Способ извлечения америция в виде диоксида америция из растворов

Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из растворов. Изобретение может быть использовано в технологии извлечения америция в виде диоксида из оборотов производства и радиоактивных отходов. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала способов получения диоксида. Способ включает соосаждение из раствора, содержащего примеси, оксалата америция на носителе - оксалате кальция, последующее получение азотнокислого раствора, содержащего америций, и получение оксалата америция с дальнейшим прокаливанием его до диоксида. При этом осадок носителя, содержащий америций, прокаливают до оксидов, получение азотнокислого раствора ведут растворением полученных прокаливанием оксидов в азотной кислоте. Из азотнокислого раствора осуществляют экстракцию америция с использованием твердого экстрагента на основе диизооктилметилфосфоната с последующей реэкстракцией. Получение оксалата америция ведут осаждением из упаренного реэкстракта. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из растворов. Изобретение может быть использовано в технологии извлечения америция в виде диоксида из оборотов производства и радиоактивных отходов. Диоксид америция используют, например, в источниках ионизирующих излучений, применяемых в геолого-разведочных (каротажных) работах.

Известен способ извлечения америция в виде диоксида америция из отходов, изложенный в патенте США [Патент США № 3781404, опубл. 25 декабря 1973 г.]. По этому способу отходы, содержащие америций, кальций, магний, растворяют в азотной кислоте, фильтруют, доводят кислотность до 0,1-0,3 М, осаждают оксалат америция добавлением щавелевой кислоты, отфильтровывают осадок оксалата америция и прокаливают с получением оксида америция.

В упомянутом способе концентрация америция в растворах такова, что позволяет осадить оксалат америция без применения носителя; для растворов с малым содержанием америция (миллиграммы на литр) способ не применим, т.к. для осаждения небольших количеств америция следует использовать носитель.

Известен способ извлечения америция в виде диоксида америция из растворов [Вдовенко В.М. Современная радиохимия. М.: Атомиздат, 1969, с.354]. Способ включает соосаждение из раствора, содержащего примеси, оксалата америция на носителе - оксалате кальция, получение азотнокислого раствора, содержащего америций, растворением осадка, получение оксалата америция с последующим прокаливанием его до диоксида. Способ выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является расширение арсенала способов получения диоксида америция.

Задачу решают тем, что в способе извлечения америция в виде диоксида америция из растворов, включающем соосаждение из раствора, содержащего примеси, оксалата америция на носителе - оксалате кальция, получение азотнокислого раствора, содержащего америций, и получение оксалата америция с последующим прокаливанием его до диоксида, осадок носителя, содержащий америций, прокаливают до оксидов, получение азотнокислого раствора ведут растворением полученных прокаливанием оксидов в азотной кислоте и из азотнокислого раствора осуществляют экстракцию америция с использованием твердого экстрагента на основе диизооктилметилфосфоната с последующей реэкстракцией, и получение оксалата америция ведут осаждением из упаренного реэкстракта.

Раствор, полученный после выделения из него осадка носителя, содержащего америций, направляют на повторное оксалатное соосаждение, которое проводят по крайней мере однократно, полученный при этом осадок растворяют в азотной кислоте и объединяют его с исходным раствором.

Перед экстракцией америция проводят дополнительное осаждение америция в виде гидроксида с последующим растворением в азотной кислоте.

Пример 1.

К исходному раствору, содержащему 7,5 мг/л америция, 3 моль/л азотной кислоты и примеси железа 0,5 г/л, алюминия 1,0 г/л, магния 3,0 г/л, кальция 1,0 г/л, добавили заданные количества четырехводного нитрата кальция и кристаллической щавелевой кислоты. Затем 40%-ным раствором гидроксида аммония довели раствор до рН=1,2.

Полученную реакционную смесь отстаивали при нагревании до 50°С в течение 1 часа и выдерживали в течение 0,5 часа при комнатной температуре.

Получили осадок, который представляет собой оксалат кальция с соосажденным с ним оксалатом америция. Осадок отфильтровали, высушили и прокалили при температуре 600°С до оксидов.

Концентрация америция в фильтрате составила 0,012 мг/л, концентрация кальция - 5,0 мг/л. Основная часть примесей осталась в фильтрате.

Полученные прокаливанием оксиды растворили в 3 М азотной кислоте. Затем кислотность раствора довели до 0,3 М и направили на экстракцию.

Экстракцию америция провели с использованием твердого экстрагента на основе диизооктилметилфосфоната (ТВЭКС-ДиОМФ).

Колонка заполнена ТВЭКС-ДиОМФом. Экстракцию америция осуществили твердым экстрагентом путем пропускания 0,3 М раствора через колонку при температуре 20°С и скорости пропускания один колоночный объем в час, после чего колонку промыли 0,3 М раствором азотной кислоты. Затем реэкстрагировали америций в виде нитрата америция раствором 3 М азотной кислоты, который пропускали со скоростью 0,5 колоночного объема в час при температуре 20°С.

Получили реэкстракт - раствор нитрата америция, в котором содержание суммы примесей по отношению к америцию составило 0,12 мас.%.

Полученный реэкстракт упарили при температуре кипения до заданной концентрации америция и добавили в него заданное количество кристаллической щавелевой кислоты. Осадили оксалат америция. Осадок отфильтровали, высушили и прокалили до диоксида америция. Масса диоксида америция составила 8,5 мг, содержание примесей в диоксиде америция 0,1 мас.%.

Пример 2.

Фильтрат после отделения осадка носителя, содержащего америций, т.е. после отделения оксалата кальция с соосажденным с ним оксалатом америция, содержит 0,012 мг/л америция и 5,0 мг/л кальция и имеет рН=1,2. Фильтрат направили на повторное оксалатное соосаждение.

Для этого к фильтрату добавили заданные количества четырехводного нитрата кальция и кристаллической щавелевой кислоты. Кислотность поддерживали на уровне рН=1,2.

Полученную реакционную смесь отстаивали при нагревании до 50°С в течение 1 часа и выдерживали в течение 0,5 часа при комнатной температуре.

Получили осадок оксалата кальция с соосажденным с ним микроколичеством оксалата америция. Осадок отфильтровали.

Концентрация америция в фильтрате составила 0,001 мг/л, кальция 5,0 мг/л. Фильтрат отправили на кондиционирование и захоронение.

Осадок растворили в азотной кислоте и объединили с исходным раствором из оборотов производства, содержащим америций и примеси. Полученный раствор направили на обработку, как описано в примере 1.

Пример 3.

Способ осуществляли как в примере 1, только перед экстракцией провели дополнительную операцию: из раствора, полученного растворением продукта прокаливания в 3 М азотной кислоте, осадили гидроксид америция при конечном значении рН=6, осадок отфильтровали, высушили и растворили в 3 М азотной кислоте. Затем кислотность раствора довели до 0,3 М и направили на экстракцию.

1. Способ извлечения америция в виде диоксида америция из растворов, включающий соосаждение из раствора, содержащего примеси, оксалата америция на носителе - оксалате кальция, получение азотнокислого раствора, содержащего америций, и получение оксалата америция с последующим прокаливанием его до диоксида, отличающийся тем, что осадок носителя, содержащий америций, прокаливают до оксидов, получение азотнокислого раствора ведут растворением полученных прокаливанием оксидов в азотной кислоте и из азотнокислого раствора осуществляют экстракцию америция с использованием твердого экстрагента на основе диизооктилметилфосфоната с последующей реэкстракцией, и получение оксалата америция ведут осаждением из упаренного реэкстракта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор, полученный после выделения из него осадка носителя, содержащего америций, направляют на повторное оксалатное соосаждение, которое проводят по крайней мере однократно, полученный при этом осадок растворяют в азотной кислоте и объединяют его с исходным раствором.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед экстракцией америция проводят дополнительное осаждение америция в виде гидроксида с последующим растворением в азотной кислоте.