Способ извлечения редкоземельных и актинидных элементов Советский патент 1992 года по МПК C22B59/00 C22B60/00 

Изобретение относится к экстракции редкоземельных ЭЛОМРНТРП (РЗЭ) -и актинидных элеме 1тов (АЭ) и может быть использовано как п аналитической химии- для концентрирования их, так и в процессах выделения РЗЭ и АЭ из растворов перерабтки, облученного -яд ерно.го топлива.

Цель изобретения - упспичение эффективности извлечения редкоземельных и актинидных элег ентпп повышения степени извлечения и попьпие- ния пожаробезопаси ттн гроцесса.

Сядность способа иллюстрируется следующими примерами.

В качестве экстрагенгср ,} пс поль-эованы диокись тетрл(}п т; метилен- дифосфина (ДТФМДФ), окттгь лг| нил (диэтилкарбамоилмети.)г ог и11;1

{Ф2Э2) , окись ДИТОЛИЛ | ЛИ: УИ.:1ч; )1.;1МОИ.Г1метилен)-фосфина (Т2Э2), г ;:гь i.-So- нил(дибyrилкapбa oил ;гтI.;(-li

(Ф2Б2), 1,1,3,5,3-1,гпгл,1. г,1,3триокса- 1, 3, 5-трИ 4|пг.,.11 :г: .iH ЛО . Распределение метгллпн г -л , i in м и органической фто .. . i ;СП «sP

к|Ь

.;п

vсо

-.ri.

диометрически. Pa36aBHtejTn Ф-З-мета- гитробензотрифторид, Ф-1420-орто-нит- poij ennn-) , 1 , 2,2 тетрафторэтиловый эфир.

Пример 1. Экстракция америция из аэоткой кислоты ДТФМДФ в Ф-1420. Экстрагировали америций (III) из растворов 1,3,5,9, 10 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л рабтвором ДТФМДФ в при соотношеиии объемов органической и аодиой фаз в течение 3 мин. Во всех случаях америций экстрагируется более, чем на 99%.

П р и м е р 2. Концентрирование 1; 25 америция из азотной кислоты ДГФПЦФ в Ф-1420.

Экстрагироашп америций (IIT) из 3 NTO;ib/n азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в J -1420 в течение 3 мин при соотношении о:в 1;25. Америций извлекается на 99,6%.

П р и м е р 3, Концентрирование 1:100 америция из азотной кислоты ЯГФВДФ в .

Экстрагировали америций (III) из 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л растрором ДТФМДФ в Ф-1420 в течение 3 мин при соотношении о; 8 1:100, Лме- рш нн извлекается на 98,5%.

I Р и м е р 4. Экстракция кюрия из агштной кислоты ДТФМДФ в . Экстрагировали кюрий (III) из 1,3, 7 моль/л растворов азотной кис- лоты 0,025 моль/л раствором ДТФНПФ в Ф-1420 в течение 3 мин при соотношении . Кюрий экстрагируется на 99,8; 99,9 и 98,5% соответственно.

П р и м е р 5. Экстракция америция из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстраг ировали америций (III) из 1,3,5,7, моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в J -3 в течение 3 мин при соотношении . Америций извлекается более чем на 99%.

П р и м е р 6, Концентрирование 1:25 ямериция из йзотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали америций (III) из 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-3 в течение 3 мин нри соотношении . Америций экстрагируется более чем на 99%.

Пример. Экстракция америция из растворов азотной кислоты ТО в Ф-1420.

Экстрагировали америций (Ш) из растворов 1,3,7,9 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ТО в Ф-1420 в течение 3 мин при соотноше- нш1 . Америций во всех случаях извлекается более, чем на 99%..

П р и м е р В. Экстракция америци из азотной кислоты Т2Э2 в Ф-1420.

Экстрагировали америций (III) из 3 мол:./л азотной кислоты 0,05 моль/л pacTTi:poM Т2Э2 в Ф-1420 в течение 3 мин при соотношении . Амери циЙ изппекается более чем на 99%.

П р и м е р 9. Экстракция берклия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-1420.

Экстрагировали берклнй (III) из 3 и 5 моль/л азотной кислоты 0,005 моль/л раствором ДТФОДФ в Ф-1420 при соотношении в течение 3 мин. Берклий извлекается на 99,9 и 99,6% соответственно. П р и м е р 10. Экстракция кюрия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали кюрий (III) из 3,5, 9 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-3 при соотношении и течение 3 мин. Ккфий извлекаемся на 99,9; 99,9 и 99,8% соответственно.

Пример II. Экстракция беркли из азотной кислоты Щ ФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали берклий (III) Из . I и 3 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-3 в течение 3 мин при соотношении . Берклий извлекается на 99,9% в том и другом случаях.

Пример 12. Экстракция кали- формия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали калифорний (III) в условиях, как в прулмере 11. Калифорний извлекается на 99,8 и 99,9% со- отпетстиепно.

Пример 13. Экстракция кюрия из азотной кислоты в присутствии нитрата алюминия ДТФМДФ в Ф-1420.

Экстрагаровали кюрий (III) из раствора I моль/л азотной кислоты + 1,8 моль/л нитрата алюминия 0,005 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-1420 в течение 3 мин при соотношении . Кюрий извлекается на 98,3%.

Пример 14. Экстракция америция из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали америций (ITI) из 3 моль/л азотной кислоты 0,01 моль/ раствором ДТФМДФ в Ф-3 в течение 3 мин при соотношении . Аме- pHuiw извлекается па 99,6%.

Пример 15, Экстракция цич и: азотной кислоты Ф2Б2 в Ф-3.

Экстрагировали америций (III) из

О

3 и 5 моль/л азотной кислоты О, 2 моль/л раствором Ф2Б2 в в течение Змии : ри соотногаении о : в 1 : 1 . Америций извлекается на 99,3 и 99,2% соответственно.

П р г м е р 16. Экстракция амери ция и енропия из азотной кислоты Ф2Э2 в Ф-и20.

Экстрагировали америпит (III) чя 3 моль/л азотной кислоты 0,073 моль/ раствором Ф2Э2 в в течение 3 мин при cooinouiGHHH о: 13 1 : 1 . Лмери ций извлекается более,чем на 99%. В тех же условиях европий (I.llj 10 моль/л-также извлекается более чем на 99%,

Пример -I. Экстракция америция из азотной кислоты Ф2Б2 и сГ -1420

Экстрагировали америций (III) мз 3 и 5 моль/л азотной К1 слот1 1 О, 3 ьюль раствором Ф2В2 в ) в течеюк- 1Д20 в течение 3 NHIH лри соотношении . Америций извлекается Нч 99,6 и 99,5% соответственно.

Пример 18, Экстракция европия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали европий (ITI) - 10 моль/л из ,3 и 6 моль/л азотной кислоты 0,005 моль/л раствором ДТФВДф в Ф-3 в тече)ше 3 мтчн при соотношении . Евроций изп/ екается на 97,6; 99, 96,9% соответственно.

Пример 19. Экстракция европия из азотной кислоты Ф2Э2 в Ф-1420.

Органическую фазу - О,I моль/л Ф2Э2 в Ф-1Д20 насыщали европием трехкратным контактированием с раствором 10 г/л нитрата европия 3 моль/л азотной кислоты при соотношении . В органической фазе, насыщенной европием, не наблюдалось появления осадка.

Пример 20. Экстракция европия из азотной кислоты Т2Э2 в Ф-1420.

Экстрагировали европий (III) - 10 моль/л из 3 моль/л азотной кислоты 0,7 моль/л раствором Т2Э2 в 1А20 в течение 10 мин при соотноТ .10

0

5

0

тении . Еяропчй более чем на 99.-,

П р и м е р 21. Экстплкцпч перич из азотной кислоты ЛTlI I, я .

Экстрагировали церий (III) - 10 холь/л - из 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л растпсром f в течение 3 млн при соотношении о:в 1, 1. Церий извлекается более чем на 99.

П р и м е р 22. Реэкстракция европия из ДТФМДФ в Ф-3.

Экстрагировали европий (III) из 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л раствором ДТФЦДФ в в течение 3 мин при соотношении . Фазг.т рЧ1деля1П1, европий резкстраг к. оваля контактированием с 10%-ным раствором карбоната аммония при соотнотении в течение 3 мин. За один кон- европий реэкстрагиру« тся на 81%. П р и м е р 23. Экстрлкт ия плутония (IV) из 3 моль/л азотной кислоты (,005 моль/л раствором ДТФМДФ в ф-3 в течение 3 мин при соотношении о;п --1:10. Плутоний изрпекагзтсп более чем на 99%.

В табл. I и табл. причедено срав- eiiKC предлагаемого спосоПл со спосо- 6f-iM-rrpoTOTnnoM.

Таблица 1

Экстракция америция ич 3 мо.ти-/л лзот- иой кислоты 0,005 моль/л

35

7,9

81

124

дхэ

(Способ - прототип)

Ф-3

Ф-и20 (заявляемый способ)

Таблица 2

Экстракция америция из 3 M. азотной кислоты 0,01 ьюль/гт рлстпорг М Ф2Э2

50

Дихлорэтан (способ-прототип)

Ф-1420 (заявляемый способ)

0,0В

Видно, что по способу-прототипу ког ффициенты распределения в 10-30 раз ниже, чем по предлагаемому способу.

Такнм образом, использование латаемого способа позволяет по срав нению со способом-прототипом за сч повышения экстракционной способности системы увеличить эффективность из- влечения РЗЭ и АЭ. При этом более высокая экстракциоииая способность бидентаитных экстрагентов в предлагаемых разбавителях открьгоает возможность проводить концентрирование при меньшей концентрации экстраген- та п экстракционной смесн, С другой стороны, большая растворимость кар- бамонлметиленфосфниоксидов в предлагаемых разбапнтелях позволяет пере- раблтывать растворы, содержащие значительные концеитрпичи редкоземельных металлов и актинидных элементов без опасности образования третьей фазы. Исключить использование сильно- деПстпующего ядовитого вещества - дихлорэтана (ДХЭ), повысить пожаро безопасность процесса, т.к. у ДХЭ

, а у Ф-3 - 94°С, у -1А20

всп

120 с.

Формула изобретения

1. Способ извлечения редкоземельных и актин1щиых элементов из азотно- кислых растворен, включающий экстракцию бидентатныкш нейтральныьт фосфор- органическими экстрагентами общей формулы

Б.

1.Р-(

-Р

Т.

сН2-:)-снг „

000

ъ -в

где п-0,1;

R ,,Rj,R,Ry - арильные или алкиларильные радикалц или

RI- P CH2-C-N(B02 1,2-, 2 « 2

где , - арильиые или алкилариль- ные радикалы, а R - ал- кильные радикалы, в органическом разбавителе, разделение фаз и реэкстрак- циго,

отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности извлечения редкоземельных и актинидных элементов путем повьппения степени; извлечения,повышения пожаробезопас- ности процесса, в качестве органического разбавителя используют фторза- мещенные нитроароматические соединения.

2.Способ по п. Г, отличающийся тем, что в качестве органического разбавителя используют метанитробензотрифторид.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического разбавителя используют орто-нитрофеиил-1,1,2,2-тетрафтор- этиловый эфир.

Изобретение относится к экстракции редкоземельных элементов и актинидных лемеитов и может быть использовано КПК в аналитической химии для концентрирования их, так и ч процессах вцделения из растворов переработки облученного ядерного топлива. Цель изобретгнип - увеличение )ек- тивности извлечения редкоземельных и актинидных элементов путем повьпие- ния степени извлечения и Гюпг.ппеиие пожаробезопасности процесса Редкоземельные и актинидные элементы экстрагируются из азотнокислых растворов бидeнтaнтны п нейтральныгш фосфор-, органическими экстрагентагш Р оргаии- чепсом разбавителе - фторзамепенном нптроароматическом соединении, например, метанитробеизотрифторид или орто-нитрофенил-I,I,2,2-ТРТрафтор- эти.гюпый эфир, с последующим разделением и реэкстракиий. Способ позволяет повысить степень ит лоче- ния г:с таллов - коэф4)ицигч1 распределения увеличивается в рлз и rioBbicviTb пожаробезопасностг- upoi ccr., так как заменяется nei-Koju)i:n; тмсня- ющееся вещество - Д11хлор;1тан , - бп- леп безопасные фторзан теч т 1 11тг) ароматические соединении. 2 .к. ф-лы, 2 табл. Л СГ