[发明专利]使用非离子表面活性剂进行选择性溶解的方法

说明书

本发明涉及一种将存在于一种混合物中的第一固体化合物相对于同样存在于所述混合物中的至少一种不同于所述第一固体化合物的第二固体化合物进行选择性溶解的方法，其中所述方法包括至少一个步骤，该步骤在于将所述混合物与一种溶解溶液接触，在该溶解溶液中所述第一固体化合物被溶解，产生至少一种气体化合物，并且在该溶解溶液中所述第二固体化合物被溶解，不产生任何气体化合物，所述溶解溶液包括至少一种非离子表面活性剂。

技术领域

本发明属于固体溶解的一般领域，并且特别是属于通常在材料和废物的回收范围内和在核材料的回收、特别是经使用的核燃料的回收领域中实施的固体的选择性溶解领域。

实际上，本发明提供了一种相对于另一种化合物增加、加速和促进一种化合物的溶解的方法，该化合物在与溶解溶液接触时产生气体，该另一种化合物与该相同的溶解溶液接触时不产生任何气体。根据本发明的方法基于至少一种非离子表面活性剂在该溶解溶液中的存在。

背景技术

许多回收方法实施初始步骤，在该步骤期间，以固体形式存在的化合物经受化学侵蚀以导致其溶解。在该溶解后进行的步骤可以包括利用适合于待回收的化合物的萃取剂进行萃取，如液-液萃取。

作为这种回收方法的示例，可以列举如下：在废弃核燃料的回收方法的开始，通过将铜溶解在硝酸介质(HNO₃)中从钢-铜研磨的混合物中回收铜或经由将二氧化铀(UO₂)同样溶解在硝酸介质中回收铀。

提醒一下，铀的溶解反应(方程1)将二氧化铀(UO₂，固体)转换为硝酸铀酰(UO₂(NO₃)₂，溶质)，导致氧化铀被硝酸从+IV价氧化为+VI价。因此，产生硝酸铀酰伴随着产生来自硝酸还原的主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)组成的产物。这两种化学物质在标准的压力和温度条件下、并且由此延伸至完成溶解步骤的条件下处于气态。这两种化学物质在溶解介质中也具有非常低的溶解度。

αUO₂+βHNO₃→αUO₂(NO₃)₂+γNO+δNO₂+εH₂ONO₂,NO_溶解→NO₂,NO_气体 方程1

因此，这些初始溶解步骤目的是研究潜在机制。实际上，在所述回收方法之前，如铜或铀的感兴趣的化合物可以与其他的特别是在回收方面不太感兴趣的化合物混合。为此，有利是促进化学侵蚀的步骤，在该步骤期间，相对于也存在于待回收的产物和废物中的其他化合物的溶解，有利于感兴趣的化合物的溶解。

然而需要注意的是，在对所述溶解步骤进行研究的过程中，由化学力驱动的固体表面上的气泡成核(在溶解过程中是这种情况)几乎没有被研究过。在研究时，已经提出了溶液污染物对成核可能的作用[1]。实际上，在这项工作中，认为瓶子上存在碳酸钙晶体可以解释由泡沫驱动的饮料的一部分的排出，即软饮料的堆叠。关于没有添加外部试剂的气体成核的其他研究表明，气体本身可能是其自身的表面活性剂[2]。

另一方面，表面活性剂的使用在热表面上的热传递和蒸汽沸腾领域中有充分记载。然而，该技术领域与本发明的技术领域无法比较，本发明涉及固体的溶解并因此涉及材料的传递和运输。

类似地，通过添加阳离子表面活性剂，即十六烷基三甲基溴化铵，在不真正了解后者的物理影响的情况下进行电解水的常规实验，其包括在水性介质中的固体载体上产生气体的反应[3]。此外并且主要地，研究的反应，即析氢反应(HER为“析氢反应”)和析氧反应(OER为“析氧反应”)不构成溶解反应。

Taha描述了非离子(Triton)或阳离子(十六烷基三甲基溴化铵)表面活性剂在电化学反应中传质的作用[4]。这些反应是在具有气体产生的固体表面上的电化学反应，因此与溶解反应明显不同。