Способ выделения рутения из облученного технеция, представляющего собой сплав технеция и рутения tc-ru

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способу выделения рутения из облученного технеция, представляющего собой сплав технеция и рутения, и может быть использовано в радиохимии, аналитической и в препаративной химии. Способ включает растворение сплава Tc-Ru, отделение фракции рутения в виде гидроксида, перевод отжигом гидроксида рутения в оксид рутения RuO4 и восстановление его до металла водородом. Растворение сплава ведут в растворе кислоты в присутствии катализатора при барботировании через раствор озон-кислородной или озон-воздушной смеси. Восстановление оксида рутения до металла проводят в токе смеси водород-инертный газ. К качестве катализатора используют соли серебра Ag(I) либо соли кобальта Со(II). Техническим результатом является уменьшение количества радиоактивных отходов, образующихся в процессе выделения рутения, и взрывобезопасности этого процесса. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в химической технологии и препаративной химии.

Долгоживущий изотоп Тс-99, накапливающийся в значительном количестве в отработанном топливе атомных электростанций, является одним из наиболее проблемных компонентов радиоактивных отходов. Он обладает опасно высокими миграционными способностями в атмосфере и природных водах. Наиболее перспективным способом переработки технеция является трансмутация (сжигание в ядерных реакторах). При этом Тс-99 переходит в стабильные изотопы рутения. Основными потребителями рутения являются электронная и электротехническая промышленность. Крупномасштабная трансмутация технеция в сочетании с промышленной очисткой получаемого рутения от невыгоревшего технеция могла бы полностью удовлетворить современные потребности на этот платиноид.

Известен способ очистки препарата рутения от технеция [Патент РФ №2266871]. В этом способе растворение сплава Tc-Ru производят в 2,0 моль/л КОН в присутствии 0,4 моль/л КIO4 при Т=70÷80°С. Затем из полученного раствора осаждают гидроксид рутения, далее осадок гидроксида отделяют от маточного раствора, промывают водой и снова растворяют в 2,0 моль/л КОН с избытком КIO4 при Т=70÷80°С, получая раствор рутената калия. На следующей стадии процесса производят корректировку кислотности раствора (рН) добавлением Н2SO4, получая в итоге раствор рутената калия со значением рН=1÷7 с избытком KIO4. Этот раствор нагревают до Т=50÷60°С и отгоняют образующийся RuO4 в щелочной раствор с дальнейшим переводом в оксид рутения и восстанавливают оксид до металла в токе чистого водорода.

Недостатком способа является образование значительного количества осадков на стадии растворения сплава Tc-Ru. На этой стадии происходит каталитическое разложение окислителя, вследствие чего требуется периодическое внесение в раствор свежих порций метапериодата калия. В результате в процессе растворения сплава образуется большое количество осадка (продукты разложения метапериодата калия). Кроме того, при проведении операции корректировки кислотности раствора рутената до оптимальной величины (рН=1÷7) при добавлении в раствор рутената калия серной кислоты также образуется значительное количество осадка. Осадки необходимо отделять от растворов, содержащих растворенные Тc и Ru, и промывать, что значительно усложняет работу и увеличивает количество радиоактивных отходов.

Другим недостатком является взрывоопасность процесса восстановления оксида рутения, который проводится в токе чистого водорода.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение количества радиоактивных отходов, образующихся в процессе выделения рутения, и взрывобезопасности этого процесса.

Для решения этой задачи в способе выделения рутения из облученного технеция, представляющего собой сплав технеция и рутения Tc-Ru, включающем растворение сплава Tc-Ru, отделение фракции рутения в виде гидроксида, перевод отжигом гидроксида рутения в оксид рутения RuO4 и восстановление его до металла в водородом, растворение сплава ведут в растворе кислоты в присутствии катализатора при барботировании через раствор озон-кислородной или озон-воздушной смеси, а восстановление оксида рутения до металла проводят в токе смеси водород-инертный газ.

В качестве катализатора используют соли серебра Ag(I) либо соли кобальта Со(II).

Растворяют сплав Tc-Ru в растворе НNО3 или НСlO4, содержащем в качестве катализатора соли серебра Ag(I).

Растворяют сплав Тс-Ru в растворе НNО3, HClO4, или H2SO, содержащем соли кобальта Со(II).

Отделяют фракцию рутения в виде гидроксида рутения при растворении сплава Tc-Ru путем отгонки образующегося RuO4 в щелочной раствор, с последующим осаждением гидроксида рутения, промывкой, суспензированием его в воде, повторной отгонкой RuO4 в щелочной раствор барботированием суспензии озон-кислородной или озон-воздушной смесью и повторным осаждением из щелочного раствора.

После осаждения гидроксида рутения, его отделения и промывки водой производят вторую отгонку RuO4 барботированием озон-кислородной или озон-воздушной смеси через суспензию гидроксида рутения в воде.

Восстановливают RuO2 в токе смеси "водород-инертный газ".

Образец сплава Tc-Ru помещали в раствор НNО3 или HClO4 с Ag(I) (раствор НNО3, HClO4 или Н2SO4 с Со(II)), затем через раствор барботировали озон-кислородную или озон-воздушную смесь. Озон достаточно быстро окисляет Ag(I) (или Со(II)):

2Ag(I)+2H++O3→2Ag(II)+H2O+O2

или

2Co(II)+2Н+3→2Со(III)+Н2О+O2.

Образующиеся при действии озона Ag(II) (или Со(III)) окисляют компоненты сплава - металлические Тc и Ru, переводя их в раствор. Продукты окисления сплава НТсO4 и RuO4 хорошо растворимы в НNO3, HClO4 и Н2SO4, поэтому в условиях данного процесса образования осадков не происходит. Одновременно с растворением сплава легколетучий RuO4 и некоторая часть НТсO4 (также легколетучего соединения) потоком барботируемого газа отгоняется в раствор щелочи (КОН или NaOH), где RuO4 восстанавливается до рутената натрия, а НТсO4 нейтрализуется, образуя пертехнетат натрия.

На следующей стадии процесса из полученного раствора добавлением этилового спирта осаждают гидроксид рутения, затем мелкодисперсный осадок гидроокиси отделяют от раствора и промывают водой до тех пор, пока у промывных растворов не будет достигнут рН=6-7.

Для осуществления следующей операции осадок переносят в воду и барботируют озон-кислородную смесь через образовавшуюся суспензию гидроксида рутения в воде. Гидроксид рутения озоном окисляется до RuO4, который потоком барботируемого газа отгоняется в раствор NaOH, где восстанавливается до рутената натрия. Далее из полученного раствора рутената натрия добавлением этилового спирта осаждают гидроксид рутения, осадок отделяют от раствора, просушивают и переводят в RuO2 отжигом на воздухе.

С целью обеспечения взрывобезопасности процесса восстанавление оксида рутения до металла проводится в токе гелий-водородной смеси.

№ п/п Операции и режимы
1 Растворение сплава Tc-Ru в 6 моль/л растворе НNО3 (или 6 моль/л НСlO4), содержащем 3 моль/л Ag(I), при барботировании через раствор озонокислородной смеси; одновременная отгонка образующегося при растворении RuO4 в 3 моль/л NaOH
2 Осаждение гидроксида рутения этиловым спиртом, промывка гидроксида рутения водой
3 Отгонка RuO4 в 3 моль/л NaOH барботированием озон-кислородной смеси через суспензию гидроксида рутения в воде
4 Осаждение гидроксида рутения этиловым спиртом, промывка водой до рН=7
5 Перевод гидроксида рутения в RuО2 отжигом на воздухе при Т=600°С в течение 1 ч
6 Восстановление RuO2 в токе гелий-водородной смеси (содержание Н2 5 об.%) при Т=600°С в течение 2 ч

Пример

Образцы облученного металлического технеция представляли собой сплав, содержащий 81% технеция и 19% рутения. Содержание озона в озон-кислородной смеси составляло 2,1 об.%. Все операции по растворению сплава Tc-Ru и отгонке RuO4 проводили при 25±3°С. Операции и режимы процесса выделения рутения представлены в таблице.

1. Способ выделения рутения из облученного технеция, представляющего собой сплав технеция и рутения Tc-Ru, включающий растворение сплава Tc-Ru, отделение фракции рутения в виде гидроксида, перевод отжигом гидроксида рутения в оксид рутения RuO4 и восстановление его до металла водородом, отличающийся тем, что растворение сплава ведут в растворе кислоты в присутствии катализатора при барботировании через раствор озон-кислородной или озон-воздушной смеси, а восстановление оксида рутения до металла проводят в токе смеси водород-инертный газ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют соли серебра Ag(I) либо соли кобальта Со(II).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение сплава Tc-Ru ведут в растворе НNО3 или НСlO4, содержащем в качестве катализатора соли серебра Ag(I).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение сплава Tc-Ru ведут в растворе НNО3, НСlO4 или H2SO4, содержащем в качестве катализатора соли кобальта Со(II).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение фракции рутения в виде гидроксида рутения осуществляют при растворении сплава Tc-Ru путем отгонки образующегося RuO4 в щелочной раствор, осаждения гидроксида рутения, промывки водой, суспензирования его в воде, повторной отгонки RuO4 в щелочной раствор барботированием суспензии озон-кислородной или озон-воздушной смесью и повторного осаждения из щелочного раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных техногенными радиоактивными изотопами. .

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами и предназначено для переработки радиоактивно загрязненного пластиката низкого и среднего уровней активности.

Изобретение относится к средствам защиты окружающей среды от радиоактивных загрязнений, а именно к дезактивирующим полимерным композициям на основе водных дисперсий полиакрилатов и/или поливинилацетатов.

Изобретение относится к технологии очистки поверхностей от различных загрязнений, способ дистанционной очистки поверхности от загрязнений, преимущественно радиоактивных, путем их удаления с помощью гибкой неметаллической сетки включает доставку гибкой сетки к месту производства работ, укладку ее на загрязненную поверхность, нанесение на нее очищающего пленкообразующего состава, выдержку его до затвердевания и удаление сетки вместе с загрязнениями.
Изобретение относится к дезактивации природных и техногенных объектов в районах загрязнения радионуклидами. .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных техногенными радиоактивными изотопами (радионуклидами). .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных техногенными радиоактивными изотопами. .

Изобретение относится к технологии утилизации и может быть использовано при утилизации крупногабаритного объекта с ядерной энергетической установкой. .

Изобретение относится к технологии утилизации и может быть использовано при утилизации крупногабаритного корабля с ядерной энергетической установкой. .
Изобретение относится к ядерной технике, а конкретно к способу термической обработки твердых радиоактивных отходов высокой активности для их фиксации в устойчивой твердой среде с получением продукта, предназначенного для безопасного промежуточного хранения или конечного захоронения.
Изобретение относится к гидрометаллургии редких тугоплавких металлов, в частности молибдена и рения. .
Изобретение относится к способу извлечения рения и/или платины из дезактивированных катализаторов с алюминийоксидным носителем. .
Изобретение относится к технологиям получения редких элементов, в частности селена. .
Изобретение относится к области радиохимии, аналитической и препаративной химии, в частности к способу растворения сплавов Tc-Ru для их разделения. .
Изобретение относится к способу извлечения теллура из отходов производства теллурида цинка или теллурида кадмия. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов, в частности к способам получения концентратов этих металлов из содержащих их кислых растворов.
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов, в частности к способам получения концентрата, содержащего рений и платину, из содержащих их кислых растворов.
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано в способе извлечения и концентрирования рения (VII) из кислых сульфатных, хлоридных и нитратных растворов.

Изобретение относится к металлургии. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких элементов и может быть использовано для экстракционного извлечения рения из сернокислых, солянокислых и смешанных кислых сульфатно-хлоридных растворов от выщелачивания рениийсодержащих концентратов и вторичного сырья.
Изобретение относится к гидрометаллургии редких тугоплавких металлов, в частности молибдена и рения. .

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способу выделения рутения из облученного технеция, представляющего собой сплав технеция и рутения, и может быть использовано в радиохимии, аналитической и в препаративной химии

Наверх