RU2077600C1 - Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions - Google Patents
Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2077600C1 RU2077600C1 RU95107861/02A RU95107861A RU2077600C1 RU 2077600 C1 RU2077600 C1 RU 2077600C1 RU 95107861/02 A RU95107861/02 A RU 95107861/02A RU 95107861 A RU95107861 A RU 95107861A RU 2077600 C1 RU2077600 C1 RU 2077600C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rhodium
- extraction
- aqueous solution
- solution
- acid aqueous
- Prior art date
Links
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000004992 fission Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title abstract 3
- 229940074355 nitric acid Drugs 0.000 title abstract 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- PNYYBUOBTVHFDN-UHFFFAOYSA-N sodium bismuthate Chemical compound [Na+].[O-][Bi](=O)=O PNYYBUOBTVHFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 5
- -1 rhodanide ions Chemical class 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- PZSJYEAHAINDJI-UHFFFAOYSA-N rhodium(3+) Chemical compound [Rh+3] PZSJYEAHAINDJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAGXKIPPMHSPGE-UHFFFAOYSA-N [Rh+4] Chemical compound [Rh+4] VAGXKIPPMHSPGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003973 alkyl amines Chemical group 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N technetium atom Chemical compound [Tc] GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052685 Curium Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052781 Neptunium Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N neptunium atom Chemical compound [Np] LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000802 nitrating effect Effects 0.000 description 1
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- YNWSXIWHOSSPCO-UHFFFAOYSA-N rhodium(2+) Chemical compound [Rh+2] YNWSXIWHOSSPCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N rhodium(3+);trinitrate Chemical compound [Rh+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 235000011182 sodium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидрометаллургической (экстракционной) технологии извлечения родия из смеси металлов в водном растворе, в частности, извлечению родия из азотнокислых растворов от растворения вторичного родийсодержащего сырья, в частности, из высокоактивных растворов смеси продуктов деления отработавшего ядерного топлива АЭС, содержащих осколочный родий (смесь стабильных и радиоактивных изотопов) наряду с не менее чем 20 элементами - продуктами деления актиноидов (в том числе и платиноидами рутением и палладием) и продуктами коррозии аппаратуры из нержавеющей стали. Этот источник родия (до 1 кг родия на каждую тонну отработавшего топлива АЭС) рассматривается как серьезный потенциальный резерв родия для передовой техники и технологии из-за ограниченности добычи природного родия и нарастающего потребления его в мире. The invention relates to hydrometallurgical (extraction) technology for the extraction of rhodium from a mixture of metals in an aqueous solution, in particular, to the extraction of rhodium from nitric acid solutions from the dissolution of secondary rhodium-containing raw materials, in particular from highly active solutions of a mixture of fission products of spent nuclear fuel from nuclear plants containing fragment rhodium (mixture stable and radioactive isotopes) along with at least 20 elements - actinoid fission products (including platinum ruthenium and palladium) and co products rozii stainless steel equipment. This source of rhodium (up to 1 kg of rhodium per ton of spent fuel from nuclear power plants) is considered as a serious potential reserve of rhodium for advanced equipment and technology due to the limited production of natural rhodium and its increasing consumption in the world.
Основная форма существования радиородия в азотнокислотных растворах это моно- или димеризованные гидратированные катионы [Rh(H2O)6]3+ или [Rh(OH)2(H2O)4]3+
Известны способы извлечения родия из жидких радиоактивных растворов - электролизом на платиновом (М. Одзава и др. "Разработка бессолевого Пурекс-процесса". Труды Межд. конф. по регенерации отработавшего ядерного топлива и обращению с отходами, РИКОД-91, Синдай, Япония, апрель 1991 г. т. 2, с. 729 734) или на углеволокнистом электродах (Л. В. Арсеенков и др. "Продукты деления палладий и родий: состояние в растворах, поведение при регенерации топлива АЭС, поиск путей селективного извлечения". Атомная энергия, т. 76, вып. 5. 1992, с. 462 473), чем, однако, достигается как далеко неколичественное, так и неселективное извлечение родия; к тому же растворить осажденный на электроде металлический (или гидратооксидный) родий - для последующего его аффинажа можно только в кипящей серной кислоте; процесс осаждения идет только после предварительного электрохимического восстановления трехвалентного железа.The main form of the existence of radiorodium in nitric acid solutions is mono- or dimerized hydrated cations [Rh (H 2 O) 6 ] 3+ or [Rh (OH) 2 (H 2 O) 4 ] 3+
Known methods for the extraction of rhodium from liquid radioactive solutions - platinum electrolysis (M. Ozawa and others. "Development of salt-free Purex process." Proceedings of the International Conference on spent nuclear fuel regeneration and waste management, RIKOD-91, Sindai, Japan, April 1991, vol. 2, p. 729 734) or on carbon fiber electrodes (L. V. Arseenkov et al. “Fission products of palladium and rhodium: state in solutions, behavior during fuel recovery of nuclear power plants, search for ways of selective extraction”. Atomic energy, vol. 76, issue 5. 1992, p. 462,473), which, however, achieves to far non-quantitative and non-selective extraction of rhodium; in addition, dissolve the metal (or hydrate oxide) rhodium deposited on the electrode - it can only be refined in boiling sulfuric acid; the deposition process occurs only after preliminary electrochemical reduction of ferric iron.
Известен также способ экстракционного извлечения радиородия с использованием аминных экстрагентов (третичных и четвертичных алкиламинов) после перевода родия (III) в форму гексанитритного [Rh(NO2)6]3- или роданидного [Rh(CNS)x] +3-x(x>3) комплексов трехвалентного родия, снижения кислотности раствора, введения большого избытка нитрит-(NaNO2) или роданид-ионов (KCNS) в систему (Б.Горски и др. "Экстракция осколочного родия из растворов азотной кислоты. I. Экстракция анионных нитритных комплексов родия. II. Об экстракции осколочного родия из азотнокислотных растворов. К вопросу об экстракции роданидных комплексов родия (III) аминами". Журнал (ГДР) "Isotopenpraexis", 1988 т. 24, номер 5, с. 200 207. Прототип).There is also known a method of extraction extraction of radiorodium using amine extractants (tertiary and quaternary alkyl amines) after converting rhodium (III) to the form of hexanitrite [Rh (NO 2 ) 6 ] 3- or rhodanide [Rh (CNS) x ] + 3-x (x > 3) complexes of trivalent rhodium, lowering the acidity of the solution, introducing a large excess of nitrite (NaNO 2 ) or rhodanide ions (KCNS) into the system (B. Gorsky et al. "Extraction of fragmented rhodium from nitric acid solutions. I. Extraction of anionic nitrite Rhodium Complexes II. On Extraction of Fragmented Rhodium from Nitric Acids solutions. On the issue of extraction of rhodium (III) rhodanide complexes with amines. "Journal (GDR)" Isotopenpraexis ", 1988 v. 24, number 5, p. 200 207. Prototype).
В рассматриваемом прототипе для извлечения осколочного родия из азотнокислых водных сред применена экстракция несмешивающимся с водой органическим жидким экстрагентом (раствором три-н-октиламина в инертных (ароматических) разбавителях (толуол, ксилол)). In the prototype under consideration, extraction of water-immiscible organic liquid extractant (solution of tri-n-octylamine in inert (aromatic) diluents (toluene, xylene) was used to extract fragmented rhodium from nitric acid aqueous media.
Однако из-за известной кинетической инертности лигандного обмена в основной координационной сфере катиона аква(гидроксо)родия (III) практически неудачными были попытки экстракционного извлечения родия из умеренно кислых нитратных водных сред такими экстрагентами, как диалкилсульфиды, диалкилсульфоксиды, третичные и четвертичные алкиламины, нейтральные алкилфосфаты, диалкилнафталинсульфокислоты; при этом небольшие коэффициенты распределения родия между органической и водной фазами (D) достигались или после многочасового контактирования фаз, или в результате использования высоких концентраций высаливателей, что должно приводить соответственно как к радиолитическому разложению органических экстрагента и разбавителя, так и к возрастанию объемов радиоактивных солевых отходов (В.Ф. Борбат, Р.С. Чекушин, "Экстракция благородных металлов сульфидами и сульфоксидами". М. Наука, 1989, с. 82 и далее; К.П. Луничкина и др. "Об экстракции родия (III) из нитратных растворов". Радиохимия, т. 16, 1974, вып. 2, с. 268 269). However, due to the known kinetic inertness of the ligand exchange in the main coordination sphere of the aqua (hydroxy) rhodium (III) cation, the extraction of rhodium from moderately acid nitrate aqueous media with extractants such as dialkyl sulfides, dialkyl sulfoxides, tertiary and quaternary alkyl amines, neutral alkyl phosphates was practically unsuccessful dialkylnaphthalene sulfonic acid; in this case, small distribution coefficients of rhodium between the organic and aqueous phases (D) were achieved either after hours of contacting the phases, or as a result of using high concentrations of salting out agents, which should lead both to radiolytic decomposition of the organic extractant and diluent, and to an increase in the volume of radioactive salt waste (V.F. Borbat, R.S. Chekushin, “Extraction of noble metals by sulfides and sulfoxides.” M. Nauka, 1989, p. 82 et seq .; KP Lunichkina et al. “On the extraction of rhodium (III) and h nitrate solutions. "Radiochemistry, vol. 16, 1974, vol. 2, p. 268,269).
В рассматриваемом прототипе удовлетворительное извлечение родия в органический экстрагент (величина D выше 10) достигается только в результате:
резкого снижения кислотности исходного водного раствора до 0,25 М азотной кислоты,
использования для "буферирования" (стабилизации величины рН) ацетатов или карбонатов натрия (нелетучих катионов),
введения высоких концентраций нитрита натрия или роданида калия,
использования экстрагента третичного амина -в виде соли с азотистой (не азотной!) кислотой,
проведения процесса контактирования фаз в течение не менее 15 мин.In the prototype under consideration, a satisfactory extraction of rhodium in an organic extractant (D value above 10) is achieved only as a result of:
a sharp decrease in the acidity of the initial aqueous solution to 0.25 M nitric acid,
use for the "buffering" (stabilization of the pH value) of acetates or sodium carbonates (non-volatile cations),
the introduction of high concentrations of sodium nitrite or potassium rhodanide,
the use of the tertiary amine extractant as a salt with nitrous (not nitric!) acid,
carrying out the process of contacting the phases for at least 15 minutes
Задачей настоящего изобретения является разработка такого способа, который позволит:
повысить извлечение осколочного родия из азотнокислотной среды,
снизить засоление водного раствора,
повысить кислотность перерабатываемого раствора при извлечении родия,
снизить время контактирования фаз,
снизить радиационно-химическую деструкцию экстрагента.The objective of the present invention is to develop such a method that will allow:
increase the extraction of fragmentation rhodium from a nitric acid medium,
reduce salinization of an aqueous solution,
increase the acidity of the processed solution in the extraction of rhodium,
reduce phase contact time,
reduce radiation-chemical destruction of the extractant.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что в способе экстракционного извлечения осколочного родия из азотнокислотных водных растворов путем: снижения кислотности, стабилизации родия в заданной химической форме, контактирования водного раствора с раствором органических азот-, фосфор-, серосодержащих экстрагентов в инертных разбавителях, разделения проконтактированных фаз реэкстракцией родия водным раствором подходящего реагента (кислота, комплексообразователь, восстановитель) азотнокислый водный раствор предварительно обрабатывают сильным окислителем, например, висмутатом натрия NaBiO3, гипериодной кислотой HJO4 и др.The solution to this problem is provided by the fact that in the method of extraction extraction of fragmented rhodium from nitric acid aqueous solutions by: reducing acidity, stabilizing rhodium in a given chemical form, contacting the aqueous solution with a solution of organic nitrogen, phosphorus, sulfur-containing extractants in inert diluents, separating the contacted phases by reextracting rhodium with an aqueous solution of a suitable reagent (acid, complexing agent, reducing agent), the nitric acid aqueous solution is pretreated by a strong oxidant, such as sodium bismuthate NaBiO 3 giperiodnoy acid HJO 4 and others.
Исследование патентной и научно-технической литературы показало, что заявляемый способ для решения задачи извлечения родия из нитратных водных сред (переводом родия в четырехвалентное состояние) неизвестен ни в аналитической практике анализа платиноидов, ни в практике благороднометалльной технологии, ни в практике извлечения осколочного родия, что технические решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, что и предложенный способ, отсутствуют. Таким образом, можно сделать вывод, что заявленный способ отвечает требованиям критерия "новизна". A study of patent and scientific and technical literature showed that the claimed method for solving the problem of extracting rhodium from nitrate aqueous media (transferring rhodium to a tetravalent state) is unknown in the analytical practice of platinum analysis, in the practice of noble metal technology, or in the practice of extracting fragment rhodium, which there are no technical solutions having the same set of essential features as the proposed method. Thus, we can conclude that the claimed method meets the requirements of the criterion of "novelty."
Достичь высокого извлечения осколочного родия из азотнокислой среды можно в результате окисления родия (III) до родия (IV), при этом четырехвалентный родий может быть практически количественно и быстро проэкстрагирован органическими экстрагентами из азотнокислотной среды, он в этой среде достаточно устойчив для обеспечения реализации условий процесса его экстракции (кратковременное контактирование с экстрагентом), он может быть получен в водном умеренно кислом азотнокислотном растворе с использованием, например, висмутата натрия. A high extraction of fragmentation rhodium from a nitric acid medium can be achieved as a result of the oxidation of rhodium (III) to rhodium (IV), while tetravalent rhodium can be practically quantitatively and quickly extracted with organic extractants from a nitric acid medium; it is stable enough in this medium to ensure the implementation of the process conditions extraction (short-term contact with the extractant), it can be obtained in an aqueous moderately acidic nitric acid solution using, for example, sodium bismuthate.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Раствор нитрата родия (III) (1,6 1,8 ммоль/л) в 0,5 М азотной кислоте обрабатывают порошкообразным висмутатом натрия (50 г/л) в течение 10 15 мин при 20oС. Свежеприготовленный водный раствор с окисленным до Rh(IV) родием контактирует около 10 мин при комнатной температуре и 1:1 соотношении объемов обеих несмешивающихся фаз с предварительно окисленными (обработанными тем же окислителем) растворами органических экстрагентов в инертных разбавителях (предельные или ароматические жидкофазные растворители). Экстракция родия происходит без образования иных фаз и стойких эмульсий ( см. таблицу, из которой видно, что экстракция родия возрастает в ряду экстрагентов: ТБФ<ДОС<ЧАО<ТОА). Предварительное окисление родия (II) до родия (IV) сильным окислителем (типа висмутата натрия) приводит к резкому увеличению извлечения и селективности экстракции (свежеокисленного) родия из азотнокислотных (частично нейтрализованных до 0,5 М HNO3) водных растворов смеси продуктов деления актиноидов и продуктов коррозии аппаратуры.A solution of rhodium (III) nitrate (1.6 1.8 mmol / L) in 0.5 M nitric acid is treated with powdered sodium bismuthate (50 g / L) for 10 15 minutes at 20 o C. Freshly prepared aqueous solution with oxidized to Rh (IV) rhodium contacts for about 10 minutes at room temperature and a 1: 1 ratio of the volumes of both immiscible phases with previously oxidized (treated with the same oxidizing agent) solutions of organic extractants in inert diluents (limiting or aromatic liquid phase solvents). The extraction of rhodium occurs without the formation of other phases and persistent emulsions (see table, from which it can be seen that the extraction of rhodium increases in the number of extractants: TBP <DOS <PAO <TOA). The preliminary oxidation of rhodium (II) to rhodium (IV) with a strong oxidizing agent (such as sodium bismuthate) leads to a sharp increase in the extraction and selectivity of the extraction of (freshly oxidized) rhodium from nitric acid (partially neutralized to 0.5 M HNO 3 ) aqueous solutions of a mixture of the products of fission of actinides and corrosion products of equipment.
Реэкстракцию родия осуществляют в крепкую азотную кислоту (3-8М) или в водный раствор с восстановителями, способными быстро восстановить родий (IV) до неэкстрагируемого этими экстрагентами родия (III) например, аскорбиновая кислота, азотистая кислота, пероксид водорода, двухвалентное железо и т.п. Rhodium is reextracted into strong nitric acid (3-8M) or into an aqueous solution with reducing agents that can quickly restore rhodium (IV) to rhodium (III) that is not extracted by these extractants, for example, ascorbic acid, nitrous acid, hydrogen peroxide, ferrous iron, etc. P.
На описанной выше операции экстракции-реэкстракции родия реализуется высокая очистка родия как от продуктов деления (включая технеций и рутений), так и от продуктов коррозии нержавеющих (хромоникелевых) или циркониевых сплавов материалов аппаратуры и оболочек тепловыделяющих элементов АЭС. The rhodium extraction-reextraction operation described above implements a high purification of rhodium both from fission products (including technetium and ruthenium) and from corrosion products of stainless (chromium-nickel) or zirconium alloys of equipment materials and shells of nuclear fuel elements.
Дополнительная очистка родия от этих элементов может быть достигнута или при многоступенчатом процессе экстракции и промывки экстракта, или при предварительной экстракции (так называемой "форэкстракции") хорошо экстрагирующихся примесей в тот же экстрагент из водного раствора с родием перед его последующим окислением и извлечением тем же экстрагентом. Additional purification of rhodium from these elements can be achieved either by a multi-stage extraction and washing of the extract, or by preliminary extraction (the so-called “foreextraction”) of well-extracted impurities into the same extractant from an aqueous solution with rhodium before its subsequent oxidation and extraction with the same extractant .
При осуществлении заявленного способа может быть получен новый технический результат, состоящий в:
более экономичном осуществлении процесса извлечения осколочного родия из водных высокорадиоактивных азотнокислотных сред, содержащих не менее 20 металлов-элементов (включая и сильно гидролизующиеся катионы типа четырехвалентных плутония, титана, циркония, церия), что исключает опасность нарушения гомогенности водного раствора с родием до или после акта экстракции),
более высоком (выше 80%) извлечении родия (при одинаковом времени контакта фаз, что и в прототипе) или в результате более короткого контактирования (для получения одинаковой с прототипом величины извлечения родия за счет перевода его в валентное состояние IV)
в меньшем засолении подлежащих обязательному последующему дорогостоящему отверждению высокорадиоактивных водных отходов после возможного извлечения из них ряда ценных (палладий, родий) или крайне токсичных и опасных для вечного захоронения компонентов (америций, нептуний, кюрий и технеций),
в снижении опасности радиационно-химической деструкции экстрагента (снижение поглощенной дозы радиации и исключение атаки со стороны сильно нитрующего органические растворители агента, каковым является азотистая кислота, используемая в прототипе),
в снижении опасности коррозии аппаратуры из нержавеющей стали под действием серной кислоты (образующейся из-за деструкции роданида калия при взаимодействии его с сильными кислотами),
в повышении селективности извлечения родия за счет перевода его в валентность "+4".When implementing the inventive method can be obtained a new technical result, consisting in:
more economical implementation of the process of extracting fragmented rhodium from aqueous highly radioactive nitric acid media containing at least 20 metal elements (including highly hydrolysing cations such as tetravalent plutonium, titanium, zirconium, cerium), which eliminates the risk of breaking the homogeneity of the aqueous solution with rhodium before or after the act extraction)
higher (above 80%) extraction of rhodium (with the same phase contact time as in the prototype) or as a result of shorter contacting (to obtain the same extraction value of rhodium with the prototype due to its transfer to valence state IV)
in less salinization of highly radioactive water wastes subject to mandatory subsequent costly curing after the possible extraction of a number of valuable (palladium, rhodium) or extremely toxic and dangerous components for their permanent disposal (americium, neptunium, curium and technetium),
in reducing the risk of radiation-chemical destruction of the extractant (reducing the absorbed dose of radiation and eliminating the attack from a strongly nitrating organic solvent agent, which is nitrous acid used in the prototype),
in reducing the risk of corrosion of stainless steel equipment under the influence of sulfuric acid (formed due to the destruction of potassium thiocyanate when it interacts with strong acids),
in increasing the selectivity of the extraction of rhodium by translating it into a valence of "+4".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107861/02A RU2077600C1 (en) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107861/02A RU2077600C1 (en) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95107861A RU95107861A (en) | 1997-01-27 |
| RU2077600C1 true RU2077600C1 (en) | 1997-04-20 |
Family
ID=20167776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95107861/02A RU2077600C1 (en) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2077600C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2239666C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (статус государственного учреждения) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions |
| RU2289636C2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-12-20 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Process for separating ruthenium from insoluble residues after processing irradiated nuclear fuel |
| RU2380438C2 (en) * | 2008-04-21 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (ОАО "ГНЦ НИИАР") | DISSOLVING METHOD OF ALLOY Tc-Ru |
| RU2632498C2 (en) * | 2016-02-02 | 2017-10-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method for extracting metals of platinum group from sediments after clarifying acid dissolution product of voloxidised spent nuclear fuel |
-
1995
- 1995-05-16 RU RU95107861/02A patent/RU2077600C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Радиохимия. Т.6, 1974, вып.2, с.268 и 269. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2239666C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (статус государственного учреждения) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions |
| RU2289636C2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-12-20 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Process for separating ruthenium from insoluble residues after processing irradiated nuclear fuel |
| RU2380438C2 (en) * | 2008-04-21 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (ОАО "ГНЦ НИИАР") | DISSOLVING METHOD OF ALLOY Tc-Ru |
| RU2632498C2 (en) * | 2016-02-02 | 2017-10-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method for extracting metals of platinum group from sediments after clarifying acid dissolution product of voloxidised spent nuclear fuel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95107861A (en) | 1997-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schulz et al. | The truex process and the management of liquid TRU uwaste | |
| Lin et al. | Supercritical fluid extraction of uranium and thorium from nitric acid solutions with organophosphorus reagents | |
| Paiva et al. | Recent advances on the chemistry of solvent extraction applied to the reprocessing of spent nuclear fuels and radioactive wastes | |
| Mathur et al. | Extraction of actinides and fission products by octyl (phenyl)-N, N-diisobutylcarbamoylmethyl-phosphine oxide from nitric acid media | |
| Gupta et al. | Solvent extraction studies on U (VI), Pu (IV), and fission products using N, N-dihexyloctanamide | |
| RU2537952C2 (en) | Improved method to process spent nuclear fuel | |
| Koma et al. | Trivalent f-element intra-group separation by solvent extraction with CMPO-complexant system | |
| EP0550221A1 (en) | Composition and process for decontamination of radioactive materials | |
| CA1097924A (en) | Method for recovering palladium and technetium values from nuclear fuel reprocessing waste solutions | |
| KR980701128A (en) | Process for Decontaminating Radioactive Materials | |
| US20110226694A1 (en) | Methods of reducing radiotoxicity in aqueous acidic solutions and a reaction system for same | |
| US8636966B2 (en) | Compositions and methods for treating nuclear fuel | |
| CN85105352B (en) | Method for Separating Actinides from Radioactive Waste Liquid | |
| RU2077600C1 (en) | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions | |
| Nakahara et al. | Separation of actinide elements by solvent extraction using centrifugal contactors in the NEXT process | |
| Collins et al. | The development and application of a process for the recovery of over 100g of protactinum-231 from a uranium refinery waste material | |
| EP2223305B1 (en) | Use of a wash solution in continuous reprocessing of nuclear fuel and a system thereof | |
| Gray et al. | Separation of plutonium from irradiated fuels and targets | |
| Govindan et al. | Partitioning of uranium and plutonium by acetohydroxamic acid | |
| Donnet et al. | Development of the SESAME process | |
| Wang et al. | Stability of iso Hex-BTP/SiO2-P adsorbent against acidic hydrolysis and γ-irradiation | |
| Muscatello et al. | Americium removal from nitric acid waste streams | |
| Romanovski et al. | Plutonium (IV) and Plutonium (VI) Extraction by 1-Hydroxy-6-N-octylcarboxamide-2 (1H)-pyridinone | |
| Cooper et al. | Aqueous Processes for Separation and Decontamination of Irradiated Fuels | |
| Arai et al. | Modified TRUEX process for the treatment of high-level liquid waste |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040517 |