СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ ИЗ АЗОТНО-КИСЛЫХ РАСТВОРОВ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ ИЗ АЗОТНО-КИСЛЫХ РАСТВОРОВ


RU (11) 2130427 (13) C1

(51) 6 C01F11/00, C22B26/20, C01F1/00, B01D11/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97101399/25 
(22) Дата подачи заявки: 1997.01.31 
(45) Опубликовано: 1999.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 5169609 A, 1992. US 55122256 A, 1996. RU 1823458 A1, 1996. 
(71) Заявитель(и): Государственный научный центр РФ, Всероссийский научно- исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара 
(72) Автор(ы): Мухин И.В.; Шестериков В.Н.; Смелов В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный научный центр РФ, Всероссийский научно- исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара 
Адрес для переписки: 123060, Москва, а/я 369, ГНЦ ВНИИНМ, ЛПН 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ ИЗ АЗОТНО-КИСЛЫХ РАСТВОРОВ 

Может быть использовано для извлечения стронция из водных растворов сложного солевого состава. Стронций извлекают из азотно-кислых растворов, содержащих макроколичества железа экстракцией органическим раствором комплексной циркониевой соли н-алкил (C12, C14)-фeнилфocфoнoвoй кислоты. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения стронция. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к радиохимической технологии и гидрометаллургии, а именно к извлечению стронция из водных растворов сложного солевого состава.

Для извлечения стронция из азотнокислых растворов предложен ряд способов с использованием экстрагентов на основе фосфорорганических кислот (ФОК), краун-эфиров и хлорированного дикарболлида кобальта (ХДК).

Из рафинатов Пурекс-процесса стронций может быть выделен экстракцией раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) (Шевченко В. Б., Смелов В. С., Козлов А. Г. и др. Радиохимия, 1976, т. 18, N 5, с. 784). Недостатком данного способа является необходимость нейтрализации азотнокислых растворов до pH 4, а также введения комплексообразователей, связывающих железо и другие поливалентные катионы в неэкстрагируемое состояние. Введение дополнительных реагентов существенно увеличивает объем технологических отходов.

Известен способ экстракции комплексной циркониевой солью ди-2- этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) (Пронин И. С.,Вашман А. А., Шестериков В. Н., Мухин И. В., Радиохимия, T.XXIX, в.5,1987, с. 617- 620). Недостатком этого способа также является малая кислотность водной фазы, при которой экстрагируется стронций (не выше 0,2 моль/л HNO3).

Также известен способ извлечения стронция из сильнокислых растворов эффективными экстрагентами на основе комплексных циркониевых солей (КЦС) алкилфенилфосфоновых кислот (В. Н. Шестериков, B.C. Смелов, И. В. Мухин, С. В. Галактионов, 4-ая научно-техническая конференция Ядерного общества "NE-93". 28 июня - 2 июля 1993, г. Нижний Новгород. Рефераты конференции, Ч. 11, с. 894). Высокая экстракционная способность по отношению к стронцию наблюдается для экстрагента на основе КЦС сульфированной н-алкил(С8-С10)фенилфосфоновой кислоты (патент РФ N 1823458, 1995 г.), который экстрагирует стронций из растворов с концентрацией азотной кислоты 1,5-2 моль/л и обладает высокой емкостью по извлекаемому металлу (0,1 моль/л стронция для 0,15 моль/л раствора экстрагента).

Недостатком данного способа является быстрая потеря извлекающих свойств экстрагента при переработке растворов с высоким содержанием железа, а также образование осадков в органической фазе при увеличении концентрации железа(III) в экстрагенте. Высокая экстракционная способность КЦС н-алкилфенилфосфоновых кислот по отношению к двух- и трехвалентному железу приводит к накоплению железа в органической фазе и к необходимости периодического вывода экстрагента из цикла для удаления железа, что приводит к образованию дополнительного количества отходов.

ХДК в смеси с полиэтиленгликолем используется для совместного извлечения 137Cs и 90Sr из растворов сложного солевого состава (рафинатов Пурекс-процесса) (Королев В.В., Афонин М.А., Копырин А.А. и др., Радиохимия, 1990, N 3, с. 97. Esimantovskiy V. М. Е.а" Proc. Symp. Waste Management. Tuson, Arisona, March 1-5, 1982. Vol. 1, p. 801-804.). Недостатком данного способа является повышенная растворимость разбавителя ХДК (метанитробензотрифторид), что приводит к потерям экстрагента.

Для экстракции стронция из азотнокислых растворов предложен экстрагент на основе дициклогексил-18-краун-6 (Dzekun Е. G., Mamakin 1. V., Filippov Е. A. , Nardova А. К., In: 15th Int. Symp. On Macrocycl. Chem., Odessa, 3-8 Sept. , 1990, Abstr., 1990, p. 174.). Недостатком данного способа является повышенная растворимость ДЦГ18К6, что также приводит к высоким потерям экстрагента.

Для снижения потерь экстрагента на основе краун-эфира предложен замещенный краун-эфир - 4,4'(5')[R,R']дициклогексил-18-краун-6 ((US Pat. 5169609, 1992). Смешанный экстрагент, включающий бидентатный экстрагент, замещенный краун-эфир, трибутилфосфат в углеводородном разбавителе предложен для экстракции суммы трансурановых элементов, урана, стронция и технеция (US Pat. 5169609, 1992). Следует отметить, что эффективная экстракция стронция проводилась из растворов с концентрацией металла ~ 10-3 моль/л (~0,09 г/л). При увеличении концентрации стронция в водной фазе коэффициент распределения металла будет уменьшаться вследствие заполнения емкости экстрагента. Преимуществом экстрагентов на основе циркониевых солей ФОК является высокая емкость, что позволяет проводить извлечение стронция из растворов с высокой концентрацией металла (до 20 г/л, см. патент РФ N 1823458, 1995 г.). Кроме этого недостатком экстрагентов на основе ХДК и краун-эфиров является относительно высокая стоимость в сравнении с экстрагентами на основе фосфорорганических кислот, которые находят широкое применение в гидрометаллургии урана, редкоземельных металлов и других элементов.

Цель технического решения - уменьшение объема отходов и повышение эффективности извлечения стронция растворами КЦС алкилфенилфосфоновой кислоты из растворов, содержащих макроколичества железа, которая достигается использованием в качестве экстрагента стронция комплексной циркониевой соли н-алкил(C12,C14)фенилфосфоновой кислоты (A(C12,C14)ФФонК), ранее не изученной. Существенным достоинством предлагаемого экстрагента является стабильность к образованию осадков при накоплении в органической фазе Fe(lll).

КЦС A(C12, C14)ФФонК получена по известной методике путем экстракции циркония из 1 моль/л раствора серной кислоты раствором ФОК в углеводородном разбавителе и последующей отмывкой сульфат-иона разбавленной азотной кислотой.

Экстракция стронция по новому способу проводится непосредственно из железосодержащих растворов без предварительного извлечения железа или восстановления его до двухвалентного состояния.

Эффективность предложенного способа экстракции стронция подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Выполнено противоточное извлечение стронция по методу Альдерса. В качестве экстрагентов использовались 0,133 моль/л растворы КЦС A(С8, C10)ФФонК, сульфированной A(C8, C10)ФФонК и A(C12,C14ФФонК в н- углеводородном разбавителе экстрагентов РЭД-1. Соотношение объемов водной и органической фазы на экстракции: n = Vорг : Vвод = 1:1. Время контакта фаз на экстракции - 1 мин, суммарное время контакта экстрагента с железосодержащим раствором составило 7 мин. Результаты приведены в табл.1 (см. в конце описания).

Как видно из представленных результатов КЦС, A(C12C14)ФФонК обеспечивает 99,98 выделение стронция на 5 ступенях экстракции, после 6 ступеней извлечение превышает 99,99 %, в то время как для КЦС A(C8,C10)ФФонК и сульфированной A(C8, C10)ФФонК для достижения 99,99 % извлечения требуется большее количество ступеней. Наиболее наглядно эффективность нового способа экстракции стронция проявляется при увеличении концентрации стронция в исходном растворе. При экстракции из железосодержащего азотнокислого раствора с концентрацией стронция 3 г/л на 7 ступенях экстракции степень выделения составляет 99,98%. В этих условиях КЦС A(C8,C10)ФФонК стронций не экстрагирует, а сульфированная A(C8,C10)ФФонК не обеспечивают его полное удаление из водных растворов.

Пример 2. Проведена экстракция стронция из железосодержащего раствора. Методика эксперимента: водный раствор, содержащий 1 г/л стронция, 3 г/л железа(III) в 0,47 моль/л азотной кислоте интенсивно встряхивается с равным объемом органического экстрагента 30 с. После разделения фаз проводится реэкстракция стронция из экстрагента 7 моль/л азотной кислотой (n = Vo : Vaq = 0,4), промывка органической фазы 0,1 моль/л раствором азотной кислоты (n = 0,1), после чего цикл повторяется с новой порцией исходного раствора. В качестве экстрагентов используются 0,15 моль/л КЦС A(C8,C10)ФФонК, сульфированной A(C8,C10)ФФонК и A(C12,C14)ФФонК в РЭД-1. Изменение экстракционной способности экстрагентов в циклах экстракции стронция из железосодержащего раствора показано в табл. 2 (см. в конце описания).

Как видно из представленных данных, наиболее эффективным экстрагентом является КЦС A(C12,C14)ФФонК. КЦС A(C8,C10)ФФонК имеет более низкую экстракционную способность по отношению к стронцию, а экстракционные свойства сульфированной КЦС A(C8, C10)ФФонК в циклах экстракции из железосодержащих растворов быстро ухудшаются. Для КЦС A(C8,C10)ФФонК и сульфированной A(C8, C10)ФФонК наблюдается образование осадков на операции реэкстракции стронция при увеличении циклов экстракции-реэкстракции металла.

Образующиеся осадки будут забивать линии перетока органической и водной фаз со ступени на ступень в экстракционных аппаратах, что приведет к аварийному нарушению процесса экстракции в противоточном оборудовании, особенно при использовании центробежных экстракторов. Использование КЦС A(C12, C14)ФФонК повышает устойчивость процесса к колебанию концентрации железа в исходном растворе и экстрагенте. При снижении извлекающей способности экстрагент может быть выведен на регенерацию без риска аварийной остановки процесса.

Использование КЦС A(C12, C14)ФФонК позволяет уменьшить объем отходов, образующихся при обезжелезивании исходных растворов.Обезжелезивание растворов проводится экстракцией железа раствором 0,9 моль/л алкилфенилфосфоновой кислоты (без циркония) на 5 ступенях экстракции при n = 1:1. Регенерация экстрагента проводится 10 моль/л фосфорной кислотой при n = 0,2. Использование КЦС A(C12, C14)ФФонК позволяет отказаться от данной операции, что позволяет снизить количество отходов на 0,2 кг P04 на каждый литр переработанных отходов в сравнении с существующим способом выделения стронция.

Таким образом при реализации предложенного способа может быть получен новый технический результат, состоящий в повышении эффективности извлечения стронция за счет снижения количества ступеней экстракции при достижении заданной степени выделения металла, предотвращения образования осадков в экстракционной системе и снижения объема технологических отходов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ извлечения стронция из азотнокислых растворов, содержащих макроколичества железа, экстракцией органическим раствором комплексообразователей, отличающийся тем, что экстракцию стронцию проводят раствором комплексной циркониевой соли н-алкил (С12-С14) -фенилфосфоновой кислоты в разбавителе непосредственно из железосодержащих растворов.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru