Способ извлечения редкоземельных и актинидных элементов

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0ПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕ 1 ЕЛЬИХ И АКТИНИДН 1 Х ЭЛЕГ 1 ЕНТОВ(57) Изобретение отцосится к экстракцци редкоземельць 1 х элс 1 мецтов и актинидцых элементов и мажет быть испол 1 зоваца как В ацалцти 1 е ской хцля 1 идля концентрирования их, так и в процеСсах выделения иэ растворов переработки облучеццаго ядерного таллина.Цель изобретения - уве 11 и сенце эЯек-.тивности извлечецня рсдкоземельцых Изобретение относится к экстракции редкоземельных элемецтс и (РЗЭ) и актицидных элементов (ЛЭ) и мажет быть использована как и аналитической химии для концентрирования их, сак и в процессах выделеццц 1 ЗЭ и АЭ из растворов переработки, аблученного ядерного топлива.Цель изобретения - уне;цсчецие эффективности извлечения редкоземельных и актинидцых элемензан путем повышення степени извлечецця ц цоялппения пожаробезопас 1 с гти 10 одесса. и актицидцых элементов путем иовьп 11 еция степени извлечения и йовьппециепажарабезопасности процесса Редкоземельные и актинидные элементы экстрагируются из аэотнокислл 1 х растворовбидецтантными нейтральцыии фоефорорганцческими экстрагецтаин я органическом разбавителе - фторзамещенцомц 11 троароматическом соедицеции, цапрцмер, метанитробензотрифторид илиорта-цитрафецил-,1,2,2-тетрафторэтилавый эф 11 р, с последующим раэделецисм джаз и реэкстракццй, Сцасс 6позволяет повысить степень изнлс.чепца металлов - козфстициецг распределения увеличивается в 1 г 1-20 раз иповысить пожаробезопасцост 11 роцессн,таК КаК ЗаМЕНЯЕтСЯ ЛЕГКОНагнв 1 МСЦЯющееся вещество - дпхлар. тац ьс белес. безопасные фторзам"ще 111 ч 1 ит 11 аароматические соединения, 2ф-ль 1, 2 табл. Сущность способа цллкстрнру.тся следующими примерами.В качестве экстрзгецтан о 1.н 1 ц использованы диокись тетра 11 е 111"метцлецдифасфина (ДТФИДФ), акцс ь л 1 "нил (днзтИЛКарбаМОНЛМЕтц 11 С".1) с.ас 11 ца(Ф 2 э 2), окись дитал 11 л ;1 ц; ",т гас монс иетилен)-фосфица (Т 2 Э), с,;ь т енил (дибутилкарбал 1 ацлл 1 с с з:1е;.ц 1:1 (Ф 282), 1,1,3,5,5-11 у вта 1 ".-1,5 триакса, Э, 5-триф с,: нРаспределение мета:1:вн .;, ,1 13 и органической фз сй ацдиометрически. Разбянителгг Ф-мета"нитробенэотрифторид, Ф-орто-иитрофенил-),1,2,2-тетрафторэтиловыйэфир,П р и м е р 1, Экстракция ямерицияиэ азотной кислоты ДТФМДФ в Ф,Экстрягировали ямериций (111) иэ растворов 1,3,5,9, 10 моль/л азотнойкислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФв фпри соотношении объемон органической и водной фаз о;в 1;1 в те.чепце 3 мин, Во всех случаях америцийэкстрагируется более, чем на 997П р и м е р 2, Концентрирова)гие,"25 америция из азотной кислотыДТФМДФ в г 1-1420.Экстрягиронагггг америций (111) из3 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/лраствором ДТФМДФ н Фн те гение3 миц при соотношении огв 1:25. Америций извлекается на 99,6 Х.П р и и е р 3, Концентрирование1;100 америции из азотной кислотыДТФМДФ н Ф-)420,Экстрягиронали америций (111) из3 моль/и азотной кислоты 0,05 моль/лраствором ДТФМДФ и Фн течение3 мцц при соотцошецци о:н:100. Америций ггзщгекяется иа 98,5 Х.П р и и е р 4, Экстракция кгорггя изазотной кислоты ДТФМДФ в 6-1420.Экстрагироняли кирий (111) иэ1,3, 7 моль/л растноров азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ДТФМДФ вфв течение 3 мин при соотношении о:н 1:1. Кюрий зкстрагируется на99,8; 99,9 и 98,5 Х соответственно,П р и м е р 5. Экстракция амерццияиз азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-З.Экстрагцровали америций (111) из1,3,5,7, 11 лгоггь/гг язозцой кислоты0,025 моль/л раствором ДТФМДФ н Ф в течение 3 лгин при соотношениио:н 1:1, Америций извлекается болеечем на 993,П р и м е р 6, Концентрирование1:25 ямериция иэ аэотггой кислотыДТФМДФ в Ф-З.Экстрагиронали америций (111) изО3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/лрастнором ДТФМПФ н Ф-З в течение3 мин при соотношении о:в:25. Америций экстрагируется более чем ня997П р и м е р 7, Экстракция америция иэ растворов азотной кислоты ТОв Ф. Экстрагировали америций (111) иэрастнорон 1, 3,7,9 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л раствором ТО вФн течение 3 миц при соотношении о:н 1:1, Америций но всех случаях извлекается более, чем на 993.П р и м е р 8. Экстракция америцияиз азотной кислоты Т 2 Э 2 н Ф,10 Экстрягироналц америций (111) из3 мол,/л азотной кислоты 0,05 моль/лряс.тд .ром Т 2 Э 2 в фв течение3 мг:гг при соотношении о:в=1:1, Америцггй изппекается более чем на 997,5 П р и м е р 9. Экстракцця берклияиз азотной кислоты ДТФМДФ в Ф,Экстрягцроняли берн,цгй (111) иэ3 и 5 моль/л азотной кислоты0,005 моль/л раствором ДТФМДФ в20 Ф-)420 при соотношении о;в 1:1 н течение 3 мцц. Берклий извлекается на99,9 и 99,6 Е соответственно.ф П р и м е р О, Экстракция кюрияиэ язотцой кислоты )1 ТФМДФ н Ф-З,25 Экстрагирогзали кюрцй (111) из3,5, 9 моль/л азотной кислоты0,025 моль/л раствором ДТФМДФ в Ф прц соотношении о:н 1:1 н течение3 лгигг. Кюрцй извлекая г ся ца 99,930 99,9 и 99,8 соотнетстненцо.П р и м е р 11. Экстракция берклияиз азотной кислоты ДТФМДФ в Ф-З.Экстрягцровали берклий (111) изн 3 моль/л азотной кислоты 0,025 моль/л35 раствором ДТФИДФ в фн течение3 миц при соотношении о:в 1:1. Берклий извлекается на 99,9 М в том н другом случаях,П р и м е р 12, Экстракция кали 0 Форция иэ азотной кислоты ДТФМДФ вФ-З.Экстрагиронали калцфорций (111) вусловиях, как н пггимере 11, Калцфорццй извлекается ца 99,8 и 99,9 Х соМ ответстнеццо. П р и м е р 13. Экстракция кюрияиз азотной кислоты в присутствиинитрата алюминия ДТФМДФ н Ф,Экстрагировали кюрий (111) иэ растворамоль/л азотной кислоты +1,8 моль/л нитрата алюминия0,005 моль/л раствором ДТФИДФ в 55Фв течение 3 мин при соотношении о: нщ 1: 1. Кюрий извлекается на98, 32.П р и м е р 14. Экстрдкция америция из азотной кислоты ДТФИДФ в Ф-З.5245196шеции з:в 1:50. Евролггй ц е .кз т.более чем на 997,П р и м е р 21, Экстлг 1 г ггггя геричиэ азотной кислс 1 ты ДТФг 1 в Ф-Э,Экстрагировали церий (111)1 О моль/л - из 3 моль/л азотггсгй кислоты 0,05 моль/л раствором ДГФгЯФ вФв течение 3 мцн лри соотцолн.циц10 о:в 1:1. Берий извлекается болеечем ца 997,П р и м е р 22, Реэкстракцця ев 1 го-.лия из ДТФ"ДФ в Ф-З,Экстрагировали европий (111) иэ15 3 моль/л азотной кислоты 0,05 моль/лраствором ДТФИДФ в Фв течение3 миц при соотношении о:в=1:1, Фазыр гзделяпи, европий резкстрагцровалцкотактированием с 10 -ггым раствором20 к грбоната аммония при соотношениио;в=1;1 в течение 3 мин. Эа один конт.кт европий резкстрагпруется на 8 1 Х.И р и м е р 23, Экстракция плутония (17) из 3 моль/л азотногг кислоты0,005 моль/л раствором ДТФЩФ в Фвтечение 3 мин при соотнсглгении о: в=.=1: 10. Плутоций ггзвлекается болеечем на 997.В табл. 1 и табл. 2 приведено сравнение предлагаемого способа со способомм-гг ро 1 отиггом П р и м е р 11, Экстракция америция йз азотной кислоты Ф 282 н Ф,Экстрагировалгг аггериций (1 с 1) из3 и 5 моль,л азотцой кислоты 0,3 моль/лраствором Ф 2 Б 2 в Фв тсчеггце1420 в течение 3 мгггг при соотногпении о:в=1:1, Лмериггий цзвлекастся и.99,6 и 99,5 Х соответственно,П р и м е р 18, Экстракцлн евро 35пия иэ азотной кислоты ДТЙЯФ в Ф-З.Экстра гировали евролий (111)-Ф0 моль/л из 1,3 и 6 моль/л азотцойкислоты 0,005 моль/л растворогг 1 ТФ 11 ДФв Ф-Э в течение Э мин при соотношении О:в=1:1. Европий изгц екается ца97,6; 99, 4 и 96,9 Х соответственно,П р и м е р 19. Экстракция европия из азотной кислоты Ф 2 Э 2 и Ф.Органическуго фазу - 0,1 моль/лФ 2 Э 2 в Фнасыщали евролием трехкратным контактировацием с раствором10 г/л нитрата евролия + Э моль/лазотной кислоты при соотношениио 3 вщ 1:. В органической фазе, цасыщенной европием, не наблгггдалось появления осадка.П р им е р 20. Экстракцця европия из азотной кислоты Т 2 Э 2 н Ф.Экстрагировали евролий (111)5-)10 моль/л из 3 моль/л азотной кислоты 0,7 моль/л раствором Т 2 Э 2 вФв течение 1 О мнц прн соотцоКоз 1 фцгтг ецтрастрс )гелсггггч Разбавитель 40 ДХЭ(заявляемый способ) 7,981124 45 Таб.ггггца 2Экстракция амернция иэ 3 и;цгг/гг азотной кислоты 0,01 моль/гг растггорс иФ 2 Э 2 Ко.- г глгигнтр л с гг р сггс.л "ггггя сзггс рццця Разбавитель 0,08 Дихлорзтан5 (способ-прототип)Ф 3Ф.", 51 5 1Экстрагировали америций (111) из3 моль/л азотцой кислоты 0,01 моль/лраствором ДТФмДФ в Фв течениеЭ мин при соотношении о:в=1:1. Америций извлекается ца 99,61,П р и м е р 5, Экстракция америцня из азотной кислатгл Ф 2 В 2 в Ф-Э.Экс трагировали америций (111) иэ3 и 5 моль/л азотной кислоты 0,2 моль/лраствором Ф 2 Б 2 в Фв течение Эмин:.ри соотношении о , в=1: 1. Лмерггцггйизвлекается на 99,3 и 99,22 соответственно,П р г м е р 16. Экстракция америция и европия из азотной кислотыФ 2 Э 2 в Ф,Экстрагировали америггий (111) цз3 моль/л азотной кислоты 0,075 моль/лраствором Ф 2 Э 2 в Фв течение3 мин при соотцоснецци о:гз 1:1, Лмериций извлекается боггее,гегл ца 99 ь. Втех же условиях евролий (111)-1 О ногль/л-тзкже извлекается болеечем на 99 Х,Таблица 1 Экстракция аггерггция и г 3 гюггг /гг лзотцой кисло 1 ы 0,005 моль/л Д 1 с 11,1 Ф1524519 где и 0,11К 1 ККК,К - арильные или алкиларигььные радикаль или Я 1- сн- -,)1 В 2 1 И э О ОФормула изобретения Составитель Г.МельниковаРедактор А.Кондрахина Техред Л,Олийнык Корректор С,Черни Заказ 3472 Тирам Подписное ВНОШ 1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул. Гагарина,10 Видно, что по способу-прототипу коэффициенты распределения в 10-30 раэ ниве, чем по предлагаемому способу.Таким образом, использованиелагаемого способа позволяет по срав+ нению со способом-прототипом эа счФфф повышения экстракциониой способности системы увеличить эффективность иэ влечения РЗЭ и АЭ. При этом более высокая экстракционная способность бидентаитных экстрагеитов в предлагаемых раэбавителях открывает возможность проводить концентрирование 15 при меньшей концентрации экстрагента и экстракциоиной смеси, С другой стороны, большая растворимость карбамоилметиленфосфиноксидов в предлагаемых раэбапителях позволяет перерабатывать растворы, содержащие значительные концентрации редкоземельных металлов и актинидных элементов без опасности образования третьей фазы, Исключить использование сильно действующего ядовитого вещества " дихлорэтана (ДХЭ), повысить пожаро безопасность процесса, т.к, у ДХЭ Т,13 С, а у Ф 3 - 94 С, у ф) 120 С. 30 1, Способ извлечения редкоземельных и актинидных элементов иэ азотно кислых растворон, включающий экстракцию бидеитатными нейтральными фосфор- органическими экстрагентами общей формулы где КК - арильные или алкилариль ные радикалы, а К - алкильиые радикалы, в органическом раэбавителе, разделение фаз и реэкстрак"циюотличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности из" влечения редкоземельных и актинидных элементов путем повышения степени извлечения,повьвпения пожаробезопасности процесса, в качестве органического раэбавителя используют фторзамещенные нитроароматические соединения.2, Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве органического разбавителя используют метанитробенэотрифторид.3. Способ по и. 1, о т л и ч а" ю щ и й с я тем, что в качестве органического разбавителя используют орто-нитрофенил,1,2,2-тетрафторэтиловый эфир.