專利名稱:分離金屬的方法
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及從含有金屬的組合物中分離金屬的方法。本發(fā)明包括構(gòu)成了再加工、調(diào)理和/或分離核燃料的方法的一部分的處理廢核燃料的方法。下文主要涉及核燃料，但應(yīng)該理解的是本發(fā)明并不限于任何具體類型的材料并在核工業(yè)以外也可應(yīng)用。
現(xiàn)有成熟的方法，它使用熔化鹽來(lái)再加工放射性核燃料。Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電冶金學(xué)處理(ANL-EMT)方法和Dimitrovgrad政府科學(xué)中心，原子反應(yīng)堆研究所(SSC-RIAR)方法兩者都在高溫(分別773和1000K)下使用熔化鹽。ANL方法通過(guò)稱作電解精煉的方法來(lái)處理廢核燃料，其中電流用于氧化鈾陽(yáng)極在熔化鹽電解質(zhì)中形成鈾離子。在陰極上鈾被還原和電解淀積為鈾金屬。SSC-RIAR方法使用化學(xué)氧化劑(氯和氧氣)與粉末狀UO2燃料反應(yīng)形成更高氧化態(tài)化合物如UO2Cl2，它可溶于熔化鹽中。在陰極上鈾化合物被還原為UO2，它形成了樹枝狀沉積物。
這些方法的缺點(diǎn)是這些熔化鹽典型地是僅僅在高溫下呈液體的鹽的混合物并在再加工設(shè)備中引起固有的缺陷，尤其歸因于在工藝的機(jī)械工程設(shè)計(jì)和組成材料中面臨諸多問(wèn)題。
不含分子溶劑的離子液體首先被Hurley和Wier在一系列US專利(24446331，2446339，2446350)中公開(kāi)。一般來(lái)說(shuō)，離子液體是鹽，鹽的混合物，或產(chǎn)生鹽或鹽的混合物的組分的混合物，它在低于室溫或稍高于室溫的溫度下熔化。(這里使用的術(shù)語(yǔ)“鹽”是指完全由陽(yáng)離子和陰離子物質(zhì)組成的物質(zhì))。此類液體已知為“離子液體”，雖然這一術(shù)語(yǔ)有時(shí)候用于指在較高溫度下熔化的鹽。在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“離子液體”是指在至多100℃的溫度下熔化的鹽。
懸而未決的專利申請(qǐng)PCT/GB99/00246公開(kāi)了再加工廢核燃料的方法，它包括將廢燃料或廢燃料的組成部分溶解在離子液體中，使易裂變物質(zhì)與放射性燃料中的其它組分基本上分離開(kāi)。也公開(kāi)的是所獲得的離子液體的后續(xù)處理，通過(guò)溶劑萃取或電化學(xué)處理以回收已被溶解的鈾和钚。
在PCT/GB99/00246中公開(kāi)的方法適合于一般的應(yīng)用并且尤其適合用于核燃料再加工中，以前認(rèn)為不需要初始化學(xué)品溶解步驟的電解精煉方法需要使用高溫熔化鹽電解質(zhì)。如果燃料是化學(xué)氧化性溶解，則對(duì)于在這一步驟中溶解的物質(zhì)有較少的控制。所有那些被所添加的氧化劑氧化的物質(zhì)將進(jìn)入溶液中。因?yàn)檠趸瘎┖蜅l件是比較猛烈的，大多數(shù)物質(zhì)會(huì)溶解，但貴金屬之類的物質(zhì)不會(huì)溶解。
離子液體有能力增寬溶劑的電化學(xué)作用范圍，其中金屬溶解在該溶劑中和在該溶劑中進(jìn)行提純或回收。離子液體比熔化鹽有優(yōu)勢(shì)。由于它們?cè)诟咏h(huán)境溫度的條件下進(jìn)行操作，這些條件對(duì)于結(jié)構(gòu)組分可能是不太猛烈的，機(jī)械工程和工藝成本似乎是較低的。它們與有機(jī)溶劑如乙腈相比還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即是不太揮發(fā)的，因此帶來(lái)了環(huán)境方面的益處。此外，金屬物質(zhì)通常在離子液體中比在有機(jī)溶劑中更易溶解。
離子液體能夠用于電沉積金屬，它一般被認(rèn)為是正電性的，例如電極還原電位比H3O+離子更顯正性的金屬。如果使用離子液體比水性溶液有優(yōu)勢(shì)，則使用離子液體。例子是電鍍工業(yè)(例如銀)，使用離子液體而不使用氰化物離子溶液會(huì)帶來(lái)安全和環(huán)境方面的益處。
若使用其中電解質(zhì)是離子液體和陽(yáng)極是需要分離的金屬組合物的電解槽，合適的電位差的使用導(dǎo)致在陽(yáng)極上金屬的電化學(xué)氧化，引起它進(jìn)入離子液體電解質(zhì)介質(zhì)中?？扇芙庑越饘傥镔|(zhì)然后電轉(zhuǎn)移到發(fā)生還原反應(yīng)的陰極上。這些結(jié)果是令人驚奇的，因?yàn)橐郧暗娜刍}是用于需要大電位差的電化學(xué)過(guò)程中的具有足夠大電化學(xué)作用范圍的唯一材料，其中進(jìn)行該過(guò)程的溫度是由鹽的熔化溫度決定的。離子液體在環(huán)境溫度下提供大的電化學(xué)作用范圍。
優(yōu)選地，離子液體的陽(yáng)離子組分是有機(jī)陽(yáng)離子，例如氮雜環(huán)如N-取代的吡啶鎓(優(yōu)選烷基吡啶鎓，例如N-丁基吡啶鎓)，N，N’-二取代的咪唑鎓(優(yōu)選N，N’-二烷基咪唑鎓，例如1-乙基-3-甲基咪唑鎓)，和取代的銨鹽和磷鎓，例如四烷基銨(例如四辛基銨)或四烷基磷鎓(例如三丁基十四烷基磷鎓)。
這些取代基優(yōu)選是烴基和更優(yōu)選烷基，可以是支鏈的。烴基(例如烷基)通常含有1-18個(gè)碳原子和一般常見(jiàn)1-8個(gè)碳原子。
陽(yáng)離子因此優(yōu)選是其中取代基采取CnH2n+1形式(1≤n≤8)和取代基是直鏈或支鏈基團(tuán)的二取代咪唑鎓離子。在優(yōu)選的二取代咪唑鎓離子中，一個(gè)取代基具有n＝1，2，3或4(其中甲基是特別優(yōu)選的)和另一個(gè)具有n＝2，3，4，5，6，7或8(其中辛基，己基和尤其丁基是優(yōu)選的，直鏈基團(tuán)是優(yōu)選的)。此外，陽(yáng)離子可以是取代的四烷基銨或四烷基磷鎓離子，其中烷基采取CnH2n+1形式(1≤n≤6)并且是直鏈或支鏈基團(tuán)。優(yōu)選的例子包括四丁基銨和四丁基磷鎓。然而，烷基優(yōu)選具有不同的長(zhǎng)度，以獲得不對(duì)稱取代。另外，陽(yáng)離子可以是取代的吡啶鎓離子，其中取代基也可采取CnH2n+1形式(1≤n≤8)且取代基是直鏈或支鏈基團(tuán)；合適的取代基包括丁基，2-(2-甲基)丙基，2-丁基和辛基，但直鏈烷基，尤其丁基是優(yōu)選的。
離子液體可以是兩種或多種離子液體的混合物，它們一起提供所需性質(zhì)，如低粘度。例子是二取代咪唑鎓的混合物，其中混合物的組分具有不同鏈長(zhǎng)度的烷基，例如1-辛基-3-甲基咪唑鎓氯化物([emim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物([omim]Cl)的混合物。
陰離子組分適宜是無(wú)機(jī)物質(zhì)，如鹵素(例如氯)，硝酸根，硫酸根，四氟硼酸根，六氟磷酸根或四氯鋁酸根，triflate-它是三氟甲磺酸根(CF3SO3-)，和雙(三氟甲磺?；?亞胺陰離子([(CF3SO2)2N]-)。
優(yōu)選，該離子液體預(yù)先引入金屬離子，為的是電解精煉過(guò)程能夠引發(fā)。該預(yù)先引入可通過(guò)例如在離子液體中添加可溶性鈾鹽或諸如氯化鎘之類的鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)。金屬鹽如氯化鎘的添加導(dǎo)致該金屬鹽與鈾金屬的反應(yīng)，在溶液中產(chǎn)生金屬離子。
預(yù)先引入鈾離子也可通過(guò)金屬氯化物如AgCl或CdCl2的置換來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，預(yù)先引入鈾離子可通過(guò)電解質(zhì)的破壞性還原來(lái)實(shí)現(xiàn)。在陽(yáng)極上鈾氧化成可溶性鈾物質(zhì)，并且在與溶液的本體分隔開(kāi)的陰極室中，加入到其中的離子液體或犧牲性有機(jī)試劑的有機(jī)陽(yáng)離子被破壞。
該方法能夠適用于各種金屬燃料原料。優(yōu)選地，需要處理的金屬組合物是放射性核燃料且需要分離的金屬是鈾。鈾和鈾化合物以純凈形式沉積在陰極上。通過(guò)改變陰極上的電位，或通過(guò)向體系中加入第二陰極，有可能實(shí)現(xiàn)部分純化钚的分離和沉積。
與牽涉到化學(xué)溶解的過(guò)程相反，在電化學(xué)過(guò)程中，對(duì)于需要溶解的物質(zhì)有較大的選擇性。在陽(yáng)極上的電位能夠得到控制，使得比鈾更顯正電性和具有較大的與溶液中形成的物質(zhì)締合的負(fù)吉布斯自由能的金屬是在陽(yáng)極上溶解的唯一金屬。這是第一分離步驟，許多更珍貴的金屬保留在陽(yáng)極淤渣中。離子液體現(xiàn)在含有金屬離子的溶液，這些離子包括鈾和更顯正電性物質(zhì)的那些離子。合適的電位施加在陰極上，據(jù)此鈾和比鈾有更低正電性的金屬發(fā)生電解淀積。這應(yīng)該僅包括鈾，因?yàn)槟切┹^低正電性的金屬不在陽(yáng)極上溶解。本發(fā)明的詳細(xì)敘述如果氧化物燃料需要處理，則可能需要預(yù)處理步驟，如在ANL鋰還原方法中進(jìn)行的步驟，以還原氧化物燃料和形成金屬原料。該金屬燃料也可經(jīng)歷去包層過(guò)程。這可以采取許多形式，如包層的機(jī)械除去或化學(xué)溶解。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬形式的放射性核燃料原料被放置在陽(yáng)極籃中。該陽(yáng)極籃然后與合適的陰極如不銹鋼芯棒一起被浸入離子液體中。通過(guò)在陽(yáng)極和陰極之間施加合適的電位差，鈾金屬在陽(yáng)極上以電化學(xué)方式被氧化并進(jìn)入離子液體電解質(zhì)介質(zhì)中。可溶性鈾物質(zhì)然后電轉(zhuǎn)移到發(fā)生還原過(guò)程的陰極上。具有比鈾更加正性的還原電位的污染物將在陽(yáng)極籃中保持未氧化。類似地，具有比鈾更負(fù)的還原電位的污染物在溶液中保持未還原。
可溶性鈾物質(zhì)的電還原應(yīng)該導(dǎo)致鈾金屬(或鈾化合物)在陰極上的沉積。如果在陽(yáng)極上施加合適的氧化電位并在陰極上施加合適的還原電位，鈾或鈾化合物將在陰極上以純凈形式沉積下來(lái)。
離子液體含有裂變產(chǎn)物化合物和錒系元素的化合物，這些化合物與鈾一起從陰極上氧化，因此在它的后續(xù)再利用之前必須除去這些污染物。這可通過(guò)許多不同途徑中的任何一種或組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。所選擇的裂變產(chǎn)物和錒系元素如钚能夠通過(guò)使用液體金屬陰極如如汞電極施加合適的電位以電化學(xué)方式來(lái)抽提。另外，溶解的钚可與鈾共同沉積在陰極上，與金屬是否以金屬狀態(tài)(以(O)氧化態(tài))作為配合物或作為氧化物形式來(lái)沉積無(wú)關(guān)。這一共同沉積可用于制造混合的氧化物燃料。
金屬?gòu)暮薪饘匐x子的溶液中的選擇性沉積是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，因此這里不需要詳細(xì)解釋。然而，在溶液中的全部金屬離子應(yīng)具有不同的電極還原電位以便將離子還原而降低正價(jià)態(tài)，或?qū)⑺鼈冞€原到零價(jià)態(tài)。電極還原電位取決于元素，在溶液中離子的氧化態(tài)和其它離子或分子的存在。如果在溶液兩端施加電位，則具有更加正性電位的全部金屬離子將沉積在陰極上。具有更負(fù)性的電位的金屬離子將保留在溶液中。一旦特定的離子已從溶液中除去，取出電極并用新的電極(偏向稍微更加負(fù)性的電位方向)取代，以使具有更加負(fù)性的還原電位的下一種金屬進(jìn)行沉積。如果希望使兩種金屬一起沉積，則施加比兩種離子的還原電位更顯負(fù)性的電位。
為離子液體選擇某些有機(jī)陽(yáng)離子，以得到極低的還原電位。溶劑的“陰極作用范圍”越低，能夠通過(guò)電還原從溶液中除去的物質(zhì)的品種范圍越大。例如，咪唑鎓陽(yáng)離子比水溶液有至少1伏特的優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)添加有機(jī)溶劑，另外或進(jìn)一步地從離子液體中除去裂變產(chǎn)物。有機(jī)物質(zhì)的添加導(dǎo)致裂變產(chǎn)物化合物的沉淀。沉淀物能夠從離子液體中過(guò)濾除去并在玻璃化步驟之前經(jīng)過(guò)煅燒被轉(zhuǎn)化成氧化物。清洗后的離子液體然后循環(huán)用于電解精煉中。
為了最大程度提高工藝速度，電解精煉設(shè)備被設(shè)計(jì)來(lái)最大程度減少陽(yáng)極與陰極的距離，且陰極沉積物被除去和收集。后一步驟也防止由于金屬樹枝晶的生長(zhǎng)導(dǎo)致在陽(yáng)極和陰極之間的電短路。
本發(fā)明現(xiàn)在進(jìn)一步參考下面的實(shí)施例來(lái)描述。在每一種情況下，參比電極被浸入硝酸銀的0.1M(摩爾濃度)溶液中(在[bmim]NO3中)，在具有多孔性Vycor尖頭的玻璃管中與本體溶液分離開(kāi)。實(shí)施例1在室溫下在[bmim]NO3中鈾電極的陽(yáng)極氧化安裝電化學(xué)(電解)槽，其裝有分隔開(kāi)的鉑線圈反電極，Ag參比電極，鈾金屬板工作電極和作為電解質(zhì)的[bmim]NO3(1-丁基-3-甲基咪唑鎓硝酸鹽)。通過(guò)對(duì)鈾電極施加+0.6V的電位進(jìn)行電解。在通過(guò)1000庫(kù)侖之后，取出鈾電極并稱重。鈾的重量損失(0.78g)表明，鈾物質(zhì)需要3.2當(dāng)量/每摩爾，表示了U(IIII)物質(zhì)的產(chǎn)生。實(shí)施例2在70℃下在[heim]Cl中電解精煉鈾由于[heim]Cl，1-己基-3-乙基咪唑鎓硝酸鹽氯化物的粘度，這一工作在70℃下進(jìn)行。通過(guò)在+0.3V下鈾電極的電解，在[heim]Cl中得到U(III)的溶液。這是鈾金屬的陽(yáng)極溶解，與實(shí)施例1中一樣。所通過(guò)的電荷量(1235庫(kù)侖)與鈾電極的重量損失(1.012g)對(duì)比得到了電荷與質(zhì)量平衡為3.0當(dāng)量/摩爾，表示了U(III)物質(zhì)的產(chǎn)生。在這一溶液的制備中使用的鉑反電極然后用浸入U(xiǎn)(III)溶液中的銅線置換。在對(duì)銅電極施加-1.6V的電位的情況下進(jìn)行電解；鈾金屬電極用作陽(yáng)極。在電解過(guò)程中通過(guò)了總共236庫(kù)侖。陰極電極的重量增長(zhǎng)僅僅是18.7mg，與鈾電極的193mg重量損失形成對(duì)比。這清楚地表明，鈾已經(jīng)從陽(yáng)極上電轉(zhuǎn)移到陰極上，電流效率是僅僅約10％。沉降在槽底的物質(zhì)說(shuō)明了沉積的鈾不會(huì)很好地粘附于銅上。鈾電極的電荷/質(zhì)量損失之比(236C/193mg＝3.0當(dāng)量/摩爾)顯示，即使用作反電極，通過(guò)陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的物質(zhì)仍然是U(III)。實(shí)施例3在80℃下在[emim]Cl中U(III)的伏安法分析7.99g[emim]Cl在80℃下熔化。通過(guò)鈾棒(Qγ＝111C)的陽(yáng)極氧化制備含有0.03mol L-1U(III)的溶液，與實(shí)施例1中一樣。在玻璃質(zhì)碳電極上，在所制備溶液中記錄周期性的伏安圖。典型的伏安圖示于
圖1中。U(III)至U(IV)的氧化發(fā)生在大于約(ca.)-0.2V(相對(duì)于Ag(I)/Ag)的電位上。這一過(guò)程是不可逆的，這可通過(guò)在陽(yáng)極和陰極電位之間的較大差異來(lái)說(shuō)明(分別-0.06和-1.07V)。U(III)至U金屬的還原發(fā)生在低于約-1.5V的電位上。
這一實(shí)施例因此顯示了鈾(III)被還原為金屬的電位，并顯示了通過(guò)電化學(xué)方法鈾能夠與其它金屬如钚分離并提純出來(lái)。實(shí)施例4在90℃下在[emim]Cl中Pu(III)的陽(yáng)極氧化安裝電化學(xué)(電解)槽，其裝有單獨(dú)的鉑線圈反電極，Ag參比電極，和钚金屬棒工作電極。通過(guò)對(duì)钚電極施加-1.5V的電位來(lái)進(jìn)行電解。在通過(guò)27.5C的電荷量之后，取出钚電極和稱重。钚的重量損失(80mg)與通過(guò)的電荷量的直接對(duì)比不正確地顯示所產(chǎn)生的钚是Pu(II)。然而，應(yīng)該指出，钚金屬與離子液體自發(fā)地反應(yīng)；在金屬經(jīng)歷氧化和離子液體陽(yáng)離子經(jīng)歷還原時(shí)，亮的金屬快速形成了腐蝕產(chǎn)物的暗層。這可能主要是因?yàn)镻u(III)的還原電位比1-乙基-3-甲基咪唑鎓陽(yáng)離子的還原電位(約-2.2V)更加負(fù)性。所以，根據(jù)氯化物介質(zhì)中钚的已知化學(xué)原理，最有可能的是在電解過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)是Pu(III)；過(guò)多的重量損失歸因于自發(fā)的腐蝕。
這一實(shí)施例說(shuō)明了以下事實(shí)钚能夠陽(yáng)極氧化而溶解到離子液體中，氧化態(tài)可能是Pu(III)。
钚的自發(fā)腐蝕不一定是工藝問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)籃子內(nèi)容物處在電轉(zhuǎn)移條件下時(shí)，電子沿著回路到達(dá)陰極，而不是到達(dá)離子液體的陽(yáng)離子。實(shí)施例5在90℃下在[emim]Cl中Pu(III)的伏安法分析在按照實(shí)施例4中所述通過(guò)在[emim]Cl中Pu(III)的陽(yáng)極氧化所產(chǎn)生的Pu(III)溶液中，在玻璃質(zhì)碳電極上記錄周期伏安圖。典型的伏安圖示于圖2中。在大于約-0.2V的電位下發(fā)生Pu(III)至Pu(IV)的氧化。Pu(IV)/Pu(III)氧化還原對(duì)是半可逆的，其中ΔEp≈90mV(Epa＝-0.15V，Epc＝-0.24V)。從伏安圖可以清楚地看出，Pu(III)還原產(chǎn)生金屬的過(guò)程不會(huì)在大于-2.2V(離子液體的陰極電位限額，低于該電位，陽(yáng)離子被還原)的電位下發(fā)生。[bmim][NO3]，[emim]Cl和LiCl-KCl低共熔混合物的電位作用范圍的對(duì)比示于圖3中，它也以示圖方式顯示了從實(shí)施例3到實(shí)施例5，在90℃下在[emim]Cl中钚和鈾的各種氧化還原對(duì)的電位。從該圖清楚地看出，在90℃下在[emim]Cl離子液體中在沒(méi)有钚的同時(shí)沉積的情況下鈾的電解淀積是可能的，這使得鈾可與钚分離。
這一圖顯示在90℃下[emim]Cl中電化學(xué)作用范圍是足夠的寬，使得能夠在離子液體內(nèi)進(jìn)行U(III)至鈾金屬的還原反應(yīng)，但是，對(duì)于钚的情況來(lái)說(shuō)是不夠?qū)挼?。因此，鈾與钚分離并提純出來(lái)是可能的。
液體金屬電極如汞的使用會(huì)使钚的電極還原電位發(fā)生位移，以使钚能夠同樣在液體陰極上電解沉積。作為替代方案，不同的離子液體可以使用，具體地說(shuō)，可使用具有更寬電化學(xué)作用范圍的一種離子液體，例如四烷基銨離子液體。實(shí)施例6使用有機(jī)溶劑使裂變產(chǎn)物從[hmim]Cl中沉淀銪(III)氯化物(EuCl3)用于模擬溶于離子液體中的裂變產(chǎn)物。將4.66g[hmim]Cl和1.05g EuCl3溶于20cm-3干燥乙腈中。在干燥的分子氮?dú)夥罩袑⑦@一溶液加熱至70℃進(jìn)行回流3小時(shí)，然后冷卻。在冰箱中大約30分鐘之后，沉淀了細(xì)白色晶體。收集1.81g的沉淀物。晶體物的元素分析結(jié)果是41.04％碳，6.86％氫和9.22％氮。配合物[hmim]3[EuCl6](C30Cl6EuH57N6，RAM＝866.50g mol-1)的理論組成是41.58％碳，6.63％氫和9.70％氮，這提示了它是沉淀物的本質(zhì)。
這一實(shí)施例說(shuō)明了溶于離子液體中的裂變產(chǎn)物能夠通過(guò)添加有機(jī)溶劑來(lái)回收。
權(quán)利要求
1.從包含金屬的組合物中分離金屬的方法，該方法包括構(gòu)造一種具有陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)的電解槽，所述陽(yáng)極包括含有所述金屬的組合物，所述電解質(zhì)包含離子液體，在陽(yáng)極和陰極之間施加足夠的電位差以便引起金屬?gòu)年?yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極上并沉積下來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其中離子液體的陽(yáng)離子組分是有機(jī)陽(yáng)離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其中有機(jī)陽(yáng)離子是N-取代的吡啶鎓、N，N’-二取代的咪唑鎓、四烷基銨或四烷基磷鎓。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其中有機(jī)陽(yáng)離子包括烷基，它是直鏈或支鏈的，且并非都具有相同的鏈長(zhǎng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中陰離子組分是鹵素、硝酸根、硫酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根或四氯鋁酸根。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任何一項(xiàng)的方法，其中陰離子組分是三氟甲磺酸根、雙(三氟甲磺酰基)亞胺陰離子。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中離子液體預(yù)先引入了金屬離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其中離子液體通過(guò)添加可溶性鈾鹽來(lái)預(yù)先引入金屬離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其中離子液體通過(guò)金屬氯化物的置換來(lái)預(yù)先引入鈾離子。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的方法，其中金屬氯化物是AgCl或CdCl2。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其中離子液體通過(guò)電解質(zhì)的破壞性還原來(lái)預(yù)先引入鈾離子。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中提純的金屬被沉積在陰極上。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中金屬是作為化合物形式沉積在陰極上的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中待分離的組合物是放射性核燃料。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中待分離出的金屬是鈾和/或钚。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)的方法，其中在所述方法中使用之后，離子液體被提純以供進(jìn)一步使用。
17.再加工廢核燃料的工藝，該工藝包括任何前述權(quán)利要求
的方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求
1和基本上如這里所述的方法。
19.離子液體在組合物的電解精煉中的應(yīng)用，用以從所述組合物中分離出金屬。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的應(yīng)用，其中組合物是廢核燃料。
專利摘要
從包含金屬的組合物中分離金屬的方法,包括構(gòu)造一種電解槽,其中陽(yáng)極包括含有金屬的組合物。電解質(zhì)是離子液體。在陽(yáng)極和陰極之間施加足夠的電位差,引起金屬?gòu)年?yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極上并沉積下來(lái)。
文檔編號(hào)G21C19/48GKCN1375104SQ00811753
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2000年8月18日
發(fā)明者羅伯特·查爾斯·蒂得, 賈斯廷·伊麗莎白·哈特, 肯尼斯·理查德·澤登, 威廉·羅伯特·皮特勒, 戴維·威廉·魯尼, 戴維·赫布迪奇 申請(qǐng)人:不列顛核燃料公開(kāi)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan