Способ извлечения редкоземельных и актинидных элементов

 

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 )ективности извлечения редкоземельных и актинидных элементов путем повьпиения степени извлечения и Гюпг.ппеиие пожаробезопасности процесса Редкоземельные и актинидные элементы экстрагируются из азотнокислых растворов бидeнтaнтны п нейтральныгш фосфор-, органическими экстрагентагш Р оргаиичепсом разбавителе - фторзамепенном нптроароматическом соединении, например , метанитробеизотрифторид или орто-нитрофенил-I,I,2,2-ТРТрафторэти.гюпый эфир, с последующим разделением и реэкстракиий. Способ позволяет повысить степень ит лочения г:с таллов - коэф4)ицигч1 распределения увеличивается в рлз и rioBbicviTb пожаробезопасностг- upoi ccr., так как заменяется nei-Koju)i:n; тмсняющееся вещество - Д11хлор;1тан , - бплеп безопасные фторзан теч т 1 11тг) ароматические соединении. 2 .к. ф-лы, 2 табл. Л СГ

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 В 59/00, 60/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И

С"

Д г 3

> Ф (ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23.08.92. Бюл. !" 31 (21) 4345789/02 (22) 17.12,87 (72) Б.Ф.Мясоедов, F. ° Ã.Äçåêóí, N. К. Чмут ава, В.A. Рабанн, Г. А. Прибь>лова и А.Ю.Шадрин (53) 669.853(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 710205, кл, С 01 0 56/00, 1"-92 (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕ11ЕЛЬH1>lX И АКТИНИДН1>!Х ЭЛЕ! 1ЕНТОВ (57) Изобретение относится к экстракц и редкоземс льнь>х элел>ентов и актинидных элементов и мажет быть использована как В аналитической химии для концентрировани>с их, так и в процеСсах выделения иэ растворов переработки облученшаго ядерного таллина.

Цель изобретения — увеличение эффективности извлечения рс дкоземельных

Изобретение относится к экстракции редкоземельных элемента>) (РЗЭ) .и актинидных элементов (АЭ) и мажет быть использована как в аналитической химии для концентрирования их, с ак и в процессах выделен>ьч РЗЗ и

АЭ из растворов перераба) ки, аблученно го ядерно го топлива .

Цель изобретения - увеличение эффективности извлечения редкс>земельных и актинидных элеменз> я путем повышения степени извлечения н пояьппения пожаробезопасн асти »!одесса.

„.,SU,„, 15245 9 А и актинидных элементов путем повьппения степени из влечения и йов .ппение пажарабезопасности процесса Редкоземельные и актинидные элементы экстрагируются из аэотнокислых растворов бидентантными нейтральными фосфорорганическими экстрагентами я органическом разбавителе — фторзамещенном нитроароматическом соединении, например, метанитробензотрифторид или ортi>-нитрафенил-l,l,2,2-тетрафторэтилавый эсЬир, с последующим раэделеннс м д>аз и реэкстракц й. С»ас> б позволяет повысить степень изнлс.чення металлов — коэффициенг расnрe— делен>гя увеличивается в 1г> —. с) раз н повысить пожаробезопасность >п)оцесс 1, так как заменяется легканс>:нв )»ес>яющееся вещество — дихлар. тан .,- ба— лес. безопаснь>е фторзам"ще>» I >я I и г!>а— ароматические соединения. 2 ф-лы, 2 табл.

Сущность способа иллкстрнру..тся следующими примерами.

В качестве экстрзгента» >i;» использованы диокись тетрас1 >ц"метнлеH дифасфина (ДТФИДФ), акис ь лг ь. ннл (диэтилкарбамоилметипс >) с. ) с . »»;> (Ф2Э2), окись диталнл (;с>с- "> .; !>»;>мс)и.»- 3-"- " метилен)-фосфина (Т2Э? ), r - .. ср, нил (дибутилкарбамаилмс с (Ф2R2)â 1ь1эЭ 5>--це» с>ь > " 1, >,)-триакса-1, Э, 5-триф >с.,: i>

Распределение мета:>с> н,,>: и и органической фз >а>! ан!

1524519 диометрически. Разбянители Ф-3-мета- 1 нитробеиэотрифторид, Ф-1420-орто-иитрофенил-),1,2,2-тетрафторэтиловый эфир, Пример l, Экстракция ямериция иэ азотной кислоты ДТФМДФ в Ф вЂ 14.

Экстрягировали америций (111) иэ растворов 1,3,5,9, 10 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-1420 при соотношении объемон органической и водной фаз о;н):1 в течение 3 мин, Во всех случаях америций экстрагируется более, чем на 99Х °

I1 р и м е р 2. Концентрирование

l".25 америция из азотной кислоты

ДТФМДФ в ) -1420.

Экстра»провал» америций (III) »э

3 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ н Ф-) 420 н те ение

3 мин при соотношении о:в):25. Амер»и»й извлекается на 99,6Х.

П р и и е р 3, Концентрирование

I:100 америции из азотной кислоты

ДТФМДФ н Ф-)420.

Экстрягиронали америций (III} из

3 моль/и азотной кислоты 0,05 моль/л раствором ДТФМДФ и Ф-1420 н течение 3 м»н при соотношении о:н 1:)00. Амер»ций извлекается иа 98,5Х.

П р и и е р 4. Экстракция кюрия из азотной кислоты ДТФМДФ в W)420.

Экстрагироняли кирий (III) из

I 3, 7 моль/л растнорон азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в

Ф-)420 в течение 3 мин при соотношеи»и о:н 1:1. Кюрий зкстрагируется на

99,8; 99,9 и 98,5Х соответственно, Пример 5. Экстракция амер»ция иэ азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-З.

Экстрагиронали америций (III) из

1,3,5>7, )I Моль/л язо1ной кис»оты

0,025 моль/л раствором ДТФМДФ н Ф-3 в течение 3 лшн при соотношении о:н ):1. Америций извлекается более чем на 99Х, Пример 6, Концентрирование

1:25 ямериция иэ азотной кислоты

ДТФМДФ н Ф-З, Экстрагиронали америций (III) из

О

3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л растнором ДТФМПФ н Ф-3 в течение

3 мин при соотношении о:в 1:25. Америций экстрагируется более чем ня

99Х.

Пример 7, Экстракция америция иэ растворов азотной кислоты ТО в Ф-)420.

Экстрагировали америций (I I I) иэ растнорон 1, 3,7,9 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ТО в

Ф-1420 н течение 3 мин при соотношении о:н 1:1. Америций но всех случаях извлекается более, чем íà 99Х.

Пример 8. Экстракция америция из азотной кислоты Т2Э2 н Ф-1420.

10 Экс.трягироналн америций (III) из

3 мол:./л азотной кислоты 0,05 моль/л ряс.т:ром Т2Э2 в Ф-1420 в течение

3 мин при соотношении о:в=):1. Америций) иэвпекается более чем на 99Х, 15 Пример 9. Экстракция берклия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-1420.

Экс.трягироняли берклий (11Т) иэ

3 и 5 моль/л азотной кислоты

0,005 моль/л раствором ДТФМДФ в

20 Ф-)420 при соотношении о, в):1 н течение 3 мин. Берклий извлекается на

99,9 и 99,6Х соответственно.

Пример )О, Экстракция кюрия иэ азот»ой кислоты ДТФМДФ н Ф-3, Экстрагиронали кюрий (11Т) иэ

3,5, 9 моль/л азотной кислоты

0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-3 прн соотношении о:н):1 н течение

3 мин. Кк рий извлекаешься на 99,9, 30 99,9 и 99,8Х соотнетстнен»о.

Пример ll. Экстракция берклия из азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-З.

Экстрягировали берклий (III) из I и 3 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л

35 раствором ДТФМДФ в Ф-3 н течение

3 мин при соотношении о:в):l. Берклий извлекается на 99,9Х в том н другом случаях, П р и и е р )2, Экстракция калифорния иэ азотной кислоты ДТФМДФ в

Ф-З.

Экстрагиронали капифорпий (III) в условиях, как н помере 11. Калнфорний извлекается на 99,8 и 99,9Х со45 ответственно.

Пример 13. Экстракция кюрия из азотной кислоты в присутствии нитрата алюминия ДТФМДФ н Ф-)420, Экстрагировали кюрий (III) иэ раствора моль/л азотной кислоты +

1,8 моль/л нитрата алюминия

0,005 моль/л раствором ДТФМДФ в

Ф-1420 в течение 3 MHH при соотношении о: н I: 1. Кюрий извлекается на

98, ЗХ.

Пример 14. Экстракция америц»я иэ азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-З.

524519

6 п«ении з: B I 50. LRpo«l«til ll l .«сз т. более чем на 99».

Пример 21. Экст -!««It;я i«el ин иэ азотной кислс ты ДТФ 1«!! в Ф- 3, Экстрагировали церий (111)

10 моль/л — из 3 мОль/л а nò«IÎÉ «си слоты 0,05 моль/л раствором ЦГФ«ЯФ

Ф-3 в течение 3 мин при соотношс лип

1Q o:в 1:I. .Церий извлекается более чем на 99, Пример 22. Реэкстракция евро= лия из ДТФЩФ в 43.

Экстрагировали европий (III) иэ !

5 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/л раствором ДТФИДФ в Ф-1420 в течение

3 кин при соотношении о:и=-1:1. Фаз«,« ря- деляли, европий резкстраг««1!o» r« контактированием с 10 -ным раствором

20 к рбс1ната аммония при соотношении о; в= I: 1 в течение Э мин. 3a один конт-.кт европий реэкстрагигуется на 8l .

Пример 23. Экстракция плутония (IV) из 3 моль/л азотной кислоты («,005 моль/л раствором ДТФ!!ДФ в Ф-Э в течение 3 мин при соотнс«л«енин о: в=

=1: I О. Плутоний извлекается более чем на 997.

В табл. I и табл. ? лри «едено сравнение предлагаемого clio< оп, со способомк-и рс тотипом.

П р и и е р l7. Экстракция америция из азотно«« кислоты Ф2Г2 н Ф-1420, Экстрагировали аг«ериций (1«1) из

3 и 5 моль, л азотной кисло««« 0,3 моль/л раствором Ф2Б2 в Ф-1420 в тс«е«сне

1420 в течение 3 к««««при conò««o««låнии о: в= l: 1. Лмериций«извлекастся и.

99,6 и 99,5 соответственно.

Пример 18. Экстракцлн евро35 пия из азотной кислоты ДТФ!1ДФ в Ф-З.

Экстра гировали евролий (111)

-4

0 моль/л из 1,3 и 6 коль/л азотной кислоты 0,005 моль/л растворог. 1!ТФ!"1ДФ в Ф-3 в течение 3 мин при соотношении o: в=1: 1, Европий извлекается на

97,6; 99, 4 и 96,9Х соответственно.

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

Органическу«о фазу — 0,1 коль/л

Ф2Э2 в Ф-1420 насыщали евролиек трехкратным контактированием с расIBopoM

l0 г/л нитрата евролия + 3 коль/л азотной кислоты при соотношении о в 1:I, В органической фазе, «гасыщенной европием, не набл«г«далось появления осадка.

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

Экстрагировали евролий (III)

-)

l0 моль/л из 3 моль/л азотной кислоты 0,7 моль/л раствором 1232 в

Ф-1420 в течение IO MH«i при соотноl;n фф«лл ент рас лрс)«eлс«п«ч аг «» p«t«t« я

Разб авитель

40 ДХЭ (С««особ — прототип)

Ф-3

Ф-1420 (заявляемый способ) 7,9

8l

1?4

45 Т а б.««««ц а ?

Экстракция америция иэ 3 мо««ь/««азотной кислоты 0,01 моль/« p,IñòI«npã и

Ф2Э2

Ko." ««л(игнт ряс;«рс««< Bс«ц«я сзг«ерицпя

Разбавитель

0,08

Дихлорзтан

5 (способ-прототип)

iI«-3

Ф-1420 (заяв.««ясмь«й слосс б) l -4! .", 51

5 I

Экстрагировали америций (III) из

Э моль/л азотной кислоты 0,01 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф-3 в течение

3 мин при соотношении o: в= l: l . АМериций извлекаетс» на 99,6%.

II р и м е р 15, Экстракция америцня из азотной к«1слат««Ф2Б2 в Ф 3.

Экс трагировали америций {111) иэ

3 и 5 и ль/л азотной кислоты О, 2 моль/л раствором Ф2Б2 в

:. ри соот««оше««ии о . в=1: I . Лмериц««й извлекается на 99,3 и 99,7? соответственно.

П р " м е р 16. Экстракция америция и енропия из азотной кислоты

Ф2Э2 в Ф-1420.

Экстрагирс вали аг«е««и««и«! (11.1) лз

3 моль/л азотной кислоты 0,075 моль/л раствором Ф2Э2 в Ф-!420 в течение

3 мин при cooт««с с««е««««и о: в 1: 1, Лмериций извлекается более, «егл на 99Z. В тех же условиях евролий (111)

-3

-10 коль/л-т зкже из влекае те««более чем на 99Х.

Таблица l

Экстракция аг«ер««ция из 3 гю««« /л лзот««ой KHcJlolы 0,005 моль/л Д1с1 1, !Ф

15245 I 9 1 5

31 R$

Р-(СН2-Р)-СН2- Р

7/11

0 0 п4

0 где п0,1;

R<.Q,R»R<,R< — арильные или влкилapmu ные рвдиквль|

ИЛИ В1

-р — сн2 — с-мщ 12

0 О

Формула изобретения

Составитель Г. Мельникова

Редактор А. Кондрахииа Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 3472 Тираж Подписное

ВН!ОШ!1 Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101

Видно, что по способу-прототипу коэффициенты распределения в 10-30

pas нике, чем по предлагаемому способу.

Таким образом, использование лвгвемого способа позволяет по cpas- нению со способом-прототипом эа счет повьппения экстракциониой способности системы увеличить эффективность иэ влечения РЗЭ и АЭ. При этом более высокая экстрвкциониая способность бидентвитных экстрагентов в предлагаемых раэбавителях открывает возможность проводить коицентрирование 15 при меньшей концентрации экстрагента и экстракциоиной смеси. С другой стороны, большая растворимость карбамоилметиленфосфиноксидов в предлагаемых .раэбапителях позволяет перерабатывать растворы, содержащие значительные концентрации редкоземельных металлов и вктинидных элементов без опасности образования третьей фазы. Исключить использование сильно- 25 действующего ядовитого веществадихлорзтаиа (ДХЭ), повысить пожаро безопасность процесса, т.к, у ДХЭ

Т,„ I 3 С, а у Ф 3 — 94 С, у Ф-1420

) 120 С. 30

1. Способ извлечения редкоземельных и актинидиых элементов из азотно- 35 кислых растворон, включающий зкстракцию бидентатными нейтральными фосфорорганическими экстрагентами общей формулы где R,,R — арильные или алкилариль ные радикалы, в R — алкильиые радикалы, в органическом раэбавителе, разделение фвз и реэкстракцию отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности извлечения редкоземельных и актинидных элементов путем повьппения степени извлечения,повьппения пожаробезопасности процесса, в качестве органического раэбавителя используют фторзвмещенные нитроаромвтические соединения.

2, Способ по и. I о т л и ч аю шийся тем, что в качестве органического рвзбавителя используют метанитробенэотрифторид.

3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве органического раэбввителя используют орто-нит рофенил- l, I, 2, 2-тетрвфторэтиловый эфир.