熔盐/液态金属还原萃取稀土及Al-Gd合金阳极溶解

摘要

乏燃料后处理是充分利用铀资源，保障核能可持续发展，保护环境的关键技术之一，通过乏燃料后处理，可以显著减少放射性废物体积和毒性。其中熔盐液态金属的还原萃取和电解精炼被认为是有前途的干法后处理技术。因此，本文采用熔盐/液态金属还原萃取法和电解精炼法进行稀土元素的分离。在CaF2-LiF熔液体系中分别以液态金属Pb-Li、Bi-Li和Al-Li作为还原萃取剂，研究还原萃取熔盐中的稀土元素;同时在KCl-LiCl熔盐中研究了Al-Gd合金的电解精炼。具体研究内容如下:
　　1.在1123K的温度下，在CaF2-LiF熔盐体系中分别以液态金属(Pb-Li、Bi-Li和Al-Li)还原萃取稀土(Sm，Eu，Ce)。首先采用方波伏安法测定还原峰电流与稀土离子浓度的关系，绘制标准工作曲线;然后分别研究了Sm、Eu、Ce在CaF2-LiF熔盐体系中，以不同萃取剂进行还原萃取过程，并利用标准工作曲线检测了在氟化物熔融盐LiF-CaF2-RE3+/液态金属还原萃取RE3+(Sm，Eu，Ce)离子过程中，稀土离子浓度随时间的变化;并研究了不同萃取剂对还原萃取过程的影响，计算了萃取不同稀土的萃取率和萃取速率。
　　2.在873K温度下，以Al-Gd合金为工作电极，在KCl-LiCl熔盐中采用循环伏安法、方波伏安法、阳极极化曲线法、塔菲尔曲线研究了合金的阳极溶解过程。通过不同时间的循环伏安曲线和方波伏安曲线确定不同成分的合金的溶解电位和溶解程度。利用极化曲线确定腐蚀电位及腐蚀行为。通过不同温度的塔菲尔曲线计算交换电流密度。探讨了阳极电位、不同溶解时间对阳极溶解的影响。利用XRD和SEM对不同条件下阳极溶解后的合金进行表征。着重分析了铝钆合金的阳极溶解过程。
　　3.研究了Al-Gd合金的电解精炼，在不同的电解条件下，如不同电流强度下、不同电解时间或不同工作电极下等条件下，电化学提取铝，讨论不同电解条件下对Al-Gd合金电解精炼的影响，计算电化学提取过程的电流效率。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1引言

1．2乏燃料后处理

1．2．1概述

1．2．2乏燃料简介

1．2．3熔盐／液态金属还原萃取

1．2．4电解精炼

1．3干法后处理研究现状

1．4本文研究意义和内容

1．4．1研究意义

1．4．2研究内容

第2章实验部分

2．1实验试剂和仪器

2．2实验装置

2．3实验方法

2．3样品的表征

2．4本章小结

第3章CaF2-LiF-REF3熔盐／液态金属还原萃取

3．1引言

3．2萃取剂的制备及标准浓度曲线

3．2．1萃取剂的制备

3．2．2标准工作曲线

3．3 LiF-CaF2-REF3熔融盐／液态Bi-Li还原萃取稀土过程

3．3．2 LiF-CaF2-EuF3熔融盐／液态Bi-Li还原萃取

3．3．3 LiF-CaF2-CeF3熔融盐／液态Bi-Li还原萃取

3．4 LiF-CaF2-REF3熔融盐／液态Al-Li还原萃取稀土离子的过程

3．4．1 LiF-CaF2-SmF3熔融盐／液态Al-Li还原萃取

3．4．2 LiF-CaF2-EuF3熔融盐／液态Al-Li还原萃取

3．4．3 LiF-CaF2-CeF3熔融盐／液态Al-Li还原萃取

3．5 LiF-CaF2-REF3熔融盐／液态Pb-Li还原萃取稀土离子的过程

3．5．2 LiF-CaF2-EuF3熔融盐／液态Pb-Li还原萃取

3．5．3 LiF-CaF2-CeF3熔融盐／液态Pb-Li还原萃取

3．6液态金属萃取剂的比较分析

3．7本章小结

第4章Al-Gd合金的阳极溶解

4．1引言

4．2合金阳极溶解的研究

4．2．1循环伏安法

4．2．2方波伏安法

4．2．3极化曲线

4．3恒电流电解合金阳极溶解的物性表征

4．3．1 X射线衍射图谱分析

4．3．1电子扫描电镜分析

4．4本章小结

第5章Al-Gd合金的电解精炼

5．1引言

5．2电解精炼

5．2．1不同电流强度下的电解精炼

5．2．2不同电解时间下的电解精炼

5．2．3不同对电极的电解精炼

5．3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢