Способ извлечения молибдена-99 из раствора облученных урановых мишеней


 


Владельцы патента RU 2545953:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" (RU)

Изобретение относится к области производства радиофармацевтических препаратов, в частности к способам переработки облученных урановых мишеней, для выделения осколочного молибдена-99 - материнского радионуклида для зарядки генераторов технеция-99m. Способ экстракционного выделения Mo-99 из облученного высокообогащенного уран-алюминиевого композита включает его растворение в азотной кислоте в присутствии ртути. Затем ведут осаждение иодида ртути в присутствии восстановителя, восстановление в протоке железа(III) до железа(II). Далее проводят совместную экстракцию молибдена и урана в непрерывном режиме с использованием синергетной (эквимолярной) смеси ТБФ и Д2ЭГФК, промывку экстракта концентрированной HNO3, разделение Mo и U сильнокислым раствором перекиси водорода с замывкой реэкстракта от урана оборотным экстрагентом и реэкстракцию урана раствором смеси ДТПА и метиламинкарбоната. Процесс проводят в центробежных экстракторах в циклическом режиме с возвратом реэкстракта Mo в зону экстракции и его расцикловкой по окончании партии исходного раствора. Техническим результатом является то, что коэффициент извлечения Mo превышает суммарно 90%, а коэффициент очистки Mo от радионуклидов более 105. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области производства радиофармацевтических препаратов, в частности к способам переработки облученных урановых мишеней, с целью выделения осколочного молибдена-99 - материнского радионуклида для зарядки генераторов технеция-99m.

Известен способ извлечения молибдена-99, применявшийся в Японском институте JAERI (Shikata Е., Iguchi A. Production of 99Mo and its application in nuclear medicine J. Radioan. Nucl. Chem. Art. 1986. Vol.102, №2. P.533-550.). Он предусматривает растворение мишени из диоксида низкообогащенного урана в 10 моль/л HNO3, статическую экстракцию Mo экстрагентом, состоящим из ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в CCl4, со сбросом основной части урана в рафинат, и реэкстракцию молибдена раствором, содержащим 0,5 моль/л HNO3+0,5 моль/л H2O2 с выведением части урана в отходы вместе с экстрагентом. Недостатком способа является периодический (статический) характер процесса экстракции молибдена, не обеспечивающий высокой степени его извлечения, потери урана с экстрагентом, неэффективная регенерация экстрагента (который после реэкстракции молибдена содержит уран, осколочные радионуклиды циркония и иттрия, примеси железа), приводящая к образованию большого количества органических отходов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ извлечения "осколочного" молибдена, использовавшийся в СССР (Зыков М.П., Г.Е. Кодина. Методы получения 99Mo. Радиохимия, 1999, т.41, №3, с.193-204.), выбранный в качестве прототипа. Способ включает растворение облученной мишени - UO2 (90% 235U) в смеси с оксидами цинка или магния - в 3-5 моль/л азотной кислоте при нагревании до 90-95°C, подготовку раствора к экстракции (охлаждение до 35-40°C), экстракционное выделение молибдена в статике (экстракторе периодического действия) экстрагентом, представляющим собой 25% раствор диалкилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в додекане, промывку экстракта, содержащего уран, молибден, цирконий, иттрий, 3 моль/л раствором HNO3 с добавлением щавелевой кислоты, реэкстракцию молибдена 1 моль/л раствором HNO3, содержащим 5% H2O2. Полученный раствор передают на упаривание, а кубовый остаток - на дальнейшую переработку.

Недостатками этого способа являются периодический характер процесса экстракции, что лимитирует число контактов на одной операции при отсутствии противотока фаз и предопределяет низкую производительность, недостаточно высокое концентрирование и низкий - около 70% - выход молибдена, потери урана с экстрагентом, неэффективная регенерация экстрагента (который после реэкстракции молибдена содержит уран, осколочные радионуклиды циркония и иттрия, примеси железа), приводящая к образованию большого количества органических отходов. В свою очередь, обращение с такими отходами представляет собой особую сложную проблему (Management of radioactive waste from 99Mo production. IAEA-TECDOC-1051. IAEA, Vienna, 1998, 65 p.).

Задачей настоящего технического решения является повышение производительности, степени концентрирования и выхода молибдена-99 за счет реализации процесса его экстракции в динамическом непрерывном или циклическом режиме на многоступенчатых экстракторах, исключение потерь урана с выведением его в отдельный поток, обеспечение эффективной регенерации экстрагента, что даст возможность его многократно использовать и сократить количество органических отходов.

Указанная задача решается тем, что растворение урановой мишени в зависимости от ее типа проводят в азотной кислоте в присутствии или в отсутствие ионов ртути или фтора, подготовку раствора осуществляют путем фильтрации раствора и восстановления в протоке основной части железа(III) до железа(II), экстракцию молибдена и соэкстрагирующихся примесей из азотнокислого раствора проводят непрерывно или циклически на многоступенчатых экстракционных аппаратах в противоточном режиме синергетным раствором диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата в углеводородном разбавителе, промывают экстракт крепкой азотной кислотой, реэкстракцию Mo осуществляют раствором перекиси водорода в азотной кислоте повышенной концентрации, причем кислоту и перекись вводят в каскад совместно или раздельно и проводят процесс с возвратом реэкстракта (рефлаксом) в зону экстракции, а регенерацию экстрагента осуществляют раствором смеси слабощелочного реагента и комплексообразователя, совмещая ее с реэкстракцией урана, примесей циркония, железа и остатков молибдена.

В случае выделения Mo из раствора уран-алюминиевого композита, полученного растворением в азотной кислоте в присутствии солей ртути, последнюю перед экстракцией молибдена, при необходимости, удаляют из раствора путем осаждения иодида ртути в присутствии восстановителя во избежание быстрого окисления иодидов азотной кислотой и последующей фильтрации полученной суспензии.

Для экстракции используется синергетная смесь диалкилфосфорной кислоты, например Д2ЭГФК, или дибутилфосфорной кислоты и триалкилфосфата, например трибутилфосфата (ТБФ) или триизоамилфосфата (ТИАФ), с общей концентрацией 0,3-1,5 моль/л, растворенная в предельных углеводородах, предварительно обработанная в течение 1-2 ч раствором йода или йодида калия в азотной кислоте с последующей щелочной или карбонатной промывкой.

Реэкстракцию Mo проводят раствором перекиси водорода в азотной кислоте повышенной концентрации, вводя слабокислый раствор перекиси водорода в конец, а поток концентрированной азотной кислоты в середину зоны реэкстракции, либо сразу вводят поток перекиси водорода в азотной кислоте требуемой концентрации в предпоследнюю ступень зоны реэкстракции и на одной-двух ступенях промывают оставшийся экстракт слабой азотной кислотой, при этом в любом случае проводят замывку реэкстракта от урана малым потоком оборотного экстрагента.

Реэкстракт Mo возвращают без отбора продукта (рефлаксируют) в зону экстракции или на узел корректировки валентности (восстановления) примесей железа в исходном растворе перед экстракцией, причем, при проведении процесса в циклическом режиме, возврат (рефлакс) продолжают даже после прекращения подачи исходного раствора, вплоть до полного вытеснения высокоактивного рафината из экстракционного каскада, после чего производят полный отбор молибденового продукта и замывают каскад.

В случае выделения Mo из раствора уран-алюминиевого композита, полученного растворением в азотной кислоте в присутствии солей ртути, последнюю перед экстракцией молибдена, при необходимости, удаляют из раствора путем осаждения иодида ртути в присутствии восстановителя во избежание быстрого окисления иодидов азотной кислотой и последующей фильтрации полученной суспензии.

Реэкстракцию урана, совмещенную с регенерацией экстрагента и удалением всех соэкстрагирующихся примесей и остатков молибдена, проводят раствором смеси слабощелочного реагента, например карбоната метиламина и комплексообразователя, например диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА).

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение отличается тем, что растворение мишени может происходить в присутствии солей ртути, в ходе подготовки раствора корректируется валентность (восстанавливается) примесей железа, выделение молибдена проводится в динамическом режиме на многоступенчатых экстракционных аппаратах с концентрированием молибдена внутри цикла путем рефлакса реэкстракта молибдена в зону экстракции или на узел корректировки, в качестве экстрагента используют смесь диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата, реэкстракцию молибдена проводят раствором перекиси водорода в азотной кислоте повышенной концентрации, а регенерацию оборотного экстрагента от соэкстрагирующихся примесей, остатков молибдена и продуктов деструкции экстрагента проводят смесью слабощелочного реагента и комплексообразователя одновременно с реэкстракцией урана.

Из имеющихся литературных источников известны процессы растворения уран-алюминиевых мишеней, если таковые используются, в присутствии нитрата ртути как катализатора (Munze R., Hladic О., Bernhard G. et al. Large scale production of fission 99Mo by using fuel elements of a research reactor as starting material. Int. J. Appl. Radiat. Isot. 1984. Vol.35, №8. P.749-754.).

Известен также метод восстановления железа до двухвалентного состояния в исходном растворе непосредственно перед подачей на экстракцию для повышения степени очистки от железа (Голецкий Н.Д., Зильберман Б.Я., Шмидт О.В., Кухарев Д.Н. Способ экстракционной переработки высокоактивного рафината Пурекс-процесса для отработанного ядерного топлива атомных электростанций. Патент РФ №2295166. Бюл. 7, 2007).

Используется также прием введения триалкилфосфата (ТБФ) в качестве солюбилизатора, обеспечивающего эффективное расслаивание эмульсии, в экстракционные системы на основе диалкилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в углеводородном разбавителе (Constantinescu I., Vladulescu М., Constantinescu I. Extraktion von Mo(VI) aus wassrigen Mineralsauren mit Di-(2-ethylhexyl)-phosphat in Kerosin. Fres. Z. anal. Chem. 1986, V.324, №2, P.137-141.). Вместе с тем известно, что ТБФ понижает экстрагируемость Mo алкилфосфорными кислотами, например дибутилфосфорной кислотой (ДБФК) (Goletskiy N.D., Zilberman B.Ya., Fedorov Yu.S., et al. The influence of tributyl phosphate on molybdenum extraction by solutions of dibutyl phosphoric acid. Czehoslovak J. Phys. 2006, v.56. Suppl. D. p.D509-D517.), но синергетно повышает экстрагируемость урана (Fedorov Yu.S., Zilbermann В.Ya., Walwork A.L. at al. Uranium(VI) extraction by TBP in the presence of HDBP. Solvent extraction and ion exchange, 1999, v.17, №2, p.243), что положительно сказывается на разделении U и Mo при реэкстракции последнего. Известна также работа (Ахматов А.А., Зильберман Б.Я., Федоров Ю.С. и др. Методы выделения молибдена из высокоактивного рафината от экстракционной переработки ОЯТ АЭС. Радиохимия, 2003, т.45, №6, с.523-531), в которой извлечение Mo из уранового раствора в присутствии примесей производят в непрерывном режиме в многоступенчатом противоточном экстракторе с помощью смеси 0,3 моль/л ДБФК (диалкилфосфорной кислоты) с 30% ТБФ (триалкилфосфатом) в додекане, экстракт в противотоке промывают 4,0 моль/л HNO3 после чего проводят реэкстракцию Mo, получая его раствор в 4 моль/л HNO3 и 0,2 моль/л H2O2, отмытый оборотным экстрагентом. Процесс предусматривает также регенерацию оборотного экстрагента с помощью оксалатного раствора с целью удаления циркония и железа.

Принцип накопления целевого компонента внутри экстракционного каскада путем возврата части или всего реэкстракта на более ранние стадии процесса с расцикловкой целевого компонента (в нашем случае молибдена) после завершения переработки партии раствора также известен (Вальков А.В., Сырцов С.Ю., Корпусов Г.В. Разделение редкоземельных элементов с накоплением продукта в одной из частей экстракционного каскада. XIII российская конференция по экстракции. - Симпозиум «Экстракция в гидрометаллургии, радиохимии, технологии неорганических и органических веществ». Тезисы докладов. Часть II. РАН, М., 2004. С.154-155).

Известна принципиальная возможность применения карбоната метиламина в экстракционных системах для реэкстракции урана (Патент РФ №2235375, Бюл. №24, 2004).

Вместе с тем некоторые вышеуказанные подходы, как следует из приведенных источников, рассматривались ранее только применительно к проблемам переработки ОЯТ АЭС, использование рефлакса с целью концентрирования молибдена в экстракционном каскаде из литературы неизвестно, а комплексное применение всех приемов в технологии производства молибдена-99 никогда ранее не использовалось, вследствие чего достигнутый положительный эффект не являлся очевидным. Кроме того, обнаружен новый, ранее неизвестный антисинергетный эффект применения смеси триалкилфосфата и диалкилфосфорной кислоты по отношению к иттрию, который, с одной стороны, заметно экстрагируется диалкилфосфорными кислотами, а с другой, реэкстрагируется азотнокислыми растворами перекиси водорода, загрязняя концентрат молибдена-99 (см. табл.1). В результате обнаруженного антисинергетного эффекта в заявляемом техническом решении проблема соэкстракции иттрия, а следовательно, загрязнения концентрата молибдена данным компонентом отсутствует.

Наконец, обычно для реэкстракции урана из экстракта на основе кислых фосфатов и регенерации экстрагента используют карбонат аммония (Смирнов Ю.В., Ефимова З.И., Скороваров Д.И., Иванов Г.Ф. Гидрометаллургическая переработкауранорудного сырья. - М.: Атомиздат, 1979. 280 с.), однако он оказался неприменим в центробежных экстракторах из-за газообразования. Однако попытка использовать карбонат метиламина в соответствии с вышеупомянутым литературным источником также оказалась неудачной из-за осадкообразования в ступенях каскада (см. табл.2). И только использование смеси карбоната метиламина и ДТПА позволила провести не только эффективную реэкстракцию урана, но и регенерацию экстрагента с удалением всех соэкстрагирующихся примесей и остатков молибдена. Применение такого композиционного раствора из литературы неизвестно.

Все вышеизложенное позволяет признать заявляемое техническое решение соответствующим требованию «изобретательский уровень».

Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.

Пример 1

Аппаратурно-технологическая схема узла экстракционного выделения молибдена из растворов облученных блоков представлена на схеме (см. чертеж). Составы растворов и их относительные потоки приведены в табл.3.

Переработке подвергают блоки из кермета двуокиси высокообогащенного урана с алюминиевой пудрой в оболочке из алюминия, который растворяют в азотной кислоте. Растворение проводят в присутствии нитрата ртути.

Исходный раствор после растворения облученного блока (прод. 101) имеет состав: 3,5-4,5 моль/л HNO3; 25-28 г/л Al; 3,5 г/л Hg; 1,2-1,4 г/л U; 0,1-0,2 г/л Fe; 30-50 мг/л Cu; 100 мг/л Sr+Y; (1,3-3)·1012 Бк/л 99Mo; ~1,5·1012 Бк/л 131I; ~4,2·1011 Бк/л 103Ru; ~4,0·1010 Бк/л 127Sb; ~5,1·1011 Бк/л 95Zr; ~1,4·1012 Бк/л, 140La; ~2,1·1012 Бк/л, 132Te; ~1,1·1012 Бк/л 143Ce; ~3,0·1012 Бк/л 99mTc.

В исходный раствор (прод. 101), представляющий собой азотнокислый раствор облученного блока, вводят йодистый калий (прод. 105) в количестве 7 г/л, выдерживают 15 мин, после чего осадки отделяют путем фильтрации. После такой обработки в растворе остается 50 мг/л Hg, и при этом обеспечивается очистка от радиоактивного йода в 30-100 раз.

Осветленный раствор (прод. 111) дозируют в проточный корректор, куда одновременно вводят восстановительный раствор (прод. 107). Время задержки смеси в корректоре составляет 2-5 минут, что достаточно для количественного восстановления железа(III) до неэкстрагируемого железа(II). Скорректированный раствор является питающим раствором экстракционного каскада и поступает в первый экстракционный блок.

В качестве экстрагента используется раствор 13,5% об. Д2ЭГФК+13,5% об. ТБФ+73% парафиновой фракции C13.

В первом блоке происходит экстракция целевых компонентов на 6 ступенях с концентрированием в 6-9 раз и промывка экстракта от примесей на 1 ступени. В 1-ю ступень дозируют оборотный экстрагент (прод. 112), в 6-ю ступень - откорректированный исходный раствор, а в 7-ю ступень - промывной раствор (прод. 115). Рафинат (прод. 113) выводится из 1-й ступени и передается на хранение с целью последующей утилизации. Промытый экстракт урана и молибдена (прод. 114) выводится из 7-й ступени и поступает в 2-ю ступень 2-го экстракционного блока. После окончания исходного раствора установка работает в режиме вытеснения радионуклидов, для чего в корректор дозируется в качестве исходного раствора раствор азотной кислоты (прод. 110).

Во втором экстракционном блоке происходит селективная реэкстракция молибдена. В 5-ю ступень дозируют азотнокислый раствор перекиси водорода (прод. 127), а в 7-ю ступень - слабокислый промывной раствор (прод. 125).

Для повышения очистки молибдена от урана реэкстракт молибдена промывают оборотным экстрагентом (прод. 122), который дозируют в 1-ю ступень. Из 1-й ступени выводится реэкстракт молибдена (прод. 129), который возвращается в ступень ввода питающего раствора первого блока для повышения степени концентрирования и очистки. По окончании операции его выводят и собирают для передачи на последующие операции. Экстракт урана (прод. 124) выводится из 7-й ступени и поступает в первую ступень 3-го блока.

На 3-м блоке проводится реэкстракция урана, совмещенная с регенерацией экстрагента, и заключительная промывка экстрагента. Для этого в 5-ю ступень этого блока дозируют раствор комплексообразователя (прод. 185). Реэкстракт урана (прод. 189) выводится из первой ступени и передается на хранение. В 6-ю ступень дозируют раствор азотной кислоты в качестве регенерирующего раствора (прод. 195). Хвостовой раствор (прод. 197) выводится из 6-й ступени и может быть объединен с рафинатом. Регенерированный оборотный экстрагент (прод. 196) выводится из 6-й ступени и возвращается в цикл.

Экстракционный процесс осуществляется в центробежных экстракторах.

Очищенный продукт имеет состав:

5,5-6 моль/л HNO3; <0,1 мг/л Al; <0,01 мг/л U; 0,005-0,02 г/л Fe; <0,01 мг/л Cu; 105-106 ГБк/л 99Мо; <1,5·109 Бк/л 131I; <108 Бк/л 103Ru; <4,0·106 Бк/л 127Sb; <5·105 Бк/л 95Zr; <105 Бк/л 140La; <107 Бк/л 132Te; <1,1·106 Бк/л 143Ce, ~2·108 Бк/л 99mTc.

Пример 2

Аппаратурно-технологическая схема узла экстракционного выделения молибдена из растворов облученных блоков идентична примеру 1. Составы растворов и их относительные потоки приведены в табл.4.

Переработке подвергают блоки из кермета двуокиси высокообогащенного урана с цинковым порошком в оболочке из нержавеющей стали, которую удаляют механически, после чего растворяют кермет в азотной кислоте. Растворение проводят без ртути с добавлением фторид-иона.

Исходный раствор после растворения облученного блока (прод. 101) имеет состав: 3,5-4,5 моль/л HNO3; 10-12 г/л Zn; 1,2-1,4 г/л U; 0,1-0,2 г/л Fe; 100 мг/л Sr+Y; (1,3-3)·1012 Бк/л 99Mo; ~1,5·1012 Бк/л 131I; ~4,2·1011 Бк/л 103Ru; ~4,0·1010 Бк/л 127Sb; ~5,1·1011 Бк/л 95Zr; ~1,4·1012 Бк/л 140La; ~2,1·1012 Бк/л 132Te; ~1,1·1012 Бк/л 143Ce; ~3,0·1012 Бк/л 99mTc.

Исходный раствор (прод. 101) осветляют путем фильтрации. Осветленный раствор (прод. 111) дозируют в проточный корректор, куда одновременно вводят восстановительный раствор (прод. 107). Время задержки смеси в корректоре составляет 2-5 минут, что достаточно для количественного восстановления железа(III) до неэкстрагируемого железа(II). Скорректированный раствор является питающим раствором экстракционного каскада и поступает в первый экстракционный блок.

В качестве экстрагента используется раствор 20% об. ДБФК+20% об. ТИАФ+60% гидрированная нафтеновая фракция (РЖ-13).

В первом блоке происходит экстракция целевых компонентов на 6 ступенях с концентрированием в 6-9 раз и промывка экстракта от примесей на 1 ступени. В 1-ю ступень дозируют оборотный экстрагент (прод. 112), в 6-ю ступень откорректированный исходный раствор, а в 7-ю ступень промывной раствор (прод. 115). Рафинат (прод. 113) выводится из 1-й ступени и передается на хранение с целью последующей утилизации. Промытый экстракт урана и молибдена (прод. 114) выводится из 7-й ступени и поступает в 2-ю ступень 2-го экстракционного блока. После окончания исходного раствора установка работает в режиме вытеснения радионуклидов, для чего в корректор дозируется в качестве исходного раствора раствор азотной кислоты (прод. 110).

Во втором экстракционном блоке происходит селективная реэкстракция молибдена. В 5-ю ступень дозируют азотнокислый раствор (прод. 127), а в 7-ю ступень - слабокислый раствор перекиси водорода (прод. 125).

Для повышения очистки молибдена от урана реэкстракт молибдена промывают оборотным экстрагентом (прод. 122), который дозируют в 1-ю ступень. Из 1-й ступени выводится реэкстракт молибдена (прод. 129), который возвращается в ступень ввода питающего раствора первого блока для повышения степени концентрирования и очистки. По окончании операции его выводят из экстракционного каскада и собирают в приемный аппарат для передачи на последующие операции. Экстракт урана (прод. 124) выводится из 7-й ступени и поступает в первую ступень 3-го блока.

На 3-м блоке проводится реэкстракция урана, совмещенная с регенерацией, и промывка экстрагента. Для этого в 5-ю ступень этого блока дозируют раствор комплексообразователя (прод. 185). Реэкстракт урана (прод. 189) выводится из первой ступени и передается на хранение. В 6-ю ступень дозируют раствор азотной кислоты в качестве промывного раствора (прод. 195). Хвостовой раствор (прод. 197) выводится из 6-й ступени и может быть объединен с рафинатом. Регенерированный и промытый оборотный экстрагент (прод. 196) выводится из 6-й ступени и возвращается в цикл.

Экстракционный процесс осуществляется в центробежных экстракторах.

Очищенный продукт имеет состав:

5,5-6,0 моль/л HNO3; <0,1 мг/л Zn; <0,01 мг/л U; 0,005-0,02 г/л Fe; 105-106 ГБк/л 99Mo; <1,5·109 Бк/л 131I; <108 Бк/л 103Ru; <4,0·106 Бк/л 127Sb; <5·105 Бк/л 95Zr; <105 Бк/л 140La; <107 Бк/л 132Te; <1,1·106 Бк/л 143Ce; ~2·108 Бк/л 99mTc.

Приведенные примеры показывают, что при использовании заявляемого технического решения можно проводить эффективное извлечение и концентрирование молибдена-99 из раствора урановой мишени, а также осуществлять полную регенерацию оборотного экстрагента с выделением урана в отдельный поток, что приводит к сокращению образующихся органических отходов.

Таблица 1
Распределение иттрия по продуктам в ходе экстракции-реэкстракции 0,75 моль/л Д2ЭГФК и ее смесью с ТБФ в зависимости от концентрации азотной кислоты
Концентрация NHO3, моль/л Распределение иттрия
Коэффициент распределения иттрия в системе с Д2ЭГФК Коэффициент распределения иттрия в соответствии с заявляемым техническим решением
Экстракция Реэкстракция в присутствии 1,0 моль/л H2O2 Экстракция Реэкстракция в присутствии 1,0 моль/л H2O2
1,0 240 62,8 30 11
2,0 19,2 12,3 2,8 1,8
3,0 4,2 3,8 0,57 0,47
4,0 2,1 1,9 0,28 0,25
5,0 1,4 1,4 0,19 0,18
6,0 1,1 1,4 0,16 0,15
7,0 1,1 1,2 0,14 0,14
8,0 0,9 0,4 0,12 0,10
9,0 1,2 0,9 0,16 0,11
10,0 1,8 1,2 0,24 0,15
Таблица 2
Реэкстракция элементов из модельного экстракта и регенерация экстрагента
Реагент Концентрация, г/л Коэффициент распределения Примечание
1 промывка 2 промывка
U Zr Fe Mo U Zr Fe Mo
Na2CO3 50 <0,01 <0,01 0,04 <0,01 Медленное расслаивание, обе фазы мутные
(NH4)2CO3 50 <0,01 <0,01 0,7 <0,01 Пенится в ЦЭ
(NH4)2C2O4 45 1,5 1 2 >10 1 0,5 1 >10 Образуется осадок
[NH2C(NH2)2]2CO3 90 Образование 3-й фазы
(CH3NH3)2·CO3 62 <0,01 <0,01 2 <0,01 - - 0,5 - Осадок на ГРФ
(CH3NH3)2CO3 62 <0,01 <0,01 0,7 <0,01 - - 0,1 - Без замечаний
ДТПА 20
Состав исходной орг. фазы: 13,5% ТБФ + 13,5% Д2ЭГФК + 5 г/л U + 0,5 г/л Zr + 0,5 г/л Mo + 0,5 г/л Fe + 0,1 моль/л HNO3. Соотношение фаз n=O:B=1.
Таблица 3
Характеристика технологических потоков экстракционного узла в производстве молибдена-99 по примеру 1
Код потока Характеристика продукта Относит. расход, % Ожидаемый состав продукта
HNO3, моль/л Al, г/л Hg, мг/л U, мг/л Fe, мг/л Гамма-спектр, ГБк/л Реагенты
99Mo 131I Наименование Концентрация
101 Исходный раствор 100 3,5-4,5 25-28 4000 1300 150 2000 1500
105 Раствор осадителя 2 KI 350 г/л
111 Исходный раствор экстракции 102 3,5-4,5 25-28 50 1300 150 1900 20
107 Восстановитель 10 Гидразингидрат 0,5 моль/л
Аскорбиновая к-та 0,5 моль/л
110 Вытесняющий раствор 35 7,0
112 Экстрагент 13,5 ТБФ 13,5%
Д2ЭГФК 13,5%
Тридекан 73%
113 Рафинат 112 3,2-4,1 23-26 ≤0,1 ≤0,1 135 ≤10 ≤10 Гидразингидрат 0,04 моль/л
Аскорбиновая к-та 0,02 моль/л
114 Экстракт U и Mo 14 0,65-0,8 ≤0,1 300-400 8000-10000 10-20 14000 200
115 Промывной раствор 2,5 9,0
122 Экстрагент 3,5 300
124 Экстракт U 17,5 0,1-0,2 ≤0,1 270-360 7200-9000 9-18 ≤10 190
127 Реэкстрагент Mo 0,5 5,0 H2O2 6,0 моль/л
125 Промывной раствор 1 0,1
129 Реэкстракт Mo** 1,5 5,0-6,0 ≤0,01 ≤0,1 ≤0,1 ≤0,1 105-106 6 H2O2 2,0 моль/л
185 Реэкстрагент U 30 (CH3NH2)2·H2CO3 60 г/л
ДТПА 20 г/л
187 Реэкстракт U 30 ≤0,1 200-300 7000-8500 6-15 ≤10 7500
193 Хвостовой раствор 10 1,0 CH3NH2·HNO3 80 г/л
195 Регенерирующий раствор 10 2,0
196 Экстрагент 17 300
* - расход на партию раствора.
** - данные по прод. 129 приведены для реэкстракта молибдена, вытесненного из каскада после отключения рефлакса, при концентрировании в 100 раз по отношению к исходному раствору.
Таблица 4
Характеристика технологических потоков экстракционного узла в производстве молибдена-99 по примеру 2
Код потока Характеристика продукта Относит. расход, % Ожидаемый состав продукта
HNO3, моль/л Zn, г/л U, мг/л Fe, мг/л Гамма-спектр, ГБк/л Реагенты
99Mo 131I Наименование Концентрация
101 Исходный раствор 100 3,5-4,5 10-12 1300 150 2000 500
111 Исходный раствор экстракции 102 3,5-4,5 10-12 1300 150 1900 500
107 Восстановитель 10 Гидразингидрат 0,5 моль/л
Аскорбиновая к-та 0,5 моль/л
110 Вытесняющий раствор 35 7,0
112 Экстрагент 13,5 ТИАФ 20%
ДБФК 20%
РЖ-13 60%
113 Рафинат 112 3,2-4,1 9-11 ≤0,1 135 ≤10 400 Гидразингидрат 0,04 моль/л
Аскорбиновая к-та 0,02 моль/л
114 Экстракт U и Mo 14 0,65-0,8 ≤0,1 8000-10000 10-20 14000 440
115 Промывной раствор 2,5 9,0
122 Экстрагент 3,5 300
124 Экстракт U 17,5 0,1-0,2 ≤0,1 7200-9000 9-18 ≤10 190
127 Реэкстрагент Mo 0,5 5,0
125 Промывной раствор 1 0,1 H2O2 3,0 моль/л
129 Реэкстракт Mo** 1,5 5,0-6,0 ≤0,01 ≤0,1 ≤0,1 105-106 6 H2O2 2,0 моль/л
185 Реэкстрагент U 30 (CH3NH2)2·H2CO3 60 г/л
ДТПА 20 г/л
187 Реэкстракт U 30 ≤0,1 7000-8500 6-15 ≤10 7500
193 Хвостовой раствор 10 1,0 CH3NH2·HNO3 80 г/л
195 Регенерирующий раствор 10 2,0
196 Экстрагент 17 300
* - расход на партию раствора.
** - данные по прод. 129 приведены для реэкстракта молибдена, вытесненного из каскада после отключения рефлакса, при концентрировании в 100 раз по отношению к исходному раствору.

1. Способ извлечения молибдена-99 из раствора, полученного растворением облученных урановых мишеней, включающий растворение мишени в азотной кислоте, подготовку раствора к экстракции, экстракцию молибдена из азотнокислого раствора раствором, содержащим диалкилфосфорную кислоту в разбавителе, промывку экстракта и реэкстракцию Мо раствором перекиси водорода в азотной кислоте, отличающийся тем, что подготовку раствора осуществляют путем фильтрации раствора и восстановления в протоке основной части железа(III) до железа(II), при этом экстракцию молибдена и соэкстрагирующихся примесей из азотнокислого раствора проводят непрерывно или циклически в экстракционном каскаде из многоступенчатых блоков экстракционных аппаратов в противоточном режиме синергетным раствором диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата в парафиновом разбавителе, промывают экстракт крепкой азотной кислотой, реэкстракцию Mo осуществляют раствором перекиси водорода в азотной кислоте повышенной концентрации, причем кислоту и перекись вводят в каскад совместно или раздельно и проводят процесс реэкстракции с возвратом реэкстракта - рефлаксом в зону экстракции, а регенерацию экстрагента - раствором смеси слабощелочного реагента и комплексообразователя при совмещении ее с реэкстракцией урана, примесей циркония, железа и остатков молибдена.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение урановой мишени проводят в присутствии ионов ртути или фтора, причем в процессе подготовки к экстракции из исходного раствора, при необходимости, удаляют ртуть путем осаждения иодида ртути в присутствии восстановителя, например нитрата гидразина.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для экстракции Mo используют смесь диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата с общей концентрацией 0,3-1,5 моль/л, растворенную в предельных углеводородах, причем соотношение диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата выбирают с учетом максимальных величин синергетного и антисинергетного эффектов.
4 Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что экстракцию молибдена проводят синергетным раствором диалкилфосфорной кислоты и триалкилфосфата в углеводородном разбавителе, предварительно обработанным в течение 1-2 ч раствором иода или иодида калия в азотной кислоте для насыщения стабильным иодом с последующей щелочной или карбонатной промывкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реэкстракцию Mo проводят путем введения потока концентрированной азотной кислоты в середину блока зоны реэкстракции и введении слабокислого раствора перекиси водорода в конец блока, или введением потока сильнокислого раствора перекиси водорода в середину зоны реэкстракции при введении слабокислой промывки в конец блока, причем в обоих случаях проводят замывку реэкстракта оборотным экстрагентом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что реэкстракт Mo рефлаксируют в зону экстракции или на восстановление железа в исходном растворе перед экстракцией, причем при проведении процесса в циклическом режиме рефлакс продолжают после прекращения подачи исходного раствора вплоть до полного вытеснения высокоактивного рафината из экстракционного каскада, после чего производят полный отбор молибденового продукта и промывают каскад.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что реэкстракцию урана, совмещенную с регенерацией экстрагента, проводят раствором метиламинкарбоната в смеси с диэтиленпентауксусной кислотой (ДТПА) в эквивалентных количествах с последующей промывкой оборотного экстрагента азотной кислотой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения молибдена и рения из сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов.

Изобретение относится к способу обогащения медно-молибденовых руд. Способ включает основную флотацию с несколькими перечистками сульфгидрильными и аполярными собирателями с получением коллективного медно-молибденового концентрата.

Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к выщелачиванию молибдена из техногенных минеральных образований, и предназначено для извлечения молибдена. Способ включает электрохимический и фотохимический синтез в выщелачивающем растворе активных окислителей и комплексообразователей с получением анолита и католита.

Изобретение относится к устройству для производства молибдена Мо-99. Устройство содержит установленные в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворный реактор, насос для откачки топливного раствора из реактора, теплообменный аппарат, по меньшей мере одну сорбционную колонку, сорбирующую Мо-99 из топливного раствора, и ядерно-безопасный аппарат для выдержки топливного раствора, расположенный выше реактора и по меньшей мере одной сорбционной колонки, состоящей из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, причем первый сообщающийся сосуд имеет патрубки напорного и переливного трубопроводов, соединяющих аппарат для выдержки с реактором, второй сообщающийся сосуд имеет расположенный ниже патрубка переливного трубопровода патрубок сливного трубопровода, соединяющего аппарат для выдержки с растворным реактором через по меньшей мере одну сорбционную колонку.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности извлечению вольфрама, молибдена и сопутствующих металлов из продуктов флотационном обогащения молибдено-вольфрамовых руд.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для мембранного извлечения, концентрирования и очистки молибдена от вольфрама как в технологии, так и в аналитической практике.

Настоящее изобретение относится к способам комплексной переработки отработанных катализаторов. Заявлен способ, в котором извлечение молибдена и церия проводят в две стадии, на первой стадии проводят извлечение соединения молибдена, после чего проводят стадию извлечения соединения церия.
Способ рекуперации молибдата или вольфрамата из водного раствора заключается в том, что молибдат или вольфрамат связывают из водного раствора при значении рН в пределах от 2 до 6 с водонерастворимым, катионизированным неорганическим носителем.
Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки молибденитовых концентратов с получением соединений молибдена.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд. Способ включает сорбцию ценных компонентов из продуктивных растворов противотоком ионитами при регулируемом pH среды и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта и может быть использовано для разделения этих металлов при переработке растворов выщелачивания. Способ разделения кобальта и никеля из сернокислых растворов осуществляют экстракцией кобальта органической фазой, содержащей ди(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновую кислоту (Cyanex 301) в разбавителе, в присутствии триалкилфосфиноксида, где алкил фракции C6-C8, при молярном соотношении Cyanex 301 : триалкилфосфиноксид = 1:0,25÷1,5.

Изобретение относится к экстракции металлов из водного раствора. Описаны композиция для экстракции растворителем, содержащая ортогидроксиарилоксимовый экстрагент, предотвращающий деградацию агент и несмешивающийся с водой органический растворитель.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для получения сульфатов металлов из растворов их хлоридов, образующихся при гидрохлоридной переработке природного или вторичного сырья, в частности к способу конверсии хлорида металла в его сульфат.

Изобретение относится к способу извлечения золота из щелочных цианидных растворов. .

Изобретение относится к способу разделения урана и молибдена из карбонатных солевых уран-молибденовых водных растворов. .

Изобретение относится к экстрагирующей композиции и способу для извлечения металлов, в частности меди и железа, из выщелачивающих растворов. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано при переработке сернокислых растворов, содержащих германий. .
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке сульфатных растворов выщелачивания окисленных никелевых руд (ОНР), океанических конкреций, сульфидного сырья, содержащих кальций и магний, экстракцией.
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано в способе для извлечения и концентрирования индия из сернокислых растворов.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке растворов выщелачивания окисленных никелевых руд и другого сырья.

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) из водных растворов экстракцией включает обработку водного раствора и контакт водного раствора и экстрагента. При этом ведут селективное извлечение ионов из водного раствора с использованием в качестве экстрагента смеси олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине. Экстракцию осуществляют в две стадии, первую из которых ведут при 3 < pH ≤ 5, соотношении водной и органической фаз В:O ≤ 7 и температуре t=40°C с извлечением Fe (III), а вторую - при 5,5 ≤ pH ≤ 7,5, соотношении водной и органической фаз 1 < B:О ≤ 4 и температуре t=40°C с извлечением Cu (II). Технический результат заключается в эффективности селективного извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) из водных растворов с использованием недорогого экстрагента. 4 ил., 3 табл., 3 пр.
Наверх