Способ обработки азотнокислых растворов

 

Изобретение относится к способу обработки азотнокислых растворов и может быть использовано в радиохимических производствах для обеспечения безопасности проведения процессов упарки азотнокислых растворов в условиях радиохимических производств. Сущность изобретения: в обрабатываемые азотнокислые растворы вводят поливодные нитраты железа, хрома или алюминия в количествах, обеспечивающих в упариваемых растворах отношение массовых долей азотной кислоты и нитрата металла не более 3:1, причем вводят нитрат металла непосредственно в обрабатываемый раствор. Изобретение позволяет достигать высокой степени упарки исходного раствора при сохранении постоянной концентрации азотной кислоты, не превышающей максимально допустимую, что обеспечивает безопасность процесса. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к способам обработки азотнокислых растворов и может быть использовано в радиохимических производствах для обеспечения безопасности проведения процессов глубокой упарки азотнокислых растворов.

Наиболее близким является способ /А.с. СССР N 1286899, 1987 г., МКИ С 01 В 21/44/ обработки азотнокислых растворов, включающий их упарку в присутствии удерживающего воду вещества (акваколлектора), представляющего из себя нитраты магния и марганца, выбранный в качестве прототипа. Недостатками способа являются значительная сложность аппаратурной схемы, включающей использование ректификационной колонны, а также невозможность надежного ограничения предельных концентраций азотной кислоты при высоких значениях кратности упарки, в результате чего содержание HNO₃ в кубовом растворе может превысить максимально допустимое для радиохимических производств - 9 моль/л.

Задачей изобретения является повышение безопасности при проведении процессов упарки азотнокислых растворов в условиях радиохимических производств.

Поставленная задача достигается добавлением в упариваемый азотнокислый раствор поливодных нитратов железа, алюминия или хрома, причем количество вносимой соли должно быть таким, чтобы отношение массовых долей азотной кислоты и нитрата металла не превышало 3:1. При большем значении отношения возможно достижение концентрации азотной кислоты, превышающей максимально допустимую для радиохимических производств, меньшее значение отношения может привести к неоправданному перерасходу реагента (нитрата металла).

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что для осуществления заявляемого способа нитраты металлов, выступающие в роли акваколлекторов, вводятся непосредственно в обрабатываемый раствор перед или в ходе упаривания, в то время как в прототипе акваколлектор вводится непрерывно в течение всего процесса, причем сначала обязательно контактирует с парогазовой фазой обрабатываемого азотнокислого раствора и лишь потом попадает в раствор, что в случае применения в ряде радиохимических производств может привести к временному превышению максимально допустимой концентрации азотной кислоты в растворе. В заявляемом решении изменение концентрации азотной кислоты в обрабатываемом растворе может быть определено заранее выбором вносимой соли и подбором ее концентрации, что обеспечивает безопасность процесса упарки. Таким образом, заявляемый способ соответствует требованию "новизна".

Хорошо известна водоотнимающая способность нитратов некоторых двухвалентных металлов (цинка, магния, марганца) при упарке азотной кислоты, позволяющая использовать их в качестве акваколлекторов при обработке азотнокислых растворов, однако, данное их свойство может быть использовано лишь в случае контакта солей в виде плавов с парогазовой фазой обрабатываемого раствора. Возможность применения в качестве акваколлекторов поливодных нитратов железа, хрома и алюминия, а также возможность обработки азотнокислых растворов путем внесения акваколлектора непосредственно в упариваемый раствор перед или в ходе упаривания, является новой и неожиданной, что позволяет признать заявляемое решение соответствующим требованию "изобретательский уровень".

Технология осуществления способа заключается в следующем. В исходный азотнокислый раствор добавляется поливодный нитрат алюминия, железа или хрома в виде концентрированного раствора или соли до конечного содержания, обеспечивающего в обрабатываемом растворе соотношение массовых долей азотной кислоты и нитрата металла, не превышающее 3:1. Раствор упаривается как при постоянном объеме, так и с уменьшением объема.

Для иллюстрации заявляемого технического решения приводятся следующие примеры.

Пример 1. Упарка при постоянном объеме радиохимического раствора сложного состава в течение ≈ 10 часов. Содержание азотной кислоты - 6,1 мас.%, нитрата железа (III) - 2,1 мас.%. Достигнутая кратность упарки - 10. Результаты упарки в виде зависимости концентрации азотной кислоты в упариваемом растворе от кратности упарки приведены в таблице 1.

Данный пример иллюстрирует возможность достижения с использованием описываемого способа высокой степени упарки исходного раствора при сохранении постоянной концентрации азотной кислоты, не превышающей 9 моль/л - максимально допустимой в ряде радиохимических производств.

Пример 2. Упарка с уменьшением объема радиохимического раствора сложного состава в течение ≈ 8 часов. Содержание азотной кислоты - 30 мас.%, нитрата алюминия (III) - 10 мас.%. Достигнутая кратность упарки - 6. Результаты упарки в виде зависимости концентрации азотной кислоты в упариваемом растворе от кратности упарки приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что представляемый способ позволяет снижать исходную концентрацию азотной кислоты в растворе в процессе упарки, при этом достигается высокая степень упарки, не превышается максимально допустимая концентрация азотной кислоты.

Пример 3. Упарка при постоянном объеме радиохимического раствора сложного состава в течение ≈ 6 часов. Содержание азотной кислоты - 41,7 мас.%, нитрата хрома (III) - 14,1 мас.%. Достигнутая кратность упарки - 8. Результаты упарки в виде зависимости концентрации азотной кислоты в упариваемом растворе от кратности упарки приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, заявляемый способ позволяет проводить эффективное снижение концентрации азотной кислоты в упариваемом растворе за короткое время.

Примеры показывают, что проведением процесса упарки в данных условиях можно обеспечить безопасность при обработке азотнокислых растворов радиохимических производств.

Формула изобретения

1. Способ обработки азотнокислых растворов, включающий упарку в присутствии акваколлектора, отличающийся тем, что в качестве акваколлектора используют поливодные нитраты железа, алюминия или хрома.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение массовых долей азотной кислоты и нитрата металла в обрабатываемом растворе должно быть не более 3 : 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1