湿法分离锆铪的研究进展

锆铪分离是制备核级锆和铪的技术关键。简单综述了工业上生产核级锆铪的主要溶剂萃取分离工艺,即甲基异丁基酮(MIBK)法、磷酸三丁酯(TBP)法、三辛胺或三烷基叔胺(TOA或N235)法,并对各种工艺流程的优劣进行了技术分析,重点介绍了中性萃取体系、酸性萃取体系、螯合萃取体系、碱性萃取体系和协同萃取体系等溶剂萃取分离锆铪技术的新进展。另外,还阐述了其他锆铪湿法分离的方法如分步结晶和沉淀法、吸附分离法、膜分离法、微溶剂萃取法、双水相萃取法和液膜萃取法对锆铪进行富集和分离的现状。可以发现,新开发的锆铪湿法分离技术大都是优先分离锆铪原料中含量较多的锆,且大多仅进行了分离工艺的研究,而对锆铪分离的机制、热力学和动力学的相关研究较少。为了提高分离效率和保护环境,开发优先萃取铪且环境友好型的绿色分离体系显得尤为必要。     

基于锆铪溶剂萃取分离的萃取剂性能

溶剂萃取法是目前分离核级锆铪的主要方法。已工业化核级锆铪萃取分离技术MIBK(methyl isobutyl ketone,甲基异丁基酮)-硫氰化氢(HSCN)法、TBP(tributyl phosphate,磷酸三丁酯)-HNO_3法和TOA(trioctyl amine,三辛基胺)-H_2SO_4法均存在不足。学者们一直在努力研究和开发新的萃取剂,以实现核级锆铪的绿色高效分离。总结了自2000年来基于锆铪分离的萃取剂性能研究。按照萃取剂的结构特征将其分为中性萃取剂、酸性萃取剂和胺类萃取剂。中性萃取剂包括酮类萃取剂DIBK(diisobutyl ketone,二异丁基酮)和三烷基氧膦类萃取剂TOPO(trioctyl phosphine oxide,三辛基氧化膦)/Cyanex 921,Cyanex 923Cyanex 925。酸性萃取剂包括有机磷/膦酸类萃取剂P204,P507,Cyanex 272,硫代膦酸类萃取剂Cyanex301,Cyanex 302,羟肟酸类萃取剂LIX 63,LIX 84-IC和羧酸类萃取剂Versatic acid 10。将含氨基基团的萃取剂均归于胺类萃取剂,包括季铵盐类萃取剂Aliquat 336,三烷基胺类萃取剂Alamine 300/TOA,Alamine 336,Alamine 308和TEHA(tri(2-ethylhexyl)amine,三(2-乙基己基)胺),含氨基的磷酸酯类萃取剂BEAP(bis(2-ethylhexyl)-1-(2-ethylhexylamino)propylphosphonate,二(2-乙基己基)-1-(2-乙基己基氨基)丙基磷酸酯),双酰胺荚蒾类萃取剂TODGA(N,N,N',N'-tetraoctyldiglycolamide,N,N,N',N'-四辛基-3-氧杂戊二酰胺)和异唑酮类萃取剂HPBI(3-phenyl-4-benzoyl-5-isoxazolone,3-苯基-4-苯甲酰基-5-异唑酮)、HTBI(3-phenyl-4-(4-toluoyl)-5-isoxazolone,3-苯基-4-(4-甲苯酰基)-5-异唑酮)、HFBTI(3-phenyl-4-(4-fluorobenzoyl)-5-isoxazolone,3-苯基-4-(4-氟代苯甲酰基)-5-异唑酮)。介绍了各类萃取剂萃取分离锆铪的主要性能及优缺点。     

溶剂萃取分离锆铪

综述了中性、酸性和胺类萃取剂在不同无机酸介质中萃取分离锆铪,生产原子能级氧化锆(铪)的主要工艺流程及其发展概况。     

DIBK溶剂萃取法分离锆铪

以二异丁基甲酮(DIBK)作萃取剂,以TBP或P204作改质剂,从不同酸性介质中萃取分离锆铪。考察酸性介质、TBP加入量、P204加入量和盐析剂(NH4)2SO4等对萃取分离锆铪效果的影响。结果表明:DIBK只有在HSCN介质中优先萃取铪,改质剂TBP或P204的加入能显著增加铪的萃取率和锆铪的分离系数。锆铪的分离系数可达到9,与MIBK萃取分离锆铪的性能相似。     

P204—H2SO4体系中萃取富集铪的研究

介绍了用酸性萃取剂Ｐ２０４在Ｈ２ＳＯ４溶液介质中对锆铪萃取分离性能的研究。以Ｎ２３５－Ｈ２ＳＯ４体系萃取分离锆铪制备原子能级氧化锆流程中锆萃余液为料液，研究了Ｐ２０４浓度，平衡时间，洗涤液酸度及草酸浓度对锆铪在有机相中分配比的影响，确定了在Ｐ２０４－Ｈ２ＳＯ４体系中锆铪分离以富集铪的工艺条件。     

溶剂萃取分离锆和铪研究进展

锆和铪的化学性质十分相似,所以分离锆和铪一直足世界各国研究的重要课题.溶荆萃取法分离锆和铪是日前研究最多的方法.文章详细评述了溶剂萃取分离锆和铪的研究进展.介绍了用于分离锆和铪的萃取体系及已工业化的萃取体系.     

P507萃取锆和铪及分离性能

以氯氧化锆(铪)溶液为料液, 用2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯(P507)萃取剂在盐酸介质中萃取锆铪.研究了P507浓度、料液浓度、萃取温度和时间、盐酸或氯离子浓度、添加剂浓度等因素对锆铪萃取率、分配比和分离系数的影响.结果表明: P507萃取锆铪的反应为吸热反应; 萃取速率较慢, 平衡时间≥40 min, 改变金属离子和萃取剂浓度, 以及在有机相中添加仲辛醇等均难以使萃取速率得到有效提高; 饱和法测得有机相中萃取剂与金属离子的物质的量之比为3左右; 锆、铪的分配比随着P507浓度的增加而增加, 但增加的幅度在低浓度区域和高浓度区域各不相同.锆铪之间的分离系数在萃取剂浓度0.9 mol·L-1附近呈极小值; 盐酸和氯离子浓度的影响较复杂, 呈波浪式变化.     

Cyanex有机膦类萃取剂在贵金属溶剂萃取中的研究和应用

介绍了近年来Cyanex有机膦类萃取剂在贵金属溶剂萃取中的研究状况及应用进展，展望了该类萃取剂在贵金属分离提取中的应用前景。     

N236-HSCN体系萃取分离锆铪的盐效应研究

以乙酸戊酯作为稀释剂,采用N263-HSCN体系对锆、铪进行萃取分离,分别研究了(NH4)2SO4、NH4Cl、NH4NO3、NaCl和MgCl2等盐析剂的种类和浓度对锆与铪萃取分离的影响。结果表明,N263-HSCN体系分离锆、铪时优先萃取铪,该体系中SCN-的稳定性要比MIBK-HSCN体系强。不同阳离子的盐析剂对锆和铪的萃取率影响顺序为：NaCl>MgCl2>NH4Cl,对分离系数影响不大。不同阴离子的盐析剂对锆的萃取率顺序为：NH4NO3>NH4Cl>(NH4)2SO4,铪的萃取率顺序为：(NH4)2SO4>NH4Cl>NH4NO3,而分离系数顺序为：(NH4)2SO4>NH4Cl>NH4NO3,与阴离子的水合能力强弱顺序一致。当(NH4)2SO4加入量为0.6 mol/L时,分离系数达18.56,此时对锆和铪的萃取率分别为41.72%和93%。     

钴镍的溶剂萃取分离工艺研究综述

介绍了含磷类萃取剂、Cyanex272和胺类萃取剂在不同溶液体系中钴镍分离的应用,并分析了协同萃取体系在钴镍分离中的应用,指出协同萃取体系是今后钴镍分离的发展方向。