Preview

Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya

Расширенный поиск

ПОЛУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВЫСОКОЧИСТЫХ ОКСИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ КРИСТАЛЛОВ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ МЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-1-27-38

Аннотация

В детектирующем устройстве позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) используются кристаллы-сцинтилляторы, обеспечивающие высокое качество снимков. К перспективным кристаллам для ПЭТ-детекторов относят ортосиликаты лютеция, активированные церием. Оптические свойства получаемых кристаллов-сцинтилляторов напрямую зависят от примесного состава исходных материалов, в связи с чем к ним устанавливаются достаточно жесткие требования по содержанию основного вещества: Lu2O3 – 99,999 мас.% , CeO2 – 99,99 мас.%. В качестве исходного материала для получения оксида лютеция требуемой чистоты применяли его концентрат с содержанием основного вещества 99,1 мас.%, для получения оксида церия – карбонаты редкоземельных материалов, состав которых включал до 54 % церия. В работе представлены схемы технологического процесса получения высокочистых Lu2O3 и CeO2, основанные на сочетании методов экстракции и ионного обмена. Экстракционную очистку лютеция и церия от сопутствующих редкоземельных примесей осуществляли с применением экстрагента «Aliquat 336» и три-n-бутилфосфата соответственно. Были рассчитаны основные режимы работы экстракционных каскадов. Общее количество ступеней для очистки лютеция составило 17, для очистки церия – 20. Технология очистки оксидов лютеция и церия состоит в комбинировании способов очистки и варьирования циклов в зависимости от содержания примесей, в связи с чем необходим оперативный контроль качества получаемых веществ практически после каждой стадии. Аналитический контроль химической чистоты технологических продуктов осуществлен методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и искровым источником возбуждения пробы.

Об авторах

О. В. Юрасова
Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО «Гиредмет»)
Россия

Юрасова О.В. – канд. техн. наук, начальник лаборатории технологии получения веществ особой чистоты АО «Гиредмет»

111524, г. Москва, Электродная ул., 2, стр. 1



Д. А. Самиева
Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО «Гиредмет»)
Россия

Самиева Д.А. – вед. инженер-технолог

111524, г. Москва, Электродная ул., 2, стр. 1



Е. С. Кошель
Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО «Гиредмет»); Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
Россия

Кошель Е.С. – канд. хим. наук, нач. центра АО «Гиредмет»

111524, г. Москва, Электродная ул., 2, стр. 1
119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 31



Ю. А. Карпов
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
Россия

Карпов Ю.А. – акад. РАН, докт. хим. наук, гл. науч. сотр. лаборатории химического анализа

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 31

 



Список литературы

1. Tamulaitis G., Auffray E., Gola A., Korzhik M., Mazzi A., Mechinski V., Nargelas S., Talochka Y., Vaitkevicius A., Vasil’ev A. Improvement of the timing properties of Ce-doped oxyorthosilicate LYSO scintillating crystals. J. Phys. Chem. Solids. 2020. Vol. 139. P. 109356—109356.

2. Rao T.P., Biju V.M. Trace determination of lanthanides in metallurgical, environmental, and geological samples. Crit. Rev. Anal. Chem. 2000. Vol. 30. No. 2—3. P. 179—220.

3. Adachi G., Imanaka N., Kang Z.C. Binary rare earth oxides. Berlin: Springer Science + Business Media, Inc. 2005.

4. Zawisza B., Pytlakowska K., Feist B., Polowniak M., Kita A., Sitko R. Determination of rare earth elements by spectroscopic techniques: A review. J. Anal. At. Spectrom. 2011. Vol. 26. No. 12. P. 2373—2390.

5. Горбатенко А.А., Ревина Е.И. Инструментальные методы определения редкоземельных элементов (обзор). Завод. лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. No. 4. С. 7—19.

6. Ganjali M.R., Gupta V.K., Faridbod F., Norouzi P. Lanthanides series determination by various analytical methods. 1-st ed. Oxford: Elsevier, 2016.

7. Li B., Zhang Y., Yin M. Determination of trace amounts of rare earth elements in high-purity cerium oxide by inductively coupled plasma mass spectrometry after separation by solvent extraction. Analyst. 1997. Vol. 122. No. 6. P. 543—547.

8. Qin S., Bin H., Yongchao Q., Wanjau R., Zucheng J. Determination of trace rare earth impurities in high-purity cerium oxide by using electrothermal vaporization ICP-AES after HPLC separation with 2-ethylhexylhydrogen 2-ethylhexylphosphonate resin as the stationary phase. J. Anal. At. Spectrom. 2000. Vol. 15. No. 10. P. 1413—1416.

9. Daskalova N.N., Velichkov S., Krasnobaeva N., Slavova P. Spectral interferences in the determination of traces of scandium, yttrium and rare earth elements in «pure» rare earth matrices by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry-I. Cerium, neodymium and lanthanum matrices. Spectrochim. Acta. Part B. 1992. Vol. 47. No. 14. P. 1595—1620.

10. Поляков Е.Г. Металлургия редкоземельных металлов. М.: Металлургия, 2018.

11. Михайличенко А.И., Михлин Е.Б., Патрикеев Ю.Б. Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1987.

12. Liu Y., Chen J., Li D. Application and perspective of ionic liquids on rare earths green separation. Sep. Sci. Technol. 2012. Vol. 47. No. 2. P. 223—232.

13. Baba Y., Kubota F., Kamiya N., Goto M. Recent advances in extraction and separation of rare-earth metals using ionic liquids. J. Chem. Eng. 2011. Vol. 44. No. 10. P. 679—685.

14. Makanyire T., Sanchez S., Jha A. Separation and recovery of critical metal ions using ionic liquids. Adv. Manuf. 2016. Vol. 4. No. 1. P. 33—46.

15. Kubota F., Shimobori Y., Koyanagi Y., Shimojo K. Uphill transport of rare-earth metals through a highly stable supported liquid membrane based on an ionic liquid. Anal. Sci. 2010. Vol. 26. No. 3. P. 289—290.

16. Larsson K., Binneman K. Separation of rare earths by split-anion extraction. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 156. P. 206—214.

17. Гасанов А.А, Апанасенко В.В., Семенов А.А., Юрасова О.В. Расчет полного противоточного экстракционного каскада с обменной промывкой с использованием Exсel. Цветные металлы. 2016. No. 5. С. 44—49.

18. Юрасова О.В., Самиева Д.А., Федулова Т.В. Экстракционная технология получения высокочистого оксида лютеция для кристаллов-сцинтилляторов ортосиликатов лютеция. Междунар. науч.-иссл. журн. 2019. No. 11—1 (89). С. 79—82.

19. Матюха В.А. Оксалаты редкоземельных элементов и актиноидов. 3-е изд. М.: ИздАТ, 2008.

20. Гасанов А.А., Юрасова О.В., Харламова Т.А., Алафердов А.Ф. Конструкция электролизеров для окисления церия. Цветные металлы. 2015. No. 8. С. 50—53.

21. Галиева Ж.Н., Волобуев О.И., Ячменев А.А., Игумнов М.С., Геря М.С., Быданов Б.А., Дронов Д.В., Семенов А.А. Универсальная технология разделения редкоземельных концентратов (РЗК) в каскадах центробежных экстракторов: Разработка технологии и оборудования, освоение производства. Успехи в химии и хим. технологии. 2019. Т. 33. No. 1 (211). С. 33—35.

22. Юрасова О.В., Гасанов А.А., Харламова Т.А., Василенко С.А. Технология извлечения оксида церия (IV) из концентратов редкоземельных металлов с использованием методов электрохимического окисления и экстракции. Цветные металлы. 2016. No. 3. С. 42—49.


Рецензия

Для цитирования:


Юрасова О.В., Самиева Д.А., Кошель Е.С., Карпов Ю.А. ПОЛУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВЫСОКОЧИСТЫХ ОКСИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ КРИСТАЛЛОВ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ МЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya. 2022;28(1):27-38. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-1-27-38

For citation:


Yurasova O.V., Samieva D.A., Koshel E.S., Karpov Y.A. Production and quality control of high-purity rare-earth metal oxides for scintillator crystals of medical detection systems. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2022;28(1):27-38. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-1-27-38

Просмотров: 364


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)