СПОСОБ ОЧИСТКИ ВИСМУТА
METHOD OF BISMUTH TREATMENT

210
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от радиоактивных загрязнений Ро, при использовании солянокислых растворов.
40
Солянокислые растворы при извлечении и рафинировании висмута используются с первой половины 20 века (авторское свидетельство СССР №61793, кл. 40а, 45, заявлено 11.06.1940). Однако без специальной очистки образующихся солянокислых растворов не удается получить высокочистый металл.
210
-2
Известные экстракционные методы очистки висмутсодержащих растворов от полония касаются в основном выделения полония из растворов облученного висмута с высоким содержанием Ро порядка 3·10 г/л (Ершова З.В., Волгин А.Г. Полоний и его применение. М., Атомиздат, 1974, стр.172, 176-178) и не решают задачу глубокой очистки висмута от загрязнения полонием.
210
10
210
Известен также способ извлечения селена и теллура из растворов экстракцией непредельными углеводородами, в частности гексеном-1 (SU 1018676 А, 23.05.83, Бюл. №19). Данный способ эффективен только при добавлении в раствор определенных количеств бромистоводородной кислоты. Однако использование дополнительных реагентов неизбежно ведет к загрязнению конечного продукта, а также к нарушению процесса электрорафинирования в предлагаемом способе. Кроме того, возможность данной методики для глубокой очистки висмута от Ро не исследовалась, при этом в известном способе концентрация в растворе Se и Те ~ в 10 раз выше, чем концентрация Ро в предлагаемом способе.
-5
210
Наиболее близким принятым за прототип является способ очистки висмута, включающий электрорафинирование висмута в электролите, содержащем соляную кислоту, плавление полученной висмутовой губки и последующее барботирование расплава инертным газом (RU 2281979 С2, 20.08.2006). При этом содержание свинца в очищенном висмуте не превышает 1×10% (мас). Однако данный способ не позволяет удалять примесь Ро.
210
Задачей изобретения является проведение глубокой очистки висмута от радиоактивных загрязнений Ро.
210
Техническим результатом применения изобретения является получение высокочистого висмута с пониженным содержанием Ро.
Технический результат достигается тем, что в способе очистки висмута перед электрорафинированием висмута из исходного висмута изготавливают анод, приготавливают электролит в виде солянокислого раствора висмута и приводят его в контакт с органической фазой, содержащей гексен-1 и порошок активированного угля, для экстракции радиоактивной примеси полония с последующим плавлением полученной висмутовой губки и барботированием расплава инертным газом.
Отличительными признаками способа является то, что перед электрорафинированием из исходного висмута, содержащего радиоактивный полоний, изготавливают анод, приготавливают электролит в виде солянокислого раствора висмута и приводят его в контакт с органической фазой, содержащей гексен-1 и порошок активированного угля, для экстракции радиоактивного полония.
210
Предлагаемый способ состоит из последовательных стадий очистки: экстракция из солянокислого раствора висмута микропримеси Ро органической фазой, содержащей гексен-1 и порошок активированного угля, и далее согласно прототипу электрорафинирование висмута в солянокислом растворе, плавление полученной висмутовой губки и барботирование расплава инертным газом.
210
210
210
210
4
3
12
Микропримесь Ро для висмута является одной из наиболее трудноудаляемых. Повышенное содержание Ро связано с использованием вторичного сырья в производстве металлического висмута. Для ряда применений висмута содержание Ро жестко регламентировано. Например, при использовании в производстве кристаллов ортогерманата висмута BiGeО (сокращенно BGO), применяемых в качестве сцинтилляторов при проведении низкофоновых измерений, висмут должен быть свободен от радиоактивных загрязнений, которые определяют повышенный собственный фон кристаллов при измерении. Практика показывает, что высокий собственный радиоактивный фон обусловлен случаями загрязнения монокристаллов BGO α-активным Ро (D.N. Grigoriev, V.F. Kazanin, G.N. Kuznetcov, I.I. Novoselov, P. Schotanus, B.M. Shavinskiy, S.N. Shepelev, V.N. Shlegel, Ya.V. Vasiliev "Alpha radioactive background in BGO crystals" Nuclear Instruments and Methods in Physics research A 623 (2010) 999-1001).
-14
-13
4
3
12
Следует отметить, что оценка содержания Ро в коммерчески доступном висмуте, проведенная по результатам измерений α-активности товарного висмута чистотой 99,99%, может составлять порядка ~10-10мac.%. Такое высокое содержание Ро не позволяет использовать коммерчески доступное сырье без его предварительной очистки в производстве низкофоновых кристаллов BiGeО, что заставляет искать способ очистки висмута от микропримеси полония.
210
210
Для очистки исходного сырья от Ро предлагается использовать процесс экстракции Ро из солянокислого раствора висмута в органическую фазу, содержащую гексен-1 и порошок активированного угля. В таком процессе исключается выведение из оборота загрязненого радиоактивными примесями висмута, что снижает потери целевого продукта. С целью повышения эффективности экстракции целесообразно увеличить площадь контакта органической и водной фаз, например, путем смешения жидкого органического экстрагента с порошком активированного угля.
210
Эффективность удаления Ро предлагаемым способом контролировали измерением α-активности специально отлитых висмутовых образцов, имеющих форму диска диаметром 23 мм и толщиной 2,4 мм. Поверхность образца с торцов диска тщательно отшлифовывалась.
2
-4
Измерения α-активности проводили на альфа-спектрометре 7184 (EURISYS MESURES, Франция) с использованием низкофонового кремниевого детектора UBL 450 площадью 450 мм и разрешением 19 кэВ на линии 5000 кэВ. Установка размещалась в камере низкого фона. Фон прибора при измерениях составлял 6×10 импульс/сек.
Исследования проведены на реальных партиях исходного товарного висмута чистотой 99,99%, входной анализ на α-активность которых обнаруживал превышение фона прибора.
Типичный пример
-2
210
-4
-4
Из исходного висмута чистотой 99,99% с измеренной α-активностью 1,2×10импульс/сек изготавливают анод массой 2 кг и приготавливают электролит, которым служит 8М солянокислый раствор с концентрацией висмута 70 г/л. В качестве катода используют угольную пластину. В электролизной ванне между катодом и анодом располагают емкость из лавсановой ткани объемом 400 мл с геометрией катода, заполненной угольным порошком АГ-3, содержащим 15 мас.% гексена-1. Заливают в ванну электролит, выдерживают 20 мин, а затем проводят процесс по известной методике (RU 2281979 С2 20.08.2006), а именно электрорафинирование висмута в солянокислом электролите, плавление полученной висмутовой губки и последующее барботирование расплава инертным газом. После такой обработки содержание Ро в висмуте уменьшается ~ в 20 раз (измеренная α-активность полученного предложенным способом висмута составляет 6,1×10 импульс/сек при фоне прибора при измерении 6×10 импульс/сек).
210
-2
При проведении очистки исходного висмута известным способом (RU 2281979 С2 20.08.2006) без применения предложенного экстрагента содержание Ро в висмуте не уменьшается (измеренная α-активность висмута составляет 1,2×10импульс/сек).