Оксалатная очистка

Получение чистых соединений

В результате переработки обогащенного монацита получают химические концентраты, представляющие собой влажные гидроксиды тория технической степени чистоты. Эти осадки содержат от 40 до 70 % ThO₂ и значительное количество редкоземельных элементов (до 15 % Ln₂O₃). В них присутствуют также примеси фосфора, титана, кремния, железа и других элементов.

Для того чтобы полученный из такого раствора диоксид тория отвечал требованиям атомной энергетики, необходимо провести дополнительные операции аффинажа. Особое внимание при очистке тория до ядерной степени чистоты уделяют удалению редкоземельных элементов, имеющих высокое сечение захвата нейтронов.

Среди возможных методов очистки ториевых концентратов наибольшее распространение получили способы оксалатной и экстракционной очистки.

Технологическая схема очистки ториевых концентратов методом оксалатной очистки представлена на рис. 14.

В ходе оксалатной очистки исходный ториевый концентрат должен находиться в форме технического гидроксида тория, тщательно очищенного от анионов. Осаждение оксалатов проводится в несколько стадий, но всегда из горячих солянокислых растворов (3М НСl, ~10 %) при 90 ⁰С. Повышенные температуры требуются для образования крупнокристаллических хорошофильтруемых осадков.

Первое осаждение проводят в течение 2 часов при добавлении 5%-ной щавелевой кислоты (H₂C₂O₄) в количестве на 15 % больше, чем необходимо для перевода тория в осадок. В этих условиях весь торий переходит в оксалат (его растворимость меньше, чем растворимостьоксалатов редких земель), часть РЗЭ остается в растворе.

К осадку оксалатов после промывки добавляют насыщенный раствор оксалата аммония (NH4)₂C₂O₄. Торий и уран образуют аммонийно-оксалатные комплексы и переходят в раствор. Основная масса лантаноидов остается в осадке.

Рис. 13. Технологическая схема оксалатной очистки ториевых концентратов

На следующем этапе оксалатный комплекс тория разрушают, фракционно осаждая Th(OH)₄ при pH=5. При этих условиях достигается полная очистка от урана.

Второе осаждение оксалата проводят в тех же условиях, но беря щавелевую кислоту в количестве 95 % от стехиометрии на Th. За счет недостатка оксалат-ионов, менее растворимые оксалаты РЗЭ практически не образуются. После фильтрации полученный оксалат переводят в гидроксид При повторном осаждении оксалата аммонийно-оксалатный комплекс не получают. При необходимости операции растворения гидроксида, осаждения оксалата, его фильтрации и промывки, а также последующей конвертации оксалата в гидроксид повторяют.

В ходе операций оксалатного аффинажа используются реактивы марки «ХЧ». Кроме основной технологической цепочки существует схема регенерациидорогой щавелевой кислоты.

Для того чтобы избежать загрязнения железом и примесями других конструкционных материалов, все технологические операции проводят в эмалированных или гуммированных реакторах и нутч-фильтрах. Нагрев растворов ведут острым паром.

Оксалатный метод очистки позволяет получить продукт с содержанием суммы редкоземельных элементов менее 0.05 %.

Дата добавления: 2014-01-07