Разделение циркония и гафния

Циркон, как правило, содержит от 1 до 2% гафния. Однако металлический цирконий, используемый для нужд ядерной энер­гетики, должен содержать менее 0,05% гафния, так как гафний в отличие от циркония обладает высоким сечением захвата теп­ловых нейтронов. Проблема разделения циркония и гафния в настоящее время наиболее успешно решается экстракционными методами.

В зависимости от состояния циркония и гафния в водной фазе и применяемого экстрагента механизм экстракции этих ме­таллов может быть различным. В органическую фазу могут пе­реходить как недиссоциированные молекулы, так и катионы и анионы, содержащие цирконий и гафний. Определяющим фак­тором при выборе экстрагента является состояние циркония и гафния в водном растворе. Применяя соответствующие экстрагенты, можно разделить цирконий и гафний практически из лю­бых технологических растворов.

Разделение роданидов циркония и гафния

Впервые экстракционный метод разделения циркония и гаф­ния предложил Фишер в 1947 г. Роданидные комплексы цирко­ния и гафния экстрагировали в диэтиловый эфир. Позднее было изучено разделение роданидов гафния и циркония с помощью других экстрагентов. В Англии и США в течение многих лет используется в промышленном масштабе метод экстракции ро­данидов в так называемый гексон (метилизобутилкетон).

Исходный раствор получают растворением тетрахлорида цир­кония в воде или же растворением цирконата натрия, изготов­ленного сплавлением циркона со щелочью, в соляной кислоте.

Исследована пригодность трибутилфосфата и диизоамилме-тилфосфината для разделения циркония и гафния в роданидной системе. Для ТБФ коэффициент разделения составляет всего ~4, для ДАМФ - 25. Хорошее разделение роданидов циркония и гафния получается при использовании в качестве экстрагента циклогексанона. Циклогексанон в значительной степени раство­ряется в воде. Для экстракции можно использовать также ацетофенон, который относится к наиболее дешевым и доступным экстрагентам, но недостатком является его пожароопасность.

Метод экстракции роданидов удобен для получения концен­тратов гафния, так как в этом случае гафний экстрагируется лучше циркония. Однако экстракционное разделение роданидов циркония и гафния имеет большой технологический недостаток, заключающийся в нестабильности роданистоводородной кисло­ты. Эта кислота склонна к полимеризации, в результате чего образуются клейкие частицы, оседающие на экстракционном оборудовании, что затрудняет проведение процесса и вызывает потери реагента. Полимеризация катализируется окислителями и металлами, поэтому процесс приходится проводить в полиэти­леновом оборудовании. Кроме того, в качестве стабилизатора добавляется тиогликолевая кислота. Хорошие результаты полу­чены при использовании экстрагента, содержащего 80% гексона и 20% бутилацетата.