稀土元素Gd的電解提取及其合金形成機(jī)理研究.pdf

1、隨著核能的廣泛應(yīng)用，乏燃料的處理已經(jīng)成為制約核能可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。熔鹽具有耐輻照、耐高溫、低中子吸收截面以及對(duì)乏燃料溶解能力強(qiáng)的特性，故熔鹽電解法是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的乏燃料后處理技術(shù)，通過(guò)電解精煉和共沉積方法，可將鑭系元素分離。本論文在LiCl–KCl熔鹽體系中研究 GdCl3的電化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算求得在活性陰極 Al和Mg的去極化值和提取率，通過(guò)在活性陰極電解提取來(lái)評(píng)估實(shí)際提取率，以期為鑭系元素分離找到一個(gè)有效方法。

2、>　　本論文首先在LiCl–KCl熔鹽體系中研究GdCl3在Mo和Al電極上的電化學(xué)行為，利用循環(huán)伏安、方波伏安、開(kāi)路計(jì)時(shí)電位和極化曲線等方法對(duì)Gd(III)電化學(xué)還原機(jī)理進(jìn)行了研究。計(jì)算Gd(III)/Gd(0)體系在不同溫度范圍的平衡電極電位，表觀電極電位和活度系數(shù)。結(jié)合極化曲線求得去極化值，并通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，求得773 K時(shí)理論提取率。以 Al為工作電極通過(guò)恒電位電解提取 Gd，計(jì)算得到實(shí)際提取率η=94.1％，XRD結(jié)果表明電解

3、提取產(chǎn)物中含有Al3Gd合金。
　　本論文的第二部分，在LiCl–KCl–AlCl3–GdCl3熔鹽體系中，研究 Al(III)和Gd(III)的共電沉積機(jī)理。循環(huán)伏安、方波伏安、開(kāi)路計(jì)時(shí)電位和計(jì)時(shí)電位等電化學(xué)測(cè)試曲線表明，Al和Gd在–1.39和–1.46 V能形成兩種Al–Gd金屬間化合物。通過(guò)恒電流電解提取稀土元素Gd，測(cè)試表明電解產(chǎn)物含有不同金屬相Al2Gd和Al2Gd3。隨著AlCl3的濃度的改變，出現(xiàn)合金相的轉(zhuǎn)變，因此

4、可以通過(guò)控制 AlCl3的濃度來(lái)制備含不同合金相的Al–Li–Gd合金。
　　本論文的第三部分，研究了GdCl3在LiCl–KCl熔鹽體系中在Mg電極上的電化學(xué)行為，計(jì)算了GdCl3在LiCl–KCl熔鹽體系中的活度系數(shù)。結(jié)合極化曲線求得去極化值，并通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，求得773 K時(shí)理論提取率。在773 K時(shí)，在LiCl–KCl–GdCl3體系中，以 Mg為工作電極通過(guò)恒電位電解提取 Gd，計(jì)算得到實(shí)際提取率η=97.9%，并通過(guò)恒