發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 22:51

【摘要】：隨著乏燃料干法后處理技術(shù)不斷深入的研究,熔鹽凈化的重要性日益凸顯出來(lái)。針對(duì)廢熔鹽中稀土離子的去除以及熔鹽中離子濃度快速檢測(cè)的困難性的問(wèn)題,本工作采用沉淀法對(duì)熔鹽進(jìn)行凈化,并采用電化學(xué)方法檢測(cè)熔鹽中的稀土離子濃度。研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先在LiCl-KCl熔鹽體系中采用電化學(xué)方法如循環(huán)伏安、方波伏安、計(jì)時(shí)電位和開(kāi)路計(jì)時(shí)電位等對(duì)Dy(Ⅲ)進(jìn)行定性分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了在掃速低于100 mV s-1時(shí),Dy(Ⅲ)在鎢電極上的氧化還原過(guò)程是可逆的,并且受擴(kuò)散控制,并通過(guò)Berzins-Delahay方程計(jì)算了 Dy(Ⅲ)在熔鹽中的擴(kuò)散系數(shù)。研究了 Dy(Ⅲ)在鎢電極上的方波伏安曲線,確定了 Dy(Ⅲ)在鎢電極上的還原是一步三電子轉(zhuǎn)移過(guò)程Dy(Ⅲ)+3e(?)Dy。此外,定量分析了熔鹽中的Dy(Ⅲ),研究了 400 ℃-550 ℃下Dy(Ⅲ)濃度與方波伏安峰值電流密度的關(guān)系,并繪制出Dy(Ⅲ)濃度與方波伏安峰值電流密度變化的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,用于快速檢測(cè)熔鹽中稀土 Dy(Ⅲ)離子的濃度,并且給出了標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的檢測(cè)范圍。當(dāng)溫度升高時(shí),標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的檢測(cè)范圍會(huì)變大。(2)為了去除廢熔鹽中的稀土離子,使廢熔鹽得以循環(huán)利用,分別用無(wú)水硅酸鉀和無(wú)水磷酸鈉作為Dy(Ⅲ)的沉淀劑來(lái)凈化熔鹽,并在400 ℃-550 ℃采用方波伏安法實(shí)時(shí)檢測(cè)熔鹽中Dy(Ⅲ)濃度的變化。隨著沉淀劑的加入,方波伏安圖Dy(Ⅲ)的峰值電流電流密度逐漸降低。研究發(fā)現(xiàn)隨著無(wú)水磷酸鈉的加入,方波伏安峰值電流密度的變化程度比無(wú)水硅酸鉀加入時(shí)更明顯。而且,方波伏安的峰電流密度和磷酸鈉的加入量成線性關(guān)系�？梢詫�(shí)現(xiàn)電化學(xué)在線檢測(cè)稀土離子和磷酸鈉在熔鹽中沉淀反應(yīng)。然而以無(wú)水硅酸鉀為沉淀劑進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)規(guī)律性。以無(wú)水磷酸鈉為沉淀劑凈化熔鹽過(guò)程中產(chǎn)生了淡黃色沉淀,經(jīng)過(guò)過(guò)濾,干燥的步驟,然后用X射線衍射法表征,沉淀物為DyP04。沉淀反應(yīng)的方程式為:P043-+Dy3+=DyP04↓。采用無(wú)水磷酸鈉做沉淀法凈化熔鹽,其凈化率可以達(dá)到99%以上。(3)初步探討了在實(shí)驗(yàn)室的條件下對(duì)包含稀土等裂變產(chǎn)物的玻璃化的工藝條件,對(duì)熔鹽電解過(guò)程后凈化回收熔鹽過(guò)程中產(chǎn)生的廢物進(jìn)行了妥善處理。玻璃化的工藝路線為取鹽-過(guò)濾-加入氧化鋁、硼砂進(jìn)行研磨-高溫熔制-程序降溫。對(duì)得到的玻璃產(chǎn)物進(jìn)行浸出試驗(yàn),浸出試驗(yàn)表明玻璃產(chǎn)物中各金屬組分的浸出率都在千分之一以內(nèi),所以將玻璃進(jìn)行地質(zhì)處置時(shí)玻璃產(chǎn)物中的有害金屬組分不會(huì)溶出而污染自然環(huán)境。
【圖文】：

２．２實(shí)驗(yàn)裝置逡逑２．２．１實(shí)驗(yàn)裝置逡逑如圖２．１所示，，沉淀反應(yīng)的場(chǎng)所為一個(gè)直徑６ｃｍ的坩堝（容量約為１５０ｍｌ）。在實(shí)驗(yàn)逡逑過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)時(shí)將剛玉坩堝置于剛玉套筒中。這樣可以減少在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量時(shí)實(shí)驗(yàn)中逡逑產(chǎn)生的氯氣可能會(huì)使熔鹽發(fā)生滲漏對(duì)爐膛造成腐蝕，同時(shí)也可以阻止外界空氣及雜質(zhì)進(jìn)逡逑入到熔鹽中，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不利影響，工作電極和輔助電極分別使用剛玉管與石英管保護(hù)。逡逑為了防止沉淀時(shí)稀土與氧氣接觸而發(fā)生變質(zhì)，實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在氬氣保護(hù)的環(huán)境及手套箱中進(jìn)逡逑行。逡逑１２逡逑

循環(huán)伏安是一種電化學(xué)暫態(tài)技術(shù)，循環(huán)伏安進(jìn)行線性掃描，當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間后，將逡逑掃描的方向轉(zhuǎn)換。所加的掃描電勢(shì)為三角波。可以用來(lái)判斷電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。逡逑圖３．１代表的是ＬｉＣｌ－ＫＣｌ（３８邋ｇ：４５邋ｇ）熔鹽體系中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１．６％的Ｄｙ（ＩＩＩ）前逡逑后的循環(huán)伏安曲線，掃描速度為１００邋ｍＶ邋ｓ＇溫度為５００邋°Ｃ，電極為鎢絲。圖中虛虛線逡逑代表ＬｉＣｌ－ＫＣｌ體系的循環(huán)伏安曲線，實(shí)線代表ＬｉＣｌ－ＫＣｌ－（ｌ．６邋ｗｔ．邋％）ＤｙＣｌ３熔鹽體系的循逡逑環(huán)伏安曲線。逡逑１－５邐７—逡逑…ｒ逡逑０．５邋－邐／邋：逡逑＾邋／邋：邋Ｂ＇逡逑§邋０．０邋－邋邐—逡逑－／逡逑－１．０邋－邐／邋Ａ逡逑＿邋Ｊ邋＾邋邐（邐｜邐ｊ邐｜邐｜邐｜邐｜邐｜邐｜邐｜邐）邐｜邐（邐逡逑＇－３．０邐－２．５邐－２．０邐－１．５邐－１．０邐－０．５邐０．０邐０．５逡逑Ｅｒｖｘｓ邋Ａｇ／ＡｇＣｌ逡逑圖３．１邋５００邋°Ｃ下ＬｉＣｌ－ＫＣｌ熔鹽體系中以惰性電極鎢為工作電極（Ｓ＝０．３２２邋ｃｍ２）加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１．６％逡逑的ＤｙＣｌ３前后的循環(huán)伏安曲線。虛線代表ＬｉＣｌ－ＫＣｌ體系的循環(huán)伏安曲線，實(shí)線代表ＬｉＣｌ－ＫＣｌ－（１．６逡逑ｗｔ．邋％）ＤｙＣｌ３館鹽體系的循環(huán)伏安曲線，掃描速率：１００ｍＶｓ＿１逡逑從圖中可以看出：虛線上只有一對(duì)還原峰和氧化峰Ａ／Ａ＇，其析出電位為－２．４邋Ｖ，代逡逑表的是：逡逑Ｌｉ（Ｉ）＋ｅ＾Ｌｉ逡逑實(shí)線中除了還原氧化峰Ａ／Ａ１，還出現(xiàn)了一對(duì)還原氧化峰Ｂ／Ｂ’，還原峰電位為－２．０５逡逑Ｖ左右
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL24;O657.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621362