استخراج و جداسازی زیرکونیم از هافنیم به روش پیوسته و ناپیوسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

اثر پارامترهای غلظت اولیه‌ی محلول زیرکونیم، غلظت نیتریک اسید، درصد حجمی حلال آلی تری‌بوتیل‌فسفات و نسبت فازی، بر درصد استخراج و جداسازی زیرکونیم از هافنیم در روش ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته و شرایط بهینه برای این پارامترها برای استفاده در عملیات پیوسته (مخلوط‌کن- جداساز) معرفی شده است. در بررسی تجربی فرایند استخراج زیرکونیم در مخلوط‌کن- جداساز افقی 6 مرحله‌ای آزمایشگاهی، محلول آبی (خوراک)، مخلوط 4 مولار نیتریک اسید و 4 مولار هیدروکلریک اسید، حاوی 60 گرم‌ بر لیتر زیرکونیم بود. تری‌بوتیل‌فسفات 50 درصد حجمی رقیق شده در کروزین، نسبت فازی یک؛ دما و فشار محیط و تندی هم‌زن 1000 دور بر دقیقه، برای عملیات استخراج مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار پژوهشی درصد استخراج زیرکونیم در مرحله‌های مختلف جداسازی در 3 زمان مختلف، با مقدار نظری به دست آمده از نمودار مک‌کیب- ‌تیل، مقایسه شده است. نتایج نشان داد که به علت نزدیک بودن درصد استخراج زیرکونیم در هر یک از مرحله‌های مخلوط-کن- جداساز به درصد استخراج آن در مرحله‌های نظیر شرایط تعادلی، تطابق بسیار خوبی بین داده‌های آزمایشگاهی و نظری وجود دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Extraction and Separation of Zirconium from Hafnium by Continuous and Batch Method

نویسندگان [English]

  • Akram Rahmati
  • Mohammad Taghizadeh
  • Seyedjavad Ahmadi
  • Mohammad Ghanadi Maragheh
چکیده [English]

In this research, the effect of the initial concentration of zirconium, nitric acid concentration, volume percentage of organic solvent phase (tributyl phosphate) and the phase ratio on extraction (%) was studied in a batch method and the optimum conditions for continuous operation (Mixer-settler) of these parameters were introduced. In the experimental studies of zirconium extraction in a 6-stage horizontal laboratory mixer-settler, the aqueous solution (feed) was 4 M nitric acid mixed with 4 M HCl containing 60 gr per liter of zirconium. 50%V tributyl phosphate in kerosene, 1000 rpm impeller speed, with the equal phase ratio at ambient temperature and pressure was used for the extraction operations. In this research work, the extraction of zirconium at settler stages within 3 different times has been compared with the theoretical quantities obtained from the McCabe curve. The zirconium extraction (%) at each stage of the mixer-settler was close to the corresponding amount in equilibrium conditions, indicating a very good agreement between theoretical and experimental data.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Extraction and Separation
  • Zirconium- Hafnium
  • Batch Method
  • Continuous Method
  • TBP

1. A. Sadigzadeh, S. Chehrenama, H. Shokri, Solvent Extraction of Zirconium from Nitric-Hydrochloric Acid Solutions Using TBP, Journal of Theoretical and Applied Physics, 3 (2009) 20-25.

2. S.K. Singh, P.S. Dhami, S.C. Tripathi, A. Dakshinamoorthy, Studies on the Recovery of Uranium from Phosphoric Acid Medium Using Synergistic Mixture of (2-Ethyl Hexyl) Phosphonic Acid, Mono (2-Ethyl Hexyl) Ester (PC88A) and Tri-N-Butyl Phosphate (TBP), Hydrometallurgy, 95 (2009) 170–174.

3. H.C. Peterson, G.H. Beyer, Liquid-Liquid Extraction of Hafnium from Zirconium by Tributyl Phosphate, U.S. Atomic Energy Commission Report ISC 416 Ames Laboratory, Ames Lowa )1955).

4. F. Hudswell, J.M. Hutcheon, Extraction and Refining of Rare Metals, Institute of Mining and Metallurgy, London, 418 (1957).

5. J. Sata, A. Dahdouh, H. Shlewit, Extraction of Uranium(VI) from Nitric Acid and Nitrate Solutions by Tributylphosphate/Kerosene, Periodica Polytechnica: Chemical Engineering, 49(1) (2005) 3-18.

6. R.E. Treybal, Liquid Extraction, Mc. Graw Hill Pub, New York (1963).

7. J.A. Williams, L. Lower, C. Tanner, The Design of a Simple Mixer Settler-A Method of Design by Calculation Giving Automatic Interface Control, Transactions of the Institution of Chemical Engineers, 36 (1958).

8. J.D. Seader, E.J. Henley, Separation Process Principles, John Wiley & Sons, New York, Chap16 (2010) 476-477.

9. F.B. Waldrop, W.T. Ward, W.M. Leaders, Zirconium-Hafnium Separation: Mixer-Settler Study, Pentagon Reports, Report No. A009123 (1950).

10. R.P. Cox, H.C. Peterson, G.H. Beyer, Separation Hafnium from Zirconium by Solvent Extraction with Tributyphosphate, Industrial & Engineering Chemistry, 50 (1956) 2.

11. D.F. Peppard, Process of Separation Zirconium Values from Hafnium Values by Solvent Extraction with an Alkyl Phosphate, U.S Patent. 2923607 (1960).