) Method for recovering ni-63 from an irradiated target and purifying it of impurities
US3615173A (en) Separation of rare earth elements by ion exchange
AU2022250148B2 (en) Lithium-containing solution production method
RU2344084C1 (en) Method of nickel-63 radionuclide preparation production
US4386056A (en) Recovery of yttrium and europium from contaminated solutions
JP3144160B2 (en) How to remove radioactive materials in water
US4297183A (en) Process for the treatment of solutions of lead chloride
JP2923757B2 (en) Reduction method of hexavalent selenium
RU2508413C1 (en) Method of extracting americium from wastes
KR100266982B1 (en) Method for removing iodide ion, iodate ion and iodine from waste water or aqueous solution
US2780515A (en) Method for improved precipitation of uranium peroxide
RU2219133C1 (en) Method for purification of preparation radionuclide nickel-63
US3043867A (en) Method for the purification of aminocarboxylic acids
US3075826A (en) Separation of cesium values from aqueous solution
JPS582576B2 (en) How to collect silver
US2927018A (en) Process for the treatment of copper leach solutions
JPS6324025A (en) Recovery of indium, germanium and/or gallium using phosphonium group-containing ion exchange phase
WO2009106660A1 (en) Method for the recovery of germanium in solution by means of complexing and use of ion-exchange resins
RU2230032C2 (en) Silver and cadmium radionuclide separation method
RU2089538C1 (en) Method of preparing oxalates and transplutonium elements

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20909785

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20909785

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1