Способ извлечения редкоземельных элементов, урана и тория Советский патент 1991 года по МПК C01F17/00 C01F15/00 C01G43/00 

Изобретение относится к способам извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), урана и тория методом фракционной сублимации в вакууме и может быть использовано при получении их чистых соединений.

Цель изобретения состоит в повышении чистоты конечных продуктов за счет повышения селективности извлечения.

На чертеже представлена установка для реализации способа.

П р и м е р 1. Очистку ведут в установке, содержащей стеклянную ампулу 1, в которую помещена кварцевая лодочка 2 с разделяемой смесью. Ампулу устанавливают в трубчатую печь 3 без градиента температуры таким образом, что часть ампулы с лодочкой находится внутри печи, и вторая часть, снабженная холодильником 4, образует холодную зону и находится вне печи.

Смесь, содержащую соответственно , 1,2 10 и 6, моль пивалатов неодима, тория и стронция, помещают в

стеклянную ампулу и в трубчатую печь без градиента температуры. Разделяемую смесь выдерживают в течение 2 ч при 250°С и давлении 10 2 мм рт.ст. При этом фракция сублимата (фракция 1), полученная в холодной зоне, содержит 1,2 моль пивалата тория, т.е. торий выделяется количественно. Окончание процесса отделения пивалата тория фиксируют по показаниям вакуумметра. Полученный остаток, содержащий пивалаты неодима и стронция (2,4 10 и 6,4 10 моль соответственно), нагревают до 330°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч до окончания процесса сублимации пивалата неодима. Фракция сублимата (фракция 2), полученная в холодной зоне установки, содержит 2.4 моль пивалата неодима, а в остатке обнаружено 6,4 10 моль пивалата стронция.

Примеры2 5. Осуществляют по методике примера 1, но при различных температурных режимах, в том числе и выходя(/

С

о

и

о

щих за предлагаемые пределы (примеры 4 и 5).

Пример 6 осуществляют по методике, изложенной в примере 1, но в качестве исходного соединения используют пивалат неодима, загрязненный пивалатами тория и бария.

Пример 7 осуществляют по методике, изложенной в примере 1, но в качестве исходного соединения используют пивалат неодима, загрязненный пивалатами урана и стронция.

Пример 8 осуществляют по методике, изложенной в примере 1, но в качестве исходного соединения используют пивалат эрбия, загрязненный пивалатами урана и бария.

Условия эксперимента и полученные результаты приведены в табл.1.

Пивалаты актинидов более легколетучи, чем соединения РЗЭ, что обусловлено полимерным строением пивалатов РЗЭ. Температуры зон кристаллизации летучих пивалатов актинидов и РЗЭ отличаются как минимум на 40°С. При нагревании их смеси в вакууме при 250 - 290°С происходит количественная сублимация пивалатов урана (IV) и тория (IV), а в остатке остаются пива- латы РЗЭ. При 245°С и ниже пивалаты актинидов не сублимируются. Проведение процесса сублимации пивалатов актинидов при температуре выше 290°С сопровождается их частичным термолизом, что препятствует их количественной сублимации и загрязняет остаток пивалатов РЗЭ продук- тами термолиза соединений актинидов.

После полного удаления пивалатов актинидов при 250 - 290°С дальнейшее нагревание остатка пивалатов РЗЭ приводит к тому, что при 330°С начинается процесс сублимации пивалатов РЗЭ. Количественная сублимация пивалатов РЗЭ наблюдается в интервале 330 - 390°С. При температуре выше 390°С пивалаты РЗЭ подвергаются частичному осмолению и их сублимация является неполной. Кроме того, при такой высокой температуре происходит переход в газовую фазу пивалатов стронция и бария. Эти элементы присутствуют в технологических смесях, содержащих РЗЭ и актиниды, поэтому при вакуумной сублимационной очистке пивалатов РЗЭ от актинидов в интервале 330 - 390°С происходит очистка РЗЭ от стронция и бария.

Как следует из табл.1, выход за предлагаемые температурные пределы приводит либо к снижению чистоты конечных продуктов, либо к невозможности сублимации.

Для сравнения в табл.2 представлены результаты, полученные при извлечении РЗЭ, урана и тория из смесей их гидратов ацетилацетонатов сублимацией в условиях прототипа.

Из табл.2 следует, что по способу-прототипу не происходит селективного извлечения РЗЭ, урана и тория, ввиду чего получаемые соединения этих элементов взаимно загрязнены примесями. Это объясняется тем, что зоны кристаллизации фторированных бета-дикетонатов (урана, тория и РЗЭ-соединений, используемых для разделения по прототипу) близки и составляют соответственно 50 - 70 и 80 - 120°С. При совместном осаждении гексафторацетила- цетонов и последующей фракционной сублимации этой смеси наблюдается перекрывание зон кристаллизации компонентов смеси и содержание РЗЭ во фракции бета-дикетоната урана достигает 3 - 10%. В случает пивалатов существование значительной разницы в температурах сублимации компонентов смеси позволяет избежать взаимного загрязнения фракций и тем самым повысить выход очищенного продукта практически до 100%.

Таким образом, осуществление изобретения позволяет повысить степень очистки конечных продуктов и получить практически не содержащие примеси индивидуальные соединения РЗЭ,урана и тория.

Формула изобретения

Способ извлечения редкоземельных элементов, урана и тория из смесей их соединений с органическими лигандами, включающий нагревание в вакууме - мм рт.ст., фракционную сублимацию с выделением индивидуальных продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты конечных продуктов за счет повышения селективности извлечения, в качестве исходных соединений редкоземельных элементов, урана и тория используют их пивалаты и нагревание осуществляют последовательно при 250 - 290°С для отгонки урана и/или тория при 330 - 390°С - редкоземельных элементов.

1.9 1.9 14.4 2,4 -1,6

1,2

2,-i

1-.2

6,4 250

330

СЛ

1.2

,0

1,0

.о

9,6 1,0

6,4 270

5,0 290

5.0 240

5,0 300

250

0,5 250

2,4 t.9

1,9 1.9

14,4

2,4

1,2

1,0 6,4

0,ч

5,0

350

1,6

1,4

1,0 -5,0

0,9 0,1 -5,0

9,6

1,0 0.5

400

320

330

2,4

1,899 0,01 1,4 0,5 - - 1,9- 14,389 0,01 - - - 2,39 - - 0,01 2,07- 6,4

6,i 0,0

5,0 0.3

5.0

1.0 0,5

от J

СЯ

M о -J

at

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), урана и тория из их смесей и позволяет повысить чистоту конечных продуктов. Смесь, содержащую пивалаты РЗЭ, урана или тория и щелочноземельный элемент, подвергают двухступенчатому нагреванию в вакууме - мм рт.ст. На первой стадии при 250 - 290°С отгоняют пивалаты урана или тория. На второй стадии при 330 - 390°С отгоняют пивалаты РЗЭ. Фракционной сублимацией выделяют индивидуальные РЗЭ, уран и торий. 1 ил., 2 табл.

2,t

Верхние данные - содержание элементов в сублимлте, нищие - « остатке.

250

330

0,03- - 4,7 Вамуун

Таблица 2