[go: up one dir, main page]

RU2164715C2 - Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants - Google Patents

Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants Download PDF

Info

Publication number
RU2164715C2
RU2164715C2 RU99113909A RU99113909A RU2164715C2 RU 2164715 C2 RU2164715 C2 RU 2164715C2 RU 99113909 A RU99113909 A RU 99113909A RU 99113909 A RU99113909 A RU 99113909A RU 2164715 C2 RU2164715 C2 RU 2164715C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molybdenum
solution
deposition
excess
concentrates
Prior art date
Application number
RU99113909A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.Я. Зильберман
Ю.С. Федоров
В.А. Старченко
А.А. Ахматов
Л.В. Красников
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
Priority to RU99113909A priority Critical patent/RU2164715C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164715C2 publication Critical patent/RU2164715C2/en

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: radiochemical technology; recovery of heavy-water nitric-acid solutions (raffinates) obtained in reconditioning irradiated nuclear fuel. SUBSTANCE: method is proposed for use in sophisticated waste fractionating systems in the framework of Modified Purex Process for solidifying liquid wastes to form matrices and for burying long-living radionuclides as well as products of fission whose vitrification involves some difficulties. Method involves recovery deposition of molybdenum from solution by way of reverse deposition with excess hydrazine hydrate, its additional deposition using concentrate of fission products and transuranium elements, and production of blocks of molybdenum, zirconium, neptunium, rare-earth and transuranium elements convenient for storage. In this way, radioactive liquid wastes are solidified to form matrices of concentrates of fission-product elements and long-living radionuclides without introducing additional salt-forming substances. EFFECT: improved localization of fission-product elements, eliminated volatility of molybdenum compounds in the course of molding powder production. 7 cl

Description

Изобретение относится к области радиохимической технологии, а именно к переработке водно-хвостовых азотно-кислых растворов (рафинатов), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ). Оно может быть использовано в комплексных технологических схемах фракционирования высокоактивных отходов (ВАО) в рамках Модифицированного Пурекс-процесса [Proceedings of the International Topical Meeting on Nuclear and Hazardous Waste Management (Spectrum'94). August 14 - 18, 1994, Atlanta, Georgia, USA, vol.1, p. 581-585] для отверждения в виде матриц и захоронения долгоживущих радионуклидов, а также тех продуктов деления, остекловывание которых вызывает те или иные затруднения. The invention relates to the field of radiochemical technology, namely to the processing of water-tail nitric acid solutions (raffinates) formed during the regeneration of irradiated nuclear fuel (SNF). It can be used in complex technological schemes for the fractionation of high-level waste (HLW) as part of the Modified Purex Process [Proceedings of the International Topical Meeting on Nuclear and Hazardous Waste Management (Spectrum'94). August 14 - 18, 1994, Atlanta, Georgia, USA, vol. 1, p. 581-585] for curing in the form of matrices and burial of long-lived radionuclides, as well as those fission products whose vitrification causes certain difficulties.

В настоящее время после извлечения целевых компонентов высокоактивный рафинат упаривают и направляют либо на хранение, либо на остекловывание, где присутствие молибдена существенно ограничивает возможности снижения объема стекла. Таким образом, решение задачи локализации молибдена и переведения его в пригодную для захоронения форму позволяет значительно сократить количество радиоактивных отходов. Currently, after the extraction of the target components, the highly active raffinate is evaporated and sent either to storage or to vitrification, where the presence of molybdenum significantly limits the possibility of reducing the volume of glass. Thus, the solution of the problem of localization of molybdenum and its conversion into a form suitable for burial can significantly reduce the amount of radioactive waste.

Для удаления молибдена из высокоактивных хвостовых растворов предлагались различные способы. В частности, в способе [Патент SU N 2106030, МПК B 01 D 11/04, БИ N 6, 1998] предложено экстракционное извлечение и разделение трансурановых и редкоземельных элементов (ТПЭ и РЗЭ), а также молибдена с использованием совместимых с основным экстрагентом первого цикла алкилфосфорных кислот и их солей. Разделение ТПЭ, РЗЭ и молибдена происходит в процессе реэкстракции, причем последний реэкстрагируют с использованием комплексообразователя. Однако далее возникает вопрос об утилизации выделенных фракций. Прямое упаривание азотно-кислых растворов молибдена приводит к выпадению молибденовой кислоты, теряющей воду при нагревании с образованием трехокиси молибдена, которая весьма склонна к возгонке [Химия и технология редких и рассеянных элементов, ч. 3. Под ред. К.А. Большакова. М., 1978]. Таким образом, захоронение отдельной молибденовой фракции становится невозможным, а поиск соединений молибдена, отвечающих требованиям локализации - вполне актуальным. Various methods have been proposed for removing molybdenum from highly active tailings. In particular, in the method [Patent SU N 2106030, IPC B 01 D 11/04, BI N 6, 1998], extraction extraction and separation of transuranic and rare-earth elements (TPE and REE), as well as molybdenum using compatible with the main extractant of the first cycle of alkylphosphoric acids and their salts. The separation of TPE, REE and molybdenum occurs in the process of re-extraction, the latter being re-extracted using a complexing agent. However, further the question arises about the disposal of the selected fractions. Direct evaporation of nitric acid solutions of molybdenum leads to the precipitation of molybdenum acid, which loses water when heated to form molybdenum trioxide, which is very prone to sublimation [Chemistry and Technology of Rare and Scattered Elements, Part 3. Ed. K.A. Bolshakova. M., 1978]. Thus, the burial of a single molybdenum fraction becomes impossible, and the search for molybdenum compounds that meet localization requirements is quite relevant.

Авторы способа [Патент SU N 1739784, МПК G 21 F 9/08, БИ N 1, 1994] предлагают осаждать молибден непосредственно из рафината первого цикла от переработки ОЯТ АЭС продолжительной выдержкой раствора при температуре 80 - 95oC. При этом более 90% его выпадает в осадок в виде молибдата циркония. Реализация этого способа требует разбавления раствора для снижения кислотности до 1,0 - 1,5 моль/л, а также сложного аппаратурно-технологического оформления. Однако, как показала проверка, для полученного осадка характерна невысокая термическая устойчивость: при температуре свыше 600oC молибдат циркония начинает разлагаться с выделением летучей трехокиси молибдена, что практически не отличается от летучести чистой его трехокиси.The authors of the method [Patent SU N 1739784, IPC G 21 F 9/08, BI N 1, 1994] propose to precipitate molybdenum directly from the first cycle raffinate from the spent nuclear fuel reprocessing by prolonged exposure of the solution at a temperature of 80 - 95 o C. Moreover, more than 90% it precipitates in the form of zirconium molybdate. The implementation of this method requires diluting the solution to reduce acidity to 1.0 - 1.5 mol / l, as well as complex hardware and technological design. However, as shown by verification, the obtained precipitate is characterized by low thermal stability: at temperatures above 600 o C, zirconium molybdate begins to decompose with the release of volatile molybdenum trioxide, which practically does not differ from the volatility of its pure trioxide.

Исследованные образцы содержат молибден и цирконий в стехиометрическом соотношении 1,5 - 2 к 1, что близко к их соотношению в выгоревшем ядерном топливе. Как показали исследования, улучшенные показатели могут быть достигнуты при одновременном осаждении молибдата и избыточной гидроокиси циркония в слабощелочной среде. Изменение соотношения Mo:Zr до 5 - 7 в пользу циркония повышает температуру возгонки до 800oC - 850oC, но требует введения значительного количества циркония сверх его содержания в качестве продукта деления урана. Тем не менее осадительный способ связывания молибдена можно принять за прототип.The studied samples contain molybdenum and zirconium in a stoichiometric ratio of 1.5 - 2 to 1, which is close to their ratio in burned-out nuclear fuel. Studies have shown that improved rates can be achieved with the simultaneous precipitation of molybdate and excess zirconium hydroxide in a slightly alkaline environment. Changing the Mo: Zr ratio to 5–7 in favor of zirconium raises the sublimation temperature to 800 ° C – 850 ° C, but requires the introduction of a significant amount of zirconium in excess of its content as a product of uranium fission. Nevertheless, the precipitation method of molybdenum binding can be taken as a prototype.

Задачей данного изобретения является разработка способа подготовки концентратов молибдена и циркония, а также долгоживущих радионуклидов (РЗЭ и ТПЭ), к отверждению в виде матрицы без введения дополнительных солеобразующих веществ, обеспечивающего полноту локализации и исключающего летучесть окислов молибдена на стадии получения пресс-порошка. Наряду с этим необходимо обеспечить полноту выведения молибдена и других солеобразующих составляющих в продукт, идущий на формирование матрицы. The objective of this invention is to develop a method for the preparation of molybdenum and zirconium concentrates, as well as long-lived radionuclides (REE and TPE), for curing in the form of a matrix without the introduction of additional salt-forming substances, ensuring complete localization and eliminating the volatility of molybdenum oxides at the stage of production of the press powder. Along with this, it is necessary to ensure the complete elimination of molybdenum and other salt-forming components in the product, which goes to the formation of the matrix.

Поставленная задача достигается тем, что азотно-кислый раствор молибдена подвергают восстановительному осаждению с выведением в осадок не менее 90% металла, а для доосаждения используют концентраты, содержащие цирконий, РЗЭ и ТПЭ. При этом количество молибдена в растворе не превышает 1% от исходного. Полученный осадок после сушки термически устойчив вплоть до температуры 900oC - 950oC, достаточной для получения пресс-порошков.The problem is achieved in that the nitric acid solution of molybdenum is subjected to reductive deposition with the removal of not less than 90% of the metal, and concentrates containing zirconium, REE and TPE are used for re-precipitation. The amount of molybdenum in the solution does not exceed 1% of the original. The resulting precipitate after drying is thermally stable up to a temperature of 900 o C - 950 o C, sufficient to obtain press powders.

В практическом плане концентрат молибдена (до 20 г/л Mo) представляет собой раствор пероксида молибдена в 4-6 мол/л азотной кислоте. Разложение комплекса проводят нагреванием раствора до 60oC - 80oC в течение 1-2 часов, причем весь молибден остается в растворе.In practical terms, the molybdenum concentrate (up to 20 g / l Mo) is a solution of molybdenum peroxide in 4-6 mol / l nitric acid. The decomposition of the complex is carried out by heating the solution to 60 o C - 80 o C for 1-2 hours, and all the molybdenum remains in the solution.

В качестве восстановителя используют раствор гидразингидрата. В литературе приводится большой массив данных по восстановлению молибдена до пятивалентного состояния [Gmelin Handbuch. Molibden: Supplement Vol. В 3, 1984], в подавляющем большинстве случаев - в кислых средах. В щелочной среде и при большом избытке гидразингидрата восстановление, по-видимому, проходит более глубоко. As a reducing agent, a hydrazine hydrate solution is used. The literature provides a large body of data on the reduction of molybdenum to the pentavalent state [Gmelin Handbuch. Molibden: Supplement Vol. In 3, 1984], in the vast majority of cases - in acidic environments. In an alkaline environment and with a large excess of hydrazine hydrate, the reduction seems to go more deeply.

В производственных условиях достаточно сложно обеспечить быстрое смешение щелочных и кислых растворов, обеспечивающее полноту прохождения процесса, с созданием избытка осадителя. Поэтому в таких случаях может использоваться режим обратного осаждения, когда кислый раствор вливается в концентрированный щелочной раствор, содержащий необходимый конечный избыток осадителя. Одновременно создаются оптимальные условия для максимального восстановления молибдена. In production conditions it is quite difficult to ensure a quick mixing of alkaline and acidic solutions, ensuring the completeness of the process, with the creation of an excess of precipitant. Therefore, in such cases, a reverse deposition mode can be used when the acid solution is poured into a concentrated alkaline solution containing the necessary final excess of precipitant. At the same time, optimal conditions are created for the maximum recovery of molybdenum.

Полнота осаждения и восстановления молибдена определяется температурой и длительность процедуры, а также концентрацией гидразингидрата. Динамика процесса такова, что для "первичного" осаждения восстановленных форм молибдена на 90% и более необходима выдержка с концентрированным раствором гидразингидрата в течение 20-30 ч. при температуре 90 - 100oC. При более низких температурах (60 - 80oC) степень восстановления, а следовательно, и осаждения - недостаточна. В то же время чрезмерный избыток восстановителя нежелателен, так как образующийся в щелочной среде гидроксикомлекс обладает большей растворимостью, чем гидроксид молибдена.The completeness of the precipitation and reduction of molybdenum is determined by the temperature and duration of the procedure, as well as the concentration of hydrazine hydrate. The dynamics of the process is such that for the "primary" precipitation of the reduced forms of molybdenum by 90% or more, exposure with a concentrated solution of hydrazine hydrate for 20-30 hours at a temperature of 90 - 100 o C. is necessary. At lower temperatures (60 - 80 o C) the degree of recovery, and hence the deposition, is insufficient. At the same time, an excessive excess of reducing agent is undesirable, since the hydroxycomplex formed in an alkaline medium has greater solubility than molybdenum hydroxide.

Достигаемая полнота осаждения (около 90%) является недостаточной, поэтому решающее значение имеет выбор доосадителя. Известно, что в щелочной среде молибден существует преимущественно в анионных формах [Бусев А.И. Аналитическая химия молибдена. М. , 1962], поэтому после обратного осаждения предлагается вводить в маточник катионы, способные образовывать термически устойчивые осадки с анионами молибдена. Поскольку после "первичного" осаждения в растворе существуют в равновесии как восстановленные, так и окисленные формы молибдена, для доосаждения предложено использовать разновалентные катионы - например, азотно-кислые растворы циркония и редкоземельных металлов. Оптимальный результат достигается в случае их совместного введения в виде азотно-кислого раствора при концентрации кислоты - 0,5-2 моль/л. Если в качестве концентрата этих металлов используется кубовый раствор от упаривания соответствующих реэкстрактов и рафинатов Модифицированного Пурекс-процесса, то его необходимо нейтрализовать до указанной кислотности раствором гидразина. The achieved deposition completeness (about 90%) is insufficient, so the choice of precipitator is crucial. It is known that in an alkaline environment, molybdenum exists mainly in anionic forms [Busev A.I. Analytical chemistry of molybdenum. M., 1962], therefore, after reverse deposition, it is proposed to introduce cations into the mother liquor that can form thermally stable precipitates with molybdenum anions. Since both “reduced” and “oxidized” forms of molybdenum exist in equilibrium after the “primary” precipitation, it is proposed to use multivalent cations — for example, nitric acid solutions of zirconium and rare-earth metals — to precipitate. The optimal result is achieved if they are introduced together in the form of a nitric acid solution at an acid concentration of 0.5-2 mol / L. If a cubic solution is used as a concentrate of these metals from evaporation of the corresponding reextracts and raffinates of the Modified Purex process, then it must be neutralized to the indicated acidity with a hydrazine solution.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет отверждать в виде матриц концентраты осколочных элементов и долгоживущих радионуклидов (РЗЭ и ТПЭ) без введения дополнительных солеобразующих веществ, обеспечивает полноту локализации и исключает летучесть соединений молибдена на стадии получения пресс-порошка. Thus, the proposed method allows to cure in the form of matrices concentrates of fragmentation elements and long-lived radionuclides (REE and TPE) without the introduction of additional salt-forming substances, provides completeness of localization and eliminates the volatility of molybdenum compounds at the stage of production of the press powder.

ПРИМЕРЫ
В нижеприведенных примерах концентрат молибдена получали экстракцией по способу [Патент SU N 2106030, МПК В 01 D 11/04, БИ N 6, 1998] с его реэкстракцией в кислый раствор перекиси водорода. Реэкстракт, содержащий 7,5 г/л Mo и 34 г/л (1 моль/л) перекиси водорода в 5 моль/л азотной кислоте, нагревают до 80oC в течение двух часов. О разрушении пероксидного комплекса можно судить по исчезновению характерной желтой окраски раствора, при этом весь молибден остается в растворе. Остаточная концентрация перекиси водорода не превышает 200 мг/л. Концентрат готов для дальнейшей переработки.
EXAMPLES
In the examples below, the molybdenum concentrate was obtained by extraction according to the method of [Patent SU N 2106030, IPC B 01 D 11/04, BI N 6, 1998] with its re-extraction into an acidic solution of hydrogen peroxide. A re-extract containing 7.5 g / L Mo and 34 g / L (1 mol / L) hydrogen peroxide in 5 mol / L nitric acid is heated to 80 ° C. for two hours. The destruction of the peroxide complex can be judged by the disappearance of the characteristic yellow color of the solution, while all the molybdenum remains in the solution. The residual concentration of hydrogen peroxide does not exceed 200 mg / l. The concentrate is ready for further processing.

Пример 1. Растворы, содержащие, соответственно, 11 г/л молибдена и 73 г/л циркония в 4,5 моль/л азотной кислоте смешивают и разбавляют до 1 моль/л по кислоте (в безопасных по гидролизу солей циркония пределах) и концентрации молибдена - 2,5 г/л при мольном соотношении Mo:Zr = 2:1. Объединенный раствор нагревают до 80oC и выдерживают двое суток. Выпадает мелкий плохо фильтрующийся осадок состава Zr(ОН)2Mo2O7·2H2O, содержащий 43% молибдена. Остаточная концентрация молибдена в растворе - 110 мг/л (4% от ввода).Example 1. Solutions containing, respectively, 11 g / l of molybdenum and 73 g / l of zirconium in 4.5 mol / l of nitric acid are mixed and diluted to 1 mol / l of acid (within safe limits for the hydrolysis of zirconium salts) and concentration molybdenum - 2.5 g / l with a molar ratio of Mo: Zr = 2: 1. The combined solution is heated to 80 o C and incubated for two days. A fine poorly filtered precipitate of the composition Zr (OH) 2 Mo 2 O 7 · 2H 2 O, containing 43% molybdenum, falls out. The residual concentration of molybdenum in the solution is 110 mg / l (4% of the input).

Осадок при нагревании теряет воду (15 мас.%) в интервале температур 50 - 270oC, эндопик при 200oC. Дальнейшая потеря массы образца, обусловленная летучестью трехокиси молибдена, проявляется уже при 550oC и при повышении температуры до 915oC составляет более 18 мас.% без тенденции к ограничению.When heated, the precipitate loses water (15 wt.%) In the temperature range of 50 - 270 o C, endopic at 200 o C. Further weight loss of the sample due to the volatility of molybdenum trioxide manifests itself even at 550 o C and when the temperature rises to 915 o C is more than 18 wt.% with no tendency to limit.

Пример 1 является реализацией способа по прототипу, но термогравиметрические характеристики образца в плане летучести молибдена представляются неудовлетворительными для последующего прессования таблеток. Example 1 is the implementation of the prototype method, but the thermogravimetric characteristics of the sample in terms of molybdenum volatility appear unsatisfactory for the subsequent compression of the tablets.

Пример 2. Опыт проводится в режиме Примера 1 с тем отличием, что исходные растворы смешивают в мольном соотношении Mo:Zr = 1:1 и после прогрева с осаждением молибдата циркония дополнительно нейтрализуют водным аммиаком до pH 7,5 для полного осаждения циркония. Остаточное содержание молибдена в растворе не превышает 0,5%. Осадок - смесь молибдата и гидроокиси циркония имеет термогравиметрические показатели, аналогичные Примеру 1. Example 2. The experiment is carried out in the mode of Example 1 with the difference that the initial solutions are mixed in a molar ratio of Mo: Zr = 1: 1 and, after heating with precipitation of zirconium molybdate, they are additionally neutralized with aqueous ammonia to pH 7.5 to completely precipitate zirconium. The residual molybdenum content in the solution does not exceed 0.5%. Sediment - a mixture of molybdate and zirconium hydroxide has thermogravimetric indicators similar to Example 1.

Пример 3. Раствор, содержащий по 13 г/л молибдена и циркония в 5,5 моль/л азотной кислоте, быстро и на холоде обрабатывают 15% избытком водного аммиака до pH 10 и после выдержки на водяной бане при 80oC в течение 2 часов и отделения осадка анализируют фильтрат. В растворе найдено 2,05 г/л молибдена или 78% от ввода, цирконий не обнаружен, т.е. эффект от повышения pH оказывается обратным ожидаемому.Example 3. A solution containing 13 g / l of molybdenum and zirconium in 5.5 mol / l of nitric acid is quickly and cold treated with a 15% excess aqueous ammonia to pH 10 and after exposure to a water bath at 80 o C for 2 hours and separating sediment analyze the filtrate. 2.05 g / l of molybdenum or 78% of the input was found in the solution, no zirconium was detected, i.e. the effect of increasing the pH is the opposite of what was expected.

Полнота осаждения молибдена недостаточна, вследствии чего термогравиметрия не проводилась. The completeness of the deposition of molybdenum is insufficient, as a result of which thermogravimetry was not carried out.

Пример 4. Осаждение проводится в условиях Примера 3, но в качестве осадителя используется гидразингидрат как более мягкий щелочной агент, обладающий одновременно восстановительными свойствами. Остаточная концентрация молибдена в растворе (pH 7,5; с учетом разбавления составляет 36,5% от исходной. Выдержка при температуре 80oC не приводит к большему осаждению молибдена.Example 4. Precipitation is carried out under the conditions of Example 3, but hydrazine hydrate is used as a precipitant as a milder alkaline agent, which has simultaneously reducing properties. The residual concentration of molybdenum in solution (pH 7.5; taking into account dilution is 36.5% of the original. Exposure at a temperature of 80 o C does not lead to more precipitation of molybdenum.

Пример 5. Осаждение проводится в условиях Примера 4 с тем отличием, что избыток гидразингидрата составляет 45%. После отделения осадка в растворе (pH 8,5) найдено 85 мг/л или 2,5% от ввода, цирконий не обнаружен. Example 5. Precipitation is carried out under the conditions of Example 4 with the difference that the excess hydrazine hydrate is 45%. After separation of the precipitate in a solution (pH 8.5), 85 mg / L or 2.5% of the input was found, zirconium was not detected.

Осадок представляет собой композицию из гидроокисей циркония и молибдена (на 70% восстановленного). Очевидно, что применение гидразингидрата для осаждения молибдена дает существенный положительный эффект. The precipitate is a composition of zirconium and molybdenum hydroxides (70% reduced). Obviously, the use of hydrazine hydrate for the precipitation of molybdenum gives a significant positive effect.

Пример 6. Отработка режимов оптимального осаждения проводилась на азотно-кислых растворах молибдена, не содержащих циркония. Раствор, содержащий 12 г/л молибдена в 5,5 моль/л азотной кислоте, при перемешивании нейтрализуют горячим раствором гидразингидрата методом обратного осаждения и выдерживают сутки при 60oC. Выпавший темно-коричневый осадок промывают водой и после сушки при 50oC проводят термогравиметрические измерения. Образец теряет воду (20 мас.%) в интервале от 50 до 350oC и сохраняет массу до 730oC, после чего возгоняется практически нацело.Example 6. Testing the optimal deposition modes was carried out on nitric acid solutions of molybdenum not containing zirconium. A solution containing 12 g / l of molybdenum in 5.5 mol / l of nitric acid is neutralized with stirring using a hot hydrazine hydrate solution by reverse precipitation and incubated for 24 hours at 60 o C. The dark brown precipitate is washed with water and after drying at 50 o C thermogravimetric measurements. The sample loses water (20 wt.%) In the range from 50 to 350 o C and retains a mass of up to 730 o C, after which it sublimates almost completely.

Пример 7. Опыт проводится в режиме Примера 6 с тем отличием, что при обратном осаждении избыток гидразингидрата составляет 15%, а выдержка проводится при 80oC двое суток. В растворе найдено 260 мг/л молибдена (5% от ввода), причем 90% из них в восстановленной форме.Example 7. The experiment is carried out in the mode of Example 6 with the difference that during reverse deposition, the excess hydrazine hydrate is 15%, and the exposure is carried out at 80 o C for two days. 260 mg / l of molybdenum was found in the solution (5% of the input), 90% of them in reduced form.

Осадок промывают последовательно 10% гидразингидратом и водой, после сушки определяют термогравиметрические показатели, аналогичные Примеру 6. The precipitate is washed sequentially with 10% hydrazine hydrate and water, after drying, thermogravimetric indicators are determined, similar to Example 6.

Пример 8. Обратное осаждение проводят в режиме Примера 7 с тем отличием, что избыток разбавленного до 5 моль/л гидразингидрата составляет 50%. После выдержки и отделения осадка в маточнике найдено 630 мг/л молибдена, восстановленного на 95%, или почти 18% от балансового количества. Дополнительная выдержка приводит к увеличению его концентрации в растворе. Темно-коричневый осадок гидроксидов молибдена промывают 20% гидразингидратом, затем водой и сушат в эксикаторе. Example 8. The reverse deposition is carried out in the mode of Example 7 with the difference that the excess diluted to 5 mol / l hydrazine hydrate is 50%. After exposure and separation of the precipitate in the mother liquor, 630 mg / L of molybdenum was recovered, recovered by 95%, or almost 18% of the balance amount. Additional exposure leads to an increase in its concentration in solution. The dark brown precipitate of molybdenum hydroxides is washed with 20% hydrazine hydrate, then with water and dried in a desiccator.

Дериватографический анализ образца указывает на 15% потерю массы в интервале температур 50 - 350oC, обусловленную удалением воды; затем - еще 8,5 мас. %, связанную с фазовыми переходами. При повышении температуры свыше 500oC и до предельной 900oC масса образца не изменяется.Derivatographic analysis of the sample indicates a 15% weight loss in the temperature range 50 - 350 o C, due to the removal of water; then another 8.5 wt. % associated with phase transitions. When the temperature rises above 500 o C and to the limit of 900 o C the mass of the sample does not change.

Таким образом, положительный термогравиметрический эффект обратного осаждения гидразингидратом обнаруживается при его избытке не менее 50% от стехиометрического. В то же время введение слишком большого избытка гидразина не имеет смысла, так как остаточная концентрация молибдена в щелочном растворе чрезмерно велика. Thus, the positive thermogravimetric effect of reverse precipitation with hydrazine hydrate is detected when its excess is not less than 50% of the stoichiometric. At the same time, introducing too much excess hydrazine does not make sense, since the residual concentration of molybdenum in the alkaline solution is excessively high.

Пример 9. Раствор, содержащий 12,5 г/л молибдена в 4,5 моль/л азотной кислоте, обрабатывают 50% избытком гидразингидрата в режиме Примера 8. Концентрация молибдена в маточнике над осадком составляет через двое суток 500 мг/л (15% от введенного), восстановленного на 90%. Example 9. A solution containing 12.5 g / l of molybdenum in 4.5 mol / l of nitric acid is treated with a 50% excess hydrazine hydrate in Example 8. The concentration of molybdenum in the mother liquor above the precipitate in two days is 500 mg / l (15% from entered), restored to 90%.

Затем в систему вводят концентрат лантана и циркония до соотношения Mo: Zr: La = 1,0:1,5:0,3, в результате чего выпадает "вторичный" осадок. После осветления (молибден в растворе не обнаружен) осадок декантируют, промывают 10% раствором гидразина, водой и сушат при 50oC.Then, a concentrate of lanthanum and zirconium is introduced into the system to a ratio of Mo: Zr: La = 1.0: 1.5: 0.3, resulting in a “secondary” precipitate. After clarification (no molybdenum was found in the solution), the precipitate was decanted, washed with 10% hydrazine solution, water and dried at 50 o C.

Термогравиметрический анализ указывает на дегидратацию в интервале температур 50 - 440oC (13,5 мас.%) и твердофазные превращения при 680 - 770oC, после чего при дальнейшем повышении температуры до 950oC потери массы из-за летучести трехокиси молибдена не превышают 1 мас.%.Thermogravimetric analysis indicates dehydration in the temperature range of 50 - 440 o C (13.5 wt.%) And solid-phase transformations at 680 - 770 o C, after which, with a further increase in temperature to 950 o C, weight loss due to volatility of molybdenum trioxide does not exceed 1 wt.%.

Пример 10. Модельный раствор, содержащий 8,7 г/л молибдена в 4,5 моль/л азотной кислоте обрабатывают при перемешивании горячим гидразином методом обратного осаждения и выдерживают сутки при 90oC. Избыток гидразингидрата составляет 165% и необходим для последующего раскисления концентратов металлов-доосадителей.Example 10. A model solution containing 8.7 g / l of molybdenum in 4.5 mol / l of nitric acid is treated with reverse hydration using hot hydrazine and stirred at 90 ° C for 24 hours. An excess of hydrazine hydrate is 165% and is necessary for subsequent deoxidation of concentrates metal precipitators.

В результате термической обработки в растворе остается 12% от балансового количества молибдена. Для доосаждения используют концентрат лантана и циркония в 2 моль/л азотной кислоте, в объеме, обеспечивающем соотношение Mo: Zr: La = 1,0:0,75:0,15. Через два часа в осветленном растворе найдено 24 мг/л молибдена, что составляет менее 1,3% от введенного. As a result of heat treatment, 12% of the balance amount of molybdenum remains in solution. For precipitation, a concentrate of lanthanum and zirconium in 2 mol / L nitric acid is used, in a volume that provides the ratio Mo: Zr: La = 1.0: 0.75: 0.15. After two hours, 24 mg / L of molybdenum was found in the clarified solution, which is less than 1.3% of the administered amount.

Процедура подготовки образца для дериватографии описана в Примере 9. Из дериватограммы следует, что связанная с дегидратацией потеря массы составляет 17,5% и приходится на интервал температур 90 - 450oC, после чего никаких изменений не происходит вплоть до 850oC, где начинает сказываться летучесть окислов молибдена. По достижении конечной температуры опыта 955oC возгоняется около 4 мас.% образца.The procedure for preparing a sample for derivatography is described in Example 9. From the derivatogram it follows that the mass loss associated with dehydration is 17.5% and falls on the temperature range 90 - 450 o C, after which no changes occur up to 850 o C, where it starts affect the volatility of molybdenum oxides. Upon reaching the final test temperature of 955 o C sublimes about 4 wt.% The sample.

Необходимо отметить присутствие ясно выраженного экзопика на дериватограмме в районе 600oC, соответствующего образованию некой кристаллической фазы.It should be noted the presence of a pronounced exopic on the derivatogram in the region of 600 o C, corresponding to the formation of a certain crystalline phase.

Пример 11. Опыт проводится в режиме Примера 10 с тем отличием, что избыток гидразингидрата на обратное осаждение составляет 75%, а концентрат доосадителей предварительно раскисляют до 0,5 моль/л по азотной кислоте. Остаточная концентрация молибдена в осветленном маточнике составляет: после обратного осаждения - 165 мг/л (4,9 мас.%), после доосаждения - 12 мг/л (< 0,5 мас. %). Таким образом, полнота осаждения достигается в достаточной степени. Example 11. The experiment is carried out in the mode of Example 10 with the difference that the excess hydrazine hydrate for reverse deposition is 75%, and the concentrate pre-precipitators are pre-deoxidized to 0.5 mol / L with nitric acid. The residual concentration of molybdenum in the clarified mother liquor is: after reverse deposition - 165 mg / l (4.9 wt.%), After re-precipitation - 12 mg / l (<0.5 wt.%). Thus, the completeness of the deposition is achieved to a sufficient degree.

Проведенные термогравиметрические испытания подтверждают и температурную устойчивость осадка. Из дериватограммы следует, что потеря массы образца происходит только в области дегидратации - в интервале температур от 50 до 475oC и составляет 18 мас.%. При последующем повышении температуры до конечной температуры опыта - 915oC изменение массы образца не превышало 0,2%. Четко выраженный экзопик при 595oC фиксирует образование кристаллической фазы.Conducted thermogravimetric tests confirm the temperature stability of the sediment. From the derivatogram it follows that the weight loss of the sample occurs only in the dehydration region - in the temperature range from 50 to 475 o C and is 18 wt.%. With a subsequent increase in temperature to the final temperature of the experiment - 915 o C, the change in mass of the sample did not exceed 0.2%. A clearly defined exopic at 595 o C fixes the formation of a crystalline phase.

Осадок, полученный в режиме Примера 11, удовлетворяет всем заявленным в задачах изобретения требованиям. The precipitate obtained in the mode of Example 11 satisfies all the requirements stated in the objectives of the invention.

Claims (7)

1. Способ обработки молибденсодержащих хвостовых растворов и концентратов долгоживущих радионуклидов от переработки облученного ядерного топлива атомных электростанций, включающий локализацию молибдена путем прогрева раствора, отличающийся тем, что при фракционировании ВАО получают раздельно азотно-кислые растворы в виде реэкстракта молибдена, содержащего комплексообразователь, и концентратов ТПЭ, РЗЭ, а также циркония и нептуния, либо врозь, либо в любом сочетании, включая кубовый остаток от совместного упаривания содержащих их реэкстрактов, полученный реэкстракт молибдена (VI) после разрушения комплексообразователя подвергают восстановительному осаждению с использованием избытка несолеобразующего осадителя, например гидразингидрата, и выдерживают полученную суспензию при повышенной температуре до осаждения не менее 90% молибдена, затем проводят доосаждение молибдена путем введения в маточный раствор в условиях избытка осадителя подготовленного азотно-кислого концентрата элементов-доосадителей, образующих с молибденом термически устойчивые соединения, например, циркония и редкоземельных элементов, а также нептуния и ТПЭ, после чего объединенный осадок отделяют и нагревают до температуры 650 - 950oC с получением молибденсодержащего пресс-порошка в инертной атмосфере.1. A method of treating molybdenum-containing tailings solutions and concentrates of long-lived radionuclides from reprocessing irradiated nuclear fuel from nuclear power plants, including the localization of molybdenum by heating the solution, characterized in that when fractionating the HLW, separate nitric acid solutions are obtained in the form of a reextract of molybdenum containing a complexing agent and Т concentrates , REE, as well as zirconium and neptunium, either separately or in any combination, including still residue from the joint evaporation of their After the destruction of the complexing agent, the resulting molybdenum (VI) reextract is subjected to reductive deposition using an excess of a non-salt-forming precipitant, for example hydrazine hydrate, and the suspension obtained is kept at an elevated temperature until no less than 90% molybdenum is precipitated, then molybdenum is re-precipitated by introducing into the mother liquor in excess precipitant of the prepared nitric acid concentrate of precipitating elements forming thermally stable compounds with molybdenum, e.g. example, zirconium and rare earth elements, as well as neptunium and TPE, after which the combined precipitate is separated and heated to a temperature of 650 - 950 o C to obtain a molybdenum-containing press powder in an inert atmosphere. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановительное осаждение молибдена проводят в режиме обратного осаждения, то есть когда кислый раствор вливается в концентрированный щелочной раствор, содержащий необходимый конечный избыток осадителя. 2. The method according to p. 1, characterized in that the reductive deposition of molybdenum is carried out in the reverse deposition mode, that is, when the acid solution is poured into a concentrated alkaline solution containing the required final excess of precipitant. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователя молибдена используют раствор 0,3 - 1,0 моль/л перекиси водорода в 4 - 6 моль/л азотной кислоте. 3. The method according to claim 1, characterized in that as a complexing agent of molybdenum use a solution of 0.3 to 1.0 mol / l of hydrogen peroxide in 4 to 6 mol / l of nitric acid. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что реэкстракт молибдена (VI) выдерживают при температуре 60 - 80oC до полного разрушения комплексообразователя.4. The method according to claim 3, characterized in that the molybdenum (VI) re-extract is maintained at a temperature of 60 - 80 o C until the complexing agent is completely destroyed. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановительное осаждение молибдена проводят при температуре 90 - 100oC.5. The method according to p. 1, characterized in that the reductive deposition of molybdenum is carried out at a temperature of 90 - 100 o C. 6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что раствор для обратного осаждения молибдена содержит избыток гидразингидрата, достаточный для последующей нейтрализации обработанного раствора остальных элементов, используемых для доосаждения молибдена. 6. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the solution for the reverse deposition of molybdenum contains an excess of hydrazine hydrate, sufficient for the subsequent neutralization of the treated solution of the remaining elements used for the precipitation of molybdenum. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что объединенный концентрат элементов-доосадителей предварительно нейтрализуют гидразингидратом до концентрации азотной кислоты 0,5 - 2,0 моль/л. 7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the combined concentrate of precipitating elements is pre-neutralized with hydrazine hydrate to a concentration of nitric acid of 0.5 - 2.0 mol / L.
RU99113909A 1999-06-23 1999-06-23 Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants RU2164715C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113909A RU2164715C2 (en) 1999-06-23 1999-06-23 Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113909A RU2164715C2 (en) 1999-06-23 1999-06-23 Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2164715C2 true RU2164715C2 (en) 2001-03-27

Family

ID=20221903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99113909A RU2164715C2 (en) 1999-06-23 1999-06-23 Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164715C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462776C2 (en) * 2010-12-23 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Handling method of deposits based on molybdenum at processing of spent nuclear fuel of npp
CN111785407A (en) * 2020-07-13 2020-10-16 中国科学院上海应用物理研究所 A kind of treatment method of molybdenum-containing substance

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3243841A1 (en) * 1982-11-26 1984-05-30 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe METHOD FOR DENITRATING WASTE SOLUTIONS CONTAINING NITRIC ACID AND ACTINIDES WITH SIMULTANEOUS SEPARATION OF THE ACTINIDES
RU2066493C1 (en) * 1995-11-13 1996-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий водоочистки - Наука-LTD" Method of atomic power stations liquid radioactive wastes treatment
RU2080666C1 (en) * 1993-07-27 1997-05-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Method for processing of active nitrate raffinates produced by regeneration of nuclear fuel
RU2111562C1 (en) * 1996-05-29 1998-05-20 Производственное объединение "МАЯК" Method for recovering oxalate mother liquors of transuranium elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3243841A1 (en) * 1982-11-26 1984-05-30 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe METHOD FOR DENITRATING WASTE SOLUTIONS CONTAINING NITRIC ACID AND ACTINIDES WITH SIMULTANEOUS SEPARATION OF THE ACTINIDES
RU2080666C1 (en) * 1993-07-27 1997-05-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Method for processing of active nitrate raffinates produced by regeneration of nuclear fuel
RU2066493C1 (en) * 1995-11-13 1996-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий водоочистки - Наука-LTD" Method of atomic power stations liquid radioactive wastes treatment
RU2111562C1 (en) * 1996-05-29 1998-05-20 Производственное объединение "МАЯК" Method for recovering oxalate mother liquors of transuranium elements

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462776C2 (en) * 2010-12-23 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Handling method of deposits based on molybdenum at processing of spent nuclear fuel of npp
CN111785407A (en) * 2020-07-13 2020-10-16 中国科学院上海应用物理研究所 A kind of treatment method of molybdenum-containing substance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8475747B1 (en) Processing fissile material mixtures containing zirconium and/or carbon
JP4223803B2 (en) Actinide coprecipitation method and mixed actinide oxide preparation method
DE69507905T2 (en) METHOD FOR DECONTAMINATING RADIOACTIVE MATERIALS
US4156646A (en) Removal of plutonium and americium from alkaline waste solutions
US4242313A (en) Processes for the recovery of alumina from fly ash and production of cement constituents
JPH02236236A (en) Method for recovering metal
US4442071A (en) Extraction of plutonium ions from aqueous sulfuric acid solutions with D2 EHPA or D2 EHPA/TOPO
RU2164715C2 (en) Method for treatment of molybdenum-containing heavy solutions and concentrates of long-living radionuclides produced in recovery of irradiated fissionable fuel at nuclear power plants
JP2012533679A (en) Method for extracting at least one chemical element from a molten salt medium
GB2118759A (en) Process for the recovery of plutonium from aqueous nitric solutions
DE60002742T2 (en) EXTRACTION OF METALS LIKE URANIUM FROM CONTAMINATED SOLID BODIES LIKE COMBUSTION ASHES BY FLUORATION AND Leaching
US3104940A (en) Process for the separation of thorium and uranium salts
DE68916135T2 (en) Process for treating spent fuel.
DE4002316A1 (en) METHOD FOR TREATING HIGH RADIOACTIVE WASTE
US3463619A (en) Solvent extraction process for purifying americium and curium
Navratil et al. Removal of actinides from selected nuclear fuel reprocessing wastes
JP2921506B2 (en) How to treat high level radioactive solutions
RU2201896C2 (en) Method of precipitating technetium dioxide from solutions formed on processing irradiated nuclear fuel from nuclear power plants
JP3310765B2 (en) High-level waste liquid treatment method in reprocessing facility
JP3159887B2 (en) Reprocessing of spent nuclear fuel
JP2845413B2 (en) Reprocessing method of spent nitride fuel
Hurst et al. Recovery of uranium from di (2-ethylhexyl) phosphoric acid (Dapex) extractant with ammonium carbonate
Lumetta et al. Pretreatment of Plutonium Finishing Plant (PFP) sludge: Report for the period October 1990--March 1992
US4756853A (en) Process for the conversion into usable condition of actinide ions contained in the solid residue of a sulfate reprocessing process for organic, actinide-containing radioactive solid waste
Orth Savannah river plant thorium processing experience

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090624