Brevet FR2263307A1 — publié le 19751003

La présente invention, due aux travaux de MM. Suy LAURENCE et Jean TALBOT de I1E.N.SoC,P. et de Pierre FAUGERAS et Pierre MICHEL du COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE, se rapporte à un procédé de séparation du zirconium et du hafnium. De nombreux travaux ont déjà été effectues ,sur ce sujet, et pour illustrer l'état de la technique on peut citer le livre de Miller sur le zirconium de 1957, aux pages 51 à 54, dans lequel on décrit des procédés de séparation du zirconium et du hafnium au moyen de solvants, à savoir la méthylisobutyl cétone, la thényltrifluoroacétone et le phosphate de tributyle. La séparation peut s'effectuer au moyen du phosphate de tributyle dilué à 4096 dans un carbure aliphatique en milieu acide nitrique concentré. Ce procédé a l'inconvénient d'entralner l'hydrolyse du phosphate de tributyle, catalysée par le zirconium lui-meme qui a une grande affinité pour les acides di- et monobutyle phosphoriques formés dès le début de l'hydrolyse. La méthylisobutyl cétone est plus stable que le phosphate de tributyle mais elle n'accepte qu'une faible teneur en zirconium, sa solubilité dans l'eau est élevée et sa volatilité non négligeable. On a maintenant découvert, conformément à l'invention, une nouvelle série de solvants qui permet d'effectuer la séparation du zirconium et du hafnium dans des conditions particulière- ment efficaces et avantageuses. L'invention a pour objet un procédé de séparation du zirconium et du hafnium, caractérisé essentiellement par le fait que l'on traite une solution des deux métaux au moyen d'un mélange dau moins un sulfoxyde d'alcoyle répondant à q- formule générale suivante R - 50 - R dans laquelle R est un radical hydrocarboné, de préférence aliphatique, ayant un nombre de carbone compris entre 5 et 10, et d'un diluant organique convenable. Les sulfoxydes d'alcoyle particulièrement appropriés ont choisis parmi les sulfoxydes de pentyle, d'hexyle, dthepty- le, d'octyle, de nonyle et de décyle. Ces sulfoxydes sont pratiquement insolubles dans l'eau. Cela n'est pas le cas pour des sulfoxydes dont le radical R possède un nombre de carbone infé rieur à 5. quant à ceux dont le nombre de carbone est supérieur à 10, leur capacité d'extraction est très faible et ils sont à écarter de ce fait. Les sulfoxydes conformes à l'invention se comportent de façon semblable au phosphate de tributyle à cela près qu'ils sont moins facilement dégradables par hydrolyse, en particulier en milieu acide. Le procédé conforme à l'invention a été mis en oeuvre dans des batteries de mélangeurs-décanteurs à plusieurs étages, tels que ceux décrits dans es brevets français 4 580 163 et 2 055 947 en utilisant les sulfoxydes cités ci-dessus qui ont donné des résultats semblables. On décrit dans la suite des essais effectués avec le sulfoxyde d'heptyle. En solution dans du sulfoxyde d'heptyla1M dilué dans le trichloro-1 ,1 ,2-éthane, le zirconium a un coefficient de partage qui varie en fonction de la concentration en acide nitrique selon les valeurs indiquées ci-après. Concen tration 1,25 2,5 3,75 5 7,5 8,75 (M)(HN03) Kd 2,10-2 5 10-2 0,5 1,5 3,5 4,5 Dans ces conditions et même lorsque le solvant ntest pas saturé, ce qui aurait tendance à réduire sa valeur, le coefficient de partage du hafnium est très faible. Il atteint sa valeur maximale de 0,5 pour une concentration en acide nitrique de 8,6 M. Il s'ensuit que dans les étages à concentrations élevées des batteries de mélangeurs-décanteurs, le coefficient de séparation du zirconium et du hafnium est toujours supérieur. On donne ci-après deux exemples de séparation du zirconium et du hafnium effectuée dans une batterie de mélangeurs- décanteurs. EXEMPLE 1 Batterie de mélanqeurs-décanteurs à 5 étaqes Solution d'alimentation Solvant Zr 50 g/l sulfoxyde de diheptyle 1,5 M dans Hf 4 g/l le trichloro 1,1,2 éthane soit un rapport Hf Zr = 8,10-2 HNO3 8,8 N Débit 1 V Débit 1,25 V Dans le tableau I ci-après, on donne les concentrations en g/l des deux métaux qui entrent en phase aqueuse dans l'étage 1. TABLEAU 1 no étage 1 2 3 4 5 phase organique 40 24 1 0,034 0,001 Zr 3 phase aqueuse 30 1,2 0,045 0,001 10-3 phase, organique 0,04 0,17 0,363 0,363 0,363 Hf phase aqueuse 4,142 4s39 4,39 4,38 3,93 Les résultats donnés ci-dessus permettent de calculer le coefficient de séparation des deux métaux, celui-ci est obtenu en faisant le rapport de leur coefficient de partage respectivement dans la solution d'alimentation, à savoir Hf Zr = 8,10-2, et dans ia phase organique de sortie dàns ltétage 1, à savoir : Hf = 7r On obtient ainsi un coefficient de séparation de 80. Le fait que cette valeur soit relativement élevée s'explique par la saturation du solvant qui tend à repousser le hafnium. EXEMPLE 2 Batterie de mélangeurs-décanteurs à 4 étages de lavasse Dans cet essai, on a effectué la séparation dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 en utilisant en plus une solution d'acide nitrique- 8 -N pour le lavage du solvant chargé. Dans la phase organique chargée, on avait après lavage Hf = Zr 8000. Dans les deux exemples, la réextraction du zirconium a été effectuée de façon satisfaisante au moyen d'acide 2N. REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation du zirconium et du hafnium, caractérisé essentiellement par le 'fait que lton traite une solution des deux métaux au moyen d'un mélange d'au moins un sulfoxyde d'alcoyle répondant à la formule générale R - SO - R dans laquelle R est un radical hydrocarboné, de préférence aliphati que, ayant un nombre de carbone compris entre 5 et 10, et d'un diluant organique convenable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement a lieu en présence d'ions nitriques. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on extrait le zirconium sous forme de nitrate au moyen d'un sulfoxyde ayant une concentration molaire de 1,5. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les radicaux des sulfoxydes sont choisis parmi : le pentyle, l'hexyle, l'heptyle, l'octyle, le nonyle, le décyle. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le diluant est choisi parmi les carbures aromatiques, les carbures aliphatiques chlorosubstitùés, les carbures éthyléniques chlorosubstitués. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le diluant est le trichloro-1,1,2-éthane, le tétra chloro-1,1,2,2-éthane.