Способ извлечения стронция и редкоземельных элементов

 

Использование: выделение радионуклидов, переработка отходов радиохимических производств. Сущность способа: водная фаза содержит 1 моль/л азотной кислоты, 4 г/л РЗЭ, 0/5 г/л стронция. Органическая фаза содержит 0,1 м/л дициклогексил - 18-краун-6 эфира и 0,8 м/л разнорадикального фосфиноксида. Фазы перемешивают 3 мин. Стронций и РЗЭ извлекаются в органическую фазу. При содержании азотной кислоты в водной фазе более 2 м/л в органическую фазу извлекается только стронций. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области выделения радионуклидов и может быть использовано для переработки азотнокислых отходов радиохимических производств.

Известен способ извлечения стронция 0,1 моль/л раствором дициклогексил-18-краун-6 (ДЦГ-6) в дихлорэтане из азотнокислых растворов переменной концентрации [1].

Недостатком такого способа являются низкие коэффициенты распределения редкоземельных элементов (РЗЭ).

Наиболее близок по технической сущности к изобретению - способ извлечения стронция и церия раствором ДЦГ-6 из 2-5 моль/л растворов азотной кислоты, выбранный в качестве прототипа [2].

Недостаток данного способа состоит в низких коэффициентах распределения РЗЭ.

Цель изобретения - повышение эффективности извлечения РЗЭ.

Поставленная цель достигается тем, что в органическую фазу дополнительно вводят 0,4-0,8 моль/л фосфиноксида разнорадикального (ФОР) и, изменяя кислотность водной фазы, проводят раздельное или совместное извлечение стронция и РЗЭ, разделяя их в последнем случае на стадии реэкстракции.

Уменьшение количества ФОР до 0,3 моль/л не обеспечивает удовлетворительного извлечения РЗЭ с коэффициентом распределения больше 1. Увеличение концентрации ФОР более 0,8 моль/л приводит к ухудшению гидродинамики процесса, замедлению расслаивания фаз.

Известно, что фосфиноксиды проявляют определенную экстракционную способность по отношению к РЗЭ в слабых 0,2-0,3 моль/л растворах азотной кислоты. С ростом концентрации кислоты извлечение РЗЭ заметно уменьшается.

Данные по экстракции РЗЭ из азотнокислых растворов, содержащих 23 г/л натрия, 18 г/л алюминия, 4 г/л РЗЭ, 0,5 г/л стронция, раствором ФОР в тетрахлорэтане приведены в табл. 1.

При реализации способа коэффициенты распределения редкоземельных элементов значительно возрастают, причем в области кислотности, где обычно фосфиноксиды РЗЭ не извлекают.

Данные по извлечению церия 0,1 моль/л раствором ДЦГ-6 в смеси тетрахлорэтана и децилового спирта в присутствии различных количеств ФОР приведены в табл. 2.

Данные извлечения прометия по предлагаемому способу, т.е. при введении 0,4 моль/л ФОР в экстракционную систему на основе ДЦГ-6 в смеси тетрахлорпропана с дециловым спиртом, приведены в табл. 3.

Из табл. 1-3 следует, что извлечение РЗЭ по предлагаемому способу значительно возрастает по сравнению с известным. Кроме того, превышаются значения, достигаемые при использовании индивидуального фосфиноксида. Существенное увеличение наблюдается при введении в систему 0,4-0,8 моль/л ФОР. Суммарные коэффициенты распределения РЗЭ при экстракции отдельно ФОР и краун-эфиром по прототипу ниже, чем коэффициенты распределения при экстракции по заявляемому способу. Таким образом, наблюдается синергический эффект.

П р и м е р 1. Водная фаза представляла собой 3 моль/л азотнокислый раствор, содержащий 23 г/л натрия, 18 г/л алюминия, 4 г/л РЗЭ, 0,5 г/л стронция. Органическая фаза 0,1 моль/л раствор ДЦГ-6 в тетрахлорэтане, содержащий 0,4 моль/л ФОР. Фазы перемешивали в течение 3 мин. Коэффициент распределения стронция - 8,2; церия 0,085; прометия 0,36. Фазы разделили, водный раствор нейтрализовали гидроксидом натрия до 1,0 моль/л по кислоте и привели его в контакт с новой порцией экстрагента. Коэффициент распределения церия 4,9; прометия 4,1. Таким образом, осуществлено раздельное извлечение стронция и РЗЭ в экстракционной системе на основе краун-эфира.

П р и м е р 2. Водная фаза представляла собой 1 моль/л азотнокислый раствор, содержащий элементы, аналогичные примеру 1. В экстракционную систему введено 0,8 моль/л ФОР. В результате 3 мин контакта фаз коэффициент распределения стронция составил 6,7, церия 14, прометия 21. Фазы разделили и известными методами провели последовательную селективную реэкстракцию стронция водой и РЗЭ 4 моль/л азотной кислотой.

Таким образом, при проведении процесса по предлагаемому способу экстракционные системы на основе краун-эфиров извлекают не только стронций, но и РЗЭ. Причем можно осуществить их разделение на стадиях экстракции либо реэкстракции.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий их экстракцию из азотнокислого раствора дициклогексил-18-краун-6 эфиром, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения редкоземельных элементов при совместном извлечении со стронцием, экстракцию ведут в присутствии фосфиноксида разнорадикального с концентрацией 0,4 - 0,8 моль/л из азотнокислого раствора, содержащего 0,5 - 2,0 моль/л азотной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью разделительного выделения стронция и редкоземельных элементов, предварительно проводят экстракцию стронция в присутствии фосфиноксида разнорадикального с концентрацией 0,4 - 0,8 моль/л из азотнокислого раствора, содержащего 3 моль/л азотной кислоты, а затем осуществляют экстракцию редкоземельных элементов из азотнокислого раствора, содержащего 0,5 - 2,0 моль/л азотной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1