RU2201464C2 - Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys - Google Patents
Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201464C2 RU2201464C2 RU2001113647A RU2001113647A RU2201464C2 RU 2201464 C2 RU2201464 C2 RU 2201464C2 RU 2001113647 A RU2001113647 A RU 2001113647A RU 2001113647 A RU2001113647 A RU 2001113647A RU 2201464 C2 RU2201464 C2 RU 2201464C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- dissolving
- chlorine
- oxidation
- amide
- Prior art date
Links
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 1
- 229940113088 dimethylacetamide Drugs 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N (1s,3as,3bs,5ar,9ar,9bs,11as)-n,n-diethyl-6,9a,11a-trimethyl-7-oxo-2,3,3a,3b,4,5,5a,8,9,9b,10,11-dodecahydro-1h-indeno[5,4-f]quinoline-1-carboxamide Chemical compound CN([C@@H]1CC2)C(=O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H](C(=O)N(CC)CC)[C@@]2(C)CC1 GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N 0.000 description 2
- 150000003857 carboxamides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам растворения циркония, находящегося во вторичном сырье, и может быть использовано для извлечения циркония из конструкционных материалов, а также отходов металлургических и механических операций производства циркония, его сплавов и изделий. The invention relates to methods for dissolving zirconium in secondary raw materials, and can be used to extract zirconium from structural materials, as well as waste metallurgical and mechanical operations for the production of zirconium, its alloys and products.
Известен способ растворения цирконийсодержащих материалов в смеси плавиковой и азотной кислоты ("Переработка ядерного горючего", под ред. С. Столера, Р. Ричардса. М.: Атомиздат, 1964, с. 51). При этом за 1 час в раствор извлекается только 10% циркония с образованием осадков. A known method of dissolving zirconium-containing materials in a mixture of hydrofluoric and nitric acid ("Processing of nuclear fuel", under the editorship of S. Stolera, R. Richards. M: Atomizdat, 1964, S. 51). Moreover, in 1 hour only 10% of zirconium is extracted into the solution with the formation of precipitation.
Недостатки данного способа связаны с малой скоростью растворения циркония, сильной коррозионной активностью растворяющих агентов, большими объемами образующихся растворов. The disadvantages of this method are associated with the low dissolution rate of zirconium, the strong corrosion activity of the dissolving agents, and the large volumes of the resulting solutions.
Наиболее близким способом растворения цирконийсодержащих материалов является способ, включающий окисление в концентрированной серной кислоте (14 моль/л), которую можно считать неводным растворителем ("Переработка ядерного горючего", под ред. С. Столера, Р. Ричардса. М.: Атомиздат, 1964, с.56). The closest way to dissolve zirconium-containing materials is a method that includes oxidation in concentrated sulfuric acid (14 mol / l), which can be considered a non-aqueous solvent ("Processing of nuclear fuel", edited by S. Stolera, R. Richards. M .: Atomizdat, 1964, p. 56).
Недостатки этого способа связаны с узким интервалом концентрации серной кислоты, при котором происходит достаточно быстрое растворение циркония, высокая температура процесса (80-90oС), высокая коррозионная активность серной кислоты, выделение водорода, что приводит к взрывоопасности процесса, образование продуктов восстановления сульфат-иона: H2S, SO2, сера, необходимость в большом избытке серной кислоты - от 9 до 82-кратного избытка, образование осадков.The disadvantages of this method are associated with a narrow range of concentration of sulfuric acid, during which sufficiently rapid dissolution of zirconium occurs, a high process temperature (80-90 o C), high corrosive activity of sulfuric acid, hydrogen evolution, which leads to the explosion hazard of the process, the formation of sulfate-reduction products ion: H 2 S, SO 2 , sulfur, the need for a large excess of sulfuric acid - from 9 to 82-fold excess, the formation of precipitation.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в быстроте (удельная скорость растворения циркония 85-90 мг/см2•мин) и полноте растворения цирконийсодержащих материалов, отсутствии выделения взрывоопасных газов, получении достаточно концентрированных растворов - 45-50 г/л по цирконию, которые можно использовать для дальнейшей переработки, возможности переработки различных типов отходов, содержащих металлический цирконий.The technical result of the invention consists in the speed (specific dissolution rate of zirconium 85-90 mg / cm 2 • min) and the completeness of dissolution of zirconium-containing materials, the absence of explosive gases, obtaining sufficiently concentrated solutions of 45-50 g / l for zirconium, which can be used for further processing, the possibility of processing various types of waste containing metallic zirconium.
Технический результат достигается тем, что способ растворения циркония и сплавов на его основе включает окисление циркония в неводном растворителе, где в качестве окислителя используется хлор, а в качестве растворителя - амид органической кислоты. Окисление проводят при концентрации хлора 0.05-8 моль/л и температуре 10-80oС. В качестве амида органической кислоты используется N,N'-диметилформамид (ДМФА) или N,N'-диметилацетамид (ДМАА).The technical result is achieved by the fact that the method of dissolving zirconium and alloys based on it includes the oxidation of zirconium in a non-aqueous solvent, where chlorine is used as an oxidizing agent, and an organic acid amide is used as a solvent. Oxidation is carried out at a chlorine concentration of 0.05-8 mol / L and a temperature of 10-80 o C. N, N'-dimethylformamide (DMF) or N, N'-dimethylacetamide (DMAA) is used as the organic acid amide.
Использование органического амида в качестве растворителя позволяет с одной стороны резко повысить концентрацию окислителя - хлора, что увеличивает скорость растворения циркония, с другой стороны отсутствие воды препятствует гидролизу соединений циркония, образующихся в растворе. The use of organic amide as a solvent allows one to sharply increase the concentration of the oxidizing agent — chlorine, which increases the dissolution rate of zirconium; on the other hand, the absence of water prevents the hydrolysis of zirconium compounds formed in the solution.
Нижний температурный предел обработки металлического циркония, равный 10oС, обусловлен тем, что при меньшей температуре растворение циркония протекает медленно. Верхний температурный предел обусловлен большой интенсивностью хлорирования амида органической кислоты.The lower temperature limit of processing metal zirconium, equal to 10 o C, due to the fact that at a lower temperature, the dissolution of zirconium proceeds slowly. The upper temperature limit is due to the high intensity of chlorination of the amide of the organic acid.
Нижний концентрационный предел по хлору, равный 0.05 моль/л, обусловлен малой интенсивностью растворения циркония при малых концентрациях хлора. Верхний концентрационный предел, равный 8 моль/л, обусловлен высокой интенсивностью хлорирования амида органической кислоты. The lower concentration limit for chlorine, equal to 0.05 mol / L, is due to the low intensity of dissolution of zirconium at low concentrations of chlorine. The upper concentration limit of 8 mol / L is due to the high rate of chlorination of the amide of the organic acid.
Согласно изобретению способ осуществляют следующим образом: в обогреваемый реактор помещают органический амид, в рубашку подают теплоноситель, производят насыщение органического растворителя хлором до определенной концентрации, после чего прибавляют цирконийсодержащее сырье и смесь перемешивают в течение определенного времени. According to the invention, the method is carried out as follows: an organic amide is placed in a heated reactor, a coolant is fed into the jacket, the organic solvent is saturated with chlorine to a certain concentration, then zirconium-containing raw materials are added and the mixture is stirred for a certain time.
Пример 1. Example 1
15.2 г отходов металлического циркония в виде порошка обрабатывали в течение 1 часа 500 мл раствора хлора (1 моль/л) в ДМФА в реакторе с мешалкой и обогревом при 40oС. Порошок растворился полностью.15.2 g of metal zirconium waste in powder form was treated for 1 hour with 500 ml of a solution of chlorine (1 mol / l) in DMF in a reactor with stirrer and heating at 40 o C. The powder was completely dissolved.
Пример 2. Example 2
17.5 г отходов металлического циркония в виде стружки обрабатывали в течение 1 часа 500 мл раствора хлора (2 моль/л) в ДМАА в реакторе с мешалкой при 40oС. Порошок растворился полностью.17.5 g of metal zirconium waste in the form of chips was treated for 1 hour with 500 ml of a solution of chlorine (2 mol / l) in DMAA in a reactor with a stirrer at 40 o C. The powder was completely dissolved.
Пример 3. Example 3
16.3 г отходов сплава металлического циркония в виде прутка диаметром 4 мм обрабатывали в течение 2 часов 500 мл раствора хлора (3 моль/л) в ДМФА в реакторе с мешалкой при 30oС. Раствор отфильтровывали. Масса нерастворимого остатка составила 0.36 г. Растворилось 97.79% циркония.16.3 g of waste metal alloy of zirconium in the form of a rod with a diameter of 4 mm was treated for 2 hours with 500 ml of a solution of chlorine (3 mol / l) in DMF in a reactor with a stirrer at 30 o C. The solution was filtered. The mass of insoluble residue was 0.36 g. 97.79% zirconium was dissolved.
Пример 4. Example 4
14.8 г отходов конструкционного материала в виде трубок, содержащего цирконий (содержание циркония 94%), обрабатывали в течение 1.5 часов 500 мл раствора хлора (3 моль/л) в ДМФА в реакторе с мешалкой при 40oС. Раствор отфильтровывали. Масса нерастворимого остатка составила 0.89 г. Растворилось 93.99% циркония.14.8 g of waste structural material in the form of tubes containing zirconium (zirconium content 94%) was treated for 1.5 hours with a 500 ml solution of chlorine (3 mol / L) in DMF in a reactor with a stirrer at 40 o C. The solution was filtered. The mass of insoluble residue was 0.89 g. 93.99% of zirconium was dissolved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113647A RU2201464C2 (en) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113647A RU2201464C2 (en) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001113647A RU2001113647A (en) | 2003-02-27 |
| RU2201464C2 true RU2201464C2 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20249796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001113647A RU2201464C2 (en) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201464C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682239C1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-03-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Low-flying target accurate tracking method by elevation angle under interference conditions |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3966458A (en) * | 1974-09-06 | 1976-06-29 | Amax Speciality Metal Corporation | Separation of zirconium and hafnium |
| DE1966747B2 (en) * | 1968-08-08 | 1979-03-22 | Mizusawa Kagaku Kogyo K.K., Osaka (Japan) | Process for the production of titanium and / or zirconium oxide with simultaneous extraction of phosphorus and metallic titanium and / or zirconia |
| FR2405305A1 (en) * | 1977-10-05 | 1979-05-04 | Esmil Bv | PROCESS FOR SIMULTANEOUS TREATMENT OF RIBLONS AND / OR METAL SCRAPS AND HALOGENOUS HYDROCARBON RESIDUES |
-
2001
- 2001-05-23 RU RU2001113647A patent/RU2201464C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1966747B2 (en) * | 1968-08-08 | 1979-03-22 | Mizusawa Kagaku Kogyo K.K., Osaka (Japan) | Process for the production of titanium and / or zirconium oxide with simultaneous extraction of phosphorus and metallic titanium and / or zirconia |
| US3966458A (en) * | 1974-09-06 | 1976-06-29 | Amax Speciality Metal Corporation | Separation of zirconium and hafnium |
| FR2405305A1 (en) * | 1977-10-05 | 1979-05-04 | Esmil Bv | PROCESS FOR SIMULTANEOUS TREATMENT OF RIBLONS AND / OR METAL SCRAPS AND HALOGENOUS HYDROCARBON RESIDUES |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Переработка ядерного горючего. Под ред. СТОЛЕРА С. др. - М.: Атомиздат, 1964, с.56. ЗЕЛИКМАН А.Н. и др. Металлургия редких металлов. - М.: Металлургия, 1973, с.352. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682239C1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-03-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Low-flying target accurate tracking method by elevation angle under interference conditions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1226992A (en) | Ionic liquids as solvents | |
| ES2352577T3 (en) | PROCEDURE FOR THE EXTRACTION OF NOBLE METALS. | |
| US4432902A (en) | Method for synthesizing HMX | |
| RU2201464C2 (en) | Method of dissolving zirconium and zirconium- based alloys | |
| JPH09118504A (en) | A method for recovering alkali metal chlorides and alkaline earth metal chlorides from scrap salts produced during heat treatment of steel billets in a salt bath. | |
| US5279743A (en) | Process of using chloric acid to separate zinc oxide and manganese oxide | |
| JP5515164B2 (en) | Method for recovering ammonium nitrate from wastewater | |
| ES2234298T5 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR MANUFACTURING A LARGE VOLUME CONTAINER. | |
| FR2556744A1 (en) | PROCESS FOR THE REDUCTIVE REPLACEMENT OF PLUTONIUM FROM AN ORGANIC RELEASE SOLUTION IN AN AQUEOUS NITRIC ACID SOLUTION USING ELECTROLYSIS CURRENT | |
| CN108330291B (en) | Platinum separation and purification process | |
| RU2038292C1 (en) | Method for preparing nitrate of metal | |
| JPH11293357A (en) | Selective recovery of cobalt compound | |
| CN110735041B (en) | Process method for leaching insoluble metal waste through cyclic catalytic oxidation acid leaching | |
| FR2739216A1 (en) | METHOD OF TREATING METALLIC ALUMINUM-BASED FUELS AND / OR NUCLEAR TARGETS WITH TETRAMETHYLAMMONIUM HYDROXIDE SOLUTIONS | |
| RU2103395C1 (en) | Method of recovering platinum from exhausted catalysts | |
| RU2238600C2 (en) | Method for nonaqueous dissolution of uranium and uranium-containing materials | |
| Park et al. | Absorption spectroscopic observation of interactions between neptunium and oxide ions in molten LiCl-KCl eutectic | |
| RU2243163C2 (en) | Copper dissolution method | |
| RU2039097C1 (en) | Method of gold extraction from refining products | |
| Charyulu et al. | Studies on the dissolution of carbide fuels | |
| RU2138448C1 (en) | Method of processing arm-destined plutonium | |
| RU2093672C1 (en) | Compound and method for gold leaching | |
| USH715H (en) | Recovery of mercury from acid waste residues | |
| RU93057292A (en) | The method of extraction of iridium | |
| US5004500A (en) | Chlorination process for recovering gold values from gold alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160524 |