[发明专利]将碱土金属氯化物转化成钨酸盐与钼酸盐的制程及其应用

说明书

技术领域

本发明是有关一种可将碱土金属氯化物转化成钨酸盐与钼酸盐的制程，以及有关其应用。

更特别地，本制程可用于将相对应的氯化物合成为研究与工业上所使用的碱土金属钨酸盐与钼酸盐，举例来说，如钙、镁、钡、锶的钨酸盐与钼酸盐。

本发明也可用于自以氯化物形式存在的介质中萃取出碱土金属。

因此，本发明所述的制程可特别用于核废料的再处理，以回收存在于熔融态氯化物介质中的碱土核分裂产物。

本发明也可用于含氯污水的污染防治，举例来说，像是家用或工业废水。

背景技术

基本上，用于核废料再处理的两种高温化学制程已为该领域所熟知：分别为在熔融态氟化物介质中与在熔融态氯化物介质中进行的制程。

在熔融态氯化物介质中进行的制程目前已研究出两种最终废料流：

·一盐通量，其由以氯化物形式存在的核分裂产物所组成，溶在一氯化锂/氯化钾(LiCl/KCl)共熔物中，这些核分裂产物为碱金属(铯和铷)、碱土金属(锶和钡)与镧族元素(钇、铈、镧、镨、钆、钕、钐、铕、铽、镝)；以及

·一非盐通量，由核分裂产物及以金属(钼、鎝、铑、钯、钌、铌、锆和铁)形式存在的活化产物所组成。

此盐通量代表可完全溶解于水中的高放射性废物，因此需要将其处理成可保持长期化学稳定的形式。其经由用于自核废料再处理的湿法冶金制程中产生的高放射性废物的玻璃化类型的制程，例如钸铀萃取法(PUREX)制程，因其较高的氯含量(约占废物重量的60％)而无法被广泛应用。

特别地，因为在硅酸盐系玻璃基质中仅能容纳1至2wt％的氯，所以在此通量进行玻璃化制程时，其需要稀释至少30倍，此将造成完全无法承受的大体积量的高放射性废物。

一个解决此问题的方法在于将此盐通量进行前处理，以便从中消除氯以及选择性的回收其内的核分裂产物。

至于碱土核分裂产物，即锶与钡，已证实当其以熔融态氯化物存在时，可经由双磷酸盐的沉淀作用回收(V.A.Volkovich et al.，Journal of NuclearMaterials，323(2003)，49-56[1])。

然而，碱土金属双磷酸盐的生成是取决于所使用溶剂的特性。

因此，双磷酸盐的沉淀作用在750℃的氯化钠/氯化钾(NaCl/KCl)共熔物或氯化锂(LiCl)中是有效的，但是在550℃的氯化锂/氯化钾(LiCl/KCl)混合物中则无显著效用。

此外，钨酸钡与钼酸钡的合成可在熔融态硝酸盐(硝酸钠或硝酸钾)介质中进行(P.Afanasiev，Materials Letters(2007)论文印刷中[2])。

最后，碱土金属钨酸盐可藉由高温蒸发法产生于熔融态氯化物介质中。这些研究在单晶合成的情况下进行。因此，A.R.Patel et al.(Journal of CrystalGrowth 23(1974)，95-100[3])在950℃下使用氯化钠/氯化锂通量，但是A.Packter et al.(Journal of Crystal Growth 18(1973)，86-93[4])与S.K.Aroraet al.(Crystal Research and Technology 41(2006)，1089-1095[5])则是在900℃的氯化锂通量中进行作用。

只要在熔融态氯化物介质中的高温化学制程所使用的溶剂是氯化锂/氯化钾共熔物，其因此最好有一个制程是可使其有效地，且尽可能选择地，将以氯化物形式存在于氯化锂/氯化钾共熔物的锶与钡萃取出来。

出乎意料地，发明者在其研究方面观察到的结果是，碱土金属氯化物与适当选择的钨、钼的前驱物在以氯化锂/氯化钾混合物或纯氯化钾所构成的溶剂中的反应，会导致这些氯化物可完全或几乎完全转化成钨酸盐与钼酸盐，其会沉淀且因而组成可轻易地自剩余的反应介质中分离的固态相。

甚至更意外的是，他们进一步观察到，存在于反应介质中的碱金属氯化物并无发生此转化作用，因此显现出此反应对于碱土金属氯化物的专一性。

本发明正是基于这些观察。

发明内容

本发明的第一主题为一种用以将碱土金属氯化物转化成选自此金属的钨酸盐和钼酸盐中的至少一盐类的制程，此制程包括：

碱土金属氯化物与钨或钼的至少一前驱物的反应，此前驱物选自氧化钨、氧化钼、钨酸盐和钼酸盐中。此反应在由氯化钾(KCl)或由氯化锂/氯化钾(LiCl/KCl)混合物所组成的溶剂中进行，其反应温度至少等于此溶剂的熔点。