【摘要】：熔鹽電解精煉法回收錒系元素一直是近年來處理乏燃料的重要手段,本文采用鈰鎵合金為模擬料,開展了在NaCl-KCl-CeC13熔鹽體系中的電解精煉法純化過程及相關(guān)基礎(chǔ)研究。首先,開展了鈰的熔鹽氯化實驗,實驗研究表明,呈液態(tài)的金屬鈰是能夠與HC1快速發(fā)生反應(yīng)的,且該反應(yīng)可定量地進行,說明用HCl氯化法向熔鹽中引入CeC13的方法是可行的。研究中發(fā)現(xiàn),在HC1的通入速率超過一定值后,在尾氣中會檢測到有未反應(yīng)的HC1排出,說明在該過程中控制HC1的通入速度與通入量十分重要,必須保證HC1氣體與金屬的充分接觸。然后,綜合采用循環(huán)伏安法、方波伏安法和斷電流法研究了 NaCl-KCl熔鹽體系中鈰離子和鎵離子的陰極還原過程。研究結(jié)果表明,在NaCl-KCl熔鹽體系中,Ce3+在鉬電極上發(fā)生一步三電子轉(zhuǎn)移的可逆電化學還原過程,反應(yīng)受擴散控制,1123K時的擴散系數(shù)為0.12 ×10-5 cm2·s-1,其表觀還原電位隨溫度的變化關(guān)系為Eo'=-2.535 +5.458×10-4T(V);Ga3+在鉬電極上發(fā)生分步還原過程,即Ga3+ + 2e → Ga+和Ga++ →Ga,兩步反應(yīng)均為受擴散控制的可逆過程,Ga3+在1123K下的擴散系數(shù)為0.16×10-5 cm2·s-1,兩步反應(yīng)的表觀還原電位隨溫度的變化關(guān)系分別為Eot2c=-0.732 +5.40×10-4T(Ⅴ)和Eo'3c=-2.129+1.21 ×10-3T(V)。最后,熔鹽電解精煉法純化鈰的實驗研究表明,在NaCl-KCl-CeCl3熔鹽體系中,在CeC13含量為30 wt%,電解溫度為850-900℃,電流密度為6-9 A/cm2的條件下,對Ce-Ga(10wt%)合金進行熔鹽電解精煉,鈰的平均直收率為64.3%,平均陰極電流效率約為63.5%。所得金屬鈰產(chǎn)品的純度達99.9%,對鎵的分離系數(shù)達104,主要的金屬雜質(zhì)為鋁、鈉和鉬。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL24
【圖文】：

作用轉(zhuǎn)變成了氯化物。用多級逆流萃取技術(shù)對前面的氯化物蒸汽進行處理，降低蒸汽中逡逑鑭系元素的濃度。逡逑日本與美國合作開展了金屬乏燃料電解精煉的研究，圖１．１Ｗ是日本金屬乏燃料電解逡逑精煉示意圖。乏燃料被切成小塊狀投入陽極金屬籃中，沉浸到ＬｉＣｌ－ＫＣｌ共晶熔鹽電解逡逑５００’Ｃ，Ａｒ氣氣氛逡逑０邋＠邋０逡逑丨固蝴極陽極ｇ邐甲態(tài)ｄ陰極逡逑Ｉ邋｜邋Ｕ邐／邋Ｕ．邋Ｐｕ，：Ａ邋／逡逑ｉｊｊ邋幽邋＼＾＼＿ｉ逡逑q卻パ危椋茫桑耍茫保濉瘟馴洳鎵義稀鰣澹懾義希殄澹茫溴宄劐義賢跡保餃氈窘鶚羧堊蔚緗庠磽煎義現(xiàn)手�，乏葎┈F(xiàn)屑負跛械娘瓜翟胤⑸艏從Γ然錚Щ钚員冉細叩膩義霞罱鶚�、煎{兩鶚艉拖⊥兩鶚粢脖蛔然锝肴堊沃小Ｍü刂蒲艏縹�，比铀辶x瞎籩氐鈉淥蝗芙鶚簦ㄈ珙詈皖俚齲┏寥氳緗獬氐撞康囊禾鶚簦茫渲小５緗夤逃玫攪隋義狹礁鲆跫�，一个事N跫�，一个是液态Ｃｄ阴极，由又兯离讚砟沉积悼~槐繞淥縵島惋瑰義希插義

本文編號：2742036