জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম বিচ্ছেদ প্রযুক্তি নীতি

নিউট্রন শোষণ ক্রস-বিভাগীয় এলাকায় তাদের উল্লেখযোগ্য পার্থক্যের কারণে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম পারমাণবিক শিল্পের বিভিন্ন দিকগুলিতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, পারমাণবিক চুল্লিতে ব্যবহৃত জিরকোনিয়াম-হাফনিয়াম মিশ্রণে, দুটি একে অপরের জন্য "ক্ষতিকারক উপাদান"। জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম অ্যালয়গুলির পারমাণবিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখার জন্য, জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম অ্যালয়েসের বিষয়বস্তুর জন্য কিছু প্রয়োজনীয়তা সামনে রাখা হয়, অর্থাৎ, জিরকোনিয়ামে হাফনিয়ামের সামগ্রী 100 পিপিএম-এর বেশি হওয়া উচিত নয় এবং জিরকোনিয়ামের উপাদান হাফনিয়াম 2% এর বেশি হওয়া উচিত নয়। প্রকৃতিতে, জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম সর্বদা একসাথে উত্পাদিত হয়, এবং একা কোন জিরকোনিয়াম বা হাফনিয়াম বিদ্যমান নেই। অতএব, জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের পৃথকীকরণ পারমাণবিক-গ্রেডের জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের প্রস্তুতির মূল চাবিকাঠি হয়ে উঠেছে। শিল্পে, অনেক বিশেষজ্ঞ এবং পণ্ডিত জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামকে পৃথক করার জন্য ধারাবাহিকভাবে বিভিন্ন পদ্ধতির প্রস্তাব করেছেন, যাকে মোটামুটিভাবে নিম্নলিখিত দুটি বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে: পাইরো বিচ্ছেদ এবং ভেজা বিচ্ছেদ।

1. জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের পাইরো পৃথকীকরণ পদ্ধতি
জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের পাইরো পৃথকীকরণও বিভিন্ন দেশের বৈজ্ঞানিক গবেষকদের গবেষণার একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। পরিসংখ্যান অনুসারে, জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের 16 ধরনের পাইরো বিভাজন রয়েছে, যার মধ্যে সর্বাধিক প্রতিনিধিত্ব হল পাতন এবং নির্বাচনী হ্রাস।

পাতন পদ্ধতি
পাতন পদ্ধতি এই সত্যের উপর ভিত্তি করে যে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের কিছু যৌগ, যেমন ক্লোরাইড এবং জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম এবং ফসফরাস অক্সিক্লোরাইডের ক্লোরাইড দ্বারা সৃষ্ট জটিল ক্লোরাইডের আলাদা আলাদা স্ফুটনাঙ্ক রয়েছে এবং উভয়ের পৃথকীকরণ পাতনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। পাতন পদ্ধতিকে দুটি ভাগে ভাগ করা যায়: উচ্চ-চাপ ভগ্নাংশ পদ্ধতি এবং গলিত লবণ পাতন পদ্ধতি। বর্তমানে, শুধুমাত্র গলিত লবণ পাতন পদ্ধতি সফলভাবে শিল্প উৎপাদনে প্রয়োগ করা হয়েছে, এবং সর্বাধিক ব্যবহৃত গলিত লবণ পাতন পদ্ধতি হল KCl-AlCl3 এবং NaCl-KCl। এই পদ্ধতিটি দ্রাবকগুলিতে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম টেট্রাক্লোরাইডের বাষ্প চাপের পার্থক্য ব্যবহার করে যেমন (গলিত লবণ KAlK4) একটি পাতন টাওয়ারে আলাদা করতে।

নির্বাচনী হ্রাস পদ্ধতি
এই পদ্ধতিটি এই সত্যের উপর ভিত্তি করে যে নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, জিরকোনিয়াম টেট্রাহালাইডগুলিকে বেছে বেছে ট্রাইহালাইডে হ্রাস করা হয় বা একা জিরকোনিয়াম দ্বারা ডিহালাইডের সাথে অসামঞ্জস্যপূর্ণ হয়, যখন হাফনিয়াম টেট্রাহালাইডগুলি কম হয় না বা খুব কমই হয়, যার ফলে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম এবং হ্যাফনিয়ামের মধ্যে বাষ্প চাপের পার্থক্য প্রসারিত হয়। পাতনের মাধ্যমে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামকে একে অপরের থেকে আলাদা করা। প্রক্রিয়াটি প্রধানত তিনটি পর্যায়ে বিভক্ত। প্রথম পর্যায়ে, ZrCl4 স্বাভাবিক চাপে 390-405 ডিগ্রিতে একটি হ্রাস প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়; দ্বিতীয় পর্যায়ে, 420-450 ডিগ্রিতে একটি অসামঞ্জস্য প্রতিক্রিয়া ঘটে। উপরের দুটি পর্যায় মূলত জিরকোনিয়াম পরিশোধনের জন্য। তৃতীয় পর্যায় হল হাফনিয়াম পরিশোধনের জন্য। বিশুদ্ধকরণের পরে, কাঁচামালে হাফনিয়ামের পরিমাণ 50% থেকে 70% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।

জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম প্রক্রিয়ার পাইরোমেটালার্জিক্যাল বিচ্ছেদ সরাসরি জিরকোনিয়াম টেট্রাক্লোরাইড এবং হাফনিয়ামকে কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে, যা সরাসরি ধাতু হ্রাস প্রক্রিয়ার সাথে সংযুক্ত হতে পারে, পাইরোমেটালার্জি এবং জল পদ্ধতির বিরতিমূলক অপারেশনের জটিল প্রক্রিয়াকে দূর করে এবং প্রক্রিয়া প্রবাহকে সহজ করে। যাইহোক, এই পদ্ধতিটি উচ্চতর তাপমাত্রায় (350-500 ডিগ্রী) চালানো প্রয়োজন, যার জন্য যন্ত্রপাতির উপকরণগুলির জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, এবং প্রক্রিয়াটির অসুবিধাগুলি সম্পূর্ণরূপে অমেধ্য পরিশোধন করা কঠিন এবং বড় বিনিয়োগ রয়েছে, এবং শুধুমাত্র বড় smelters জন্য উপযুক্ত।

2. জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের ভেজা বিচ্ছেদ প্রক্রিয়া
অনুরূপ বাইরের ইলেকট্রন স্তর গঠন এবং ল্যান্থানাইড সংকোচনের কারণে, জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যে খুব একই রকম। তাদের অক্সিজেনের সাথে শক্তিশালী জটিল করার ক্ষমতা রয়েছে, তাই তারা জলীয় দ্রবণে জলীয় দ্রবণে বিভিন্ন ধরণের কমপ্লেক্স তৈরি করতে খুব সহজে হাইড্রোলাইজ এবং পলিমারাইজ করে, যা জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম বিচ্ছেদের অসুবিধা বাড়ায়। যাইহোক, বিভিন্ন মিডিয়াতে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের কিছু সামান্য পার্থক্য রয়েছে। এই সামান্য পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে, দেশী এবং বিদেশী গবেষকরা ধারাবাহিকভাবে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের জন্য ভিজা পৃথকীকরণ পদ্ধতির একটি সিরিজ প্রস্তাব করেছেন। এর শ্রেণীবিভাগ অনুসারে, এটিকে প্রধানত নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে ভাগ করা যেতে পারে: দ্রাবক নিষ্কাশন, শোষণ বিচ্ছেদ, ঝিল্লি বিচ্ছেদ, মাইক্রো-দ্রাবক নিষ্কাশন, দ্বি-পর্যায় নিষ্কাশন, ভগ্নাংশ স্ফটিককরণ এবং বৃষ্টিপাত, যার মধ্যে দ্রাবক নিষ্কাশন বিচ্ছেদ সবচেয়ে সাধারণ এবং অধ্যয়ন করা হয়। পদ্ধতি

দ্রাবক নিষ্কাশন, যা তরল-তরল নিষ্কাশন নামেও পরিচিত, দ্রবণকে দুটি অপরিবর্তনীয় বা আংশিকভাবে মিশ্রিত দ্রবণ পর্যায়গুলিতে দ্রবণের বিভিন্ন বন্টন ব্যবহার করে দ্রবণকে পৃথক এবং বিশুদ্ধ করার একটি পদ্ধতি। এটিতে বড় উত্পাদন ভলিউম, সাধারণ সরঞ্জাম, সহজ অটোমেশন, নিরাপদ এবং দ্রুত অপারেশন এবং কম খরচের সুবিধা রয়েছে এবং এটি পদার্থের বিচ্ছেদে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। দ্রাবক নিষ্কাশন পদ্ধতি যেহেতু ফিশার প্রথম 1947 সালে থায়োসায়ানেট দ্রবণে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামকে পৃথক করার জন্য MIBK ব্যবহার করেছিলেন, দ্রাবক নিষ্কাশন পৃথকীকরণ পদ্ধতি দীর্ঘমেয়াদী অগ্রগতি এবং বিকাশ করেছে, এবং বিভিন্ন নিষ্কাশন ব্যবস্থা এবং নিষ্কাশনকারী ক্রমাগতভাবে বিকশিত হয়েছে। বর্তমানে, বেশ কয়েকটি তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক নিউক্লিয়ার গ্রেড জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম দ্রাবক নিষ্কাশন বিভাজন প্রক্রিয়া ক্রমাগতভাবে বিকশিত হয়েছে: MIBK-HSCN সিস্টেম, উন্নত TBP সিস্টেম এবং TOA/N235-H2SO4 সিস্টেম।

এমআইবিকে-এইচএসসিএন সিস্টেম
MIBK-HSCN পদ্ধতিটি SCN- আয়নগুলির সাথে Zr4+ এবং Hf4+ এর জটিল ক্ষমতার পার্থক্যকে পছন্দেরভাবে হাফনিয়াম নিষ্কাশন করার জন্য ব্যবহার করে, এবং জিরকোনিয়াম জলীয় পর্যায়ে থাকে, যার ফলে জিরকোনিয়ামের পৃথকীকরণ অর্জন করা হয় এবং হাফনিয়াম 1970 এর দশক থেকে, MIBK পদ্ধতিটি বিশ্বে সর্বাধিক ব্যবহৃত জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম বিচ্ছেদ উত্পাদন প্রক্রিয়া, এবং বিশ্বের প্রায় 1/3 পারমাণবিক-গ্রেড জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম এই পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত হয়। যাইহোক, MIBK পদ্ধতির কিছু অসুবিধা রয়েছে: (1) MIBK এর জলে উচ্চ দ্রবণীয়তা রয়েছে (1.7%), যার ফলে বড় দ্রাবক ক্ষতি হয়; (2) শিল্পের বর্জ্য জলে অ্যামোনিয়াম থায়োসায়ানেটের পচনের ফলে হাইড্রোজেন সালফাইড, মারকাপটান এবং সায়ানাইড আয়ন তৈরি হয়, যা পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর; (3) MIBK এর একটি নির্দিষ্ট গন্ধ রয়েছে, যা অপারেটিং ওয়ার্কশপের পরিবেশকে দরিদ্র করে তোলে।

টিবিপি সিস্টেম
টিবিপি পদ্ধতিটি মূলত ফরাসি জেভি কেরিগান দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল। দেশী ও বিদেশী পণ্ডিতদের দ্বারা ক্রমাগত গবেষণা এবং উন্নতির পর, এর প্রক্রিয়ার পরামিতি এবং শর্তগুলি আগের তুলনায় ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়েছে। বর্তমানে, TBP-HNO3-HCl মিশ্র অ্যাসিড সিস্টেম প্রধানত শিল্পে ব্যবহৃত হয়। এই সিস্টেমটি সরাসরি জিরকোনিয়াম টেট্রাক্লোরাইডকে কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে এবং জিরকোনিয়াম (হাফনিয়াম) এর একটি নাইট্রিক অ্যাসিড-হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড নিষ্কাশন দ্রবণ তৈরি করতে সরাসরি নাইট্রিক অ্যাসিড যোগ করে। উন্নতির পরে, জিরকোনিয়াম থেকে হাফনিয়ামের বিচ্ছেদ সহগ ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে, 30 ~ 40 পর্যন্ত, এবং পারমাণবিক-স্তরের জিরকোনিয়াম ডাই অক্সাইড এবং হাফনিয়াম ডাই অক্সাইড এক নিষ্কাশনের পরে একই সময়ে প্রাপ্ত করা যেতে পারে। যাইহোক, টিবিপি সিস্টেমের উচ্চ অম্লতার কারণে, এটি সরঞ্জামগুলিকে মারাত্মকভাবে ক্ষয় করে এবং নিষ্কাশনের সময় ইমালসিফাই করা সহজ, যা নিষ্কাশন অপারেশনের স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপকে সরাসরি প্রভাবিত করে।

TOA/N{{0}H2SO4
TOA পদ্ধতি হল MIBK পদ্ধতি এবং TBP পদ্ধতির পরে আরেকটি জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া। এই পদ্ধতিটি মাধ্যম হিসাবে সালফিউরিক অ্যাসিড ব্যবহার করে, অগ্রাধিকারমূলকভাবে জিরকোনিয়াম বের করে এবং জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের বিচ্ছেদ সহগ 8~10। TOA পদ্ধতিতে কম দূষণ, ঘনীভূত তেজস্ক্রিয় পদার্থ, সহজ পরিচালনা এবং কম বিনিয়োগ খরচের সুবিধা রয়েছে, তবে জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়ামের নিষ্কাশন ক্ষমতা কম এবং বিচ্ছেদ সহগ বেশি নয়। TOA-এর সীমাবদ্ধতার পরিপ্রেক্ষিতে, বৈজ্ঞানিক গবেষকরা এই পদ্ধতিতে একাধিক গবেষণা এবং উন্নতি পরিচালনা করেছেন।

যদিও উপরের প্রক্রিয়াগুলি জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম পৃথকীকরণের প্রয়োজনীয়তাগুলি অর্জন করতে পারে, তবে তাদের কিছু অসুবিধা রয়েছে, যেমন MIBK-এর উচ্চ জল দ্রবণীয়তা, কম স্ফুটনাঙ্ক, বড় দ্রাবক ক্ষতি, গুরুতর পরিবেশ দূষণ ইত্যাদি; TBP প্রক্রিয়ার সরঞ্জামগুলিতে গুরুতর ক্ষয় রয়েছে এবং ইমালসিফাই করা সহজ, ইত্যাদি; TOA পদ্ধতি এবং N235 পদ্ধতিতে ছোট নিষ্কাশন ক্ষমতা এবং কম পৃথকীকরণ সহগ রয়েছে, যা তাদের শিল্প প্রয়োগকে সীমিত করে। ঐতিহ্যগত প্রক্রিয়ার উন্নতি এবং উচ্চ বিচ্ছেদ সহগ সহ নতুন জিরকোনিয়াম এবং হাফনিয়াম পৃথকীকরণ প্রক্রিয়াগুলি বিকাশ করা হল বর্তমান দ্রাবক নিষ্কাশন বিচ্ছেদ পদ্ধতিগুলির প্রধান গবেষণা লক্ষ্য এবং বিকাশের দিকনির্দেশ।