Тема: ХЛОРИРОВАНИЕ ОКСИДОВ И ОБРАЗОВАНИЕ ФОСФАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В РАСПЛАВАХ НА ОСНОВЕ 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl, NaCl-2CsCl
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Глава 1. Литературный обзор 14
1.1 Спектроскопическое исследование ионно-координационного
состояния РЗЭ в солевых расплавах 18
1.2 Хлорирование оксидов редкоземельных элементов 21
1.3 Образование фосфатов переходных металлов в расплавах
хлоридов щелочных металлов 23
Глава 2. Экспериментальная часть 27
2.1 Подготовка исходных веществ 27
2.2 Измерение электронных спектров поглощения солевых
расплавов 28
2.3 Хлорирование оксидов РЗЭ в солевых расплавах 32
2.4 Осаждение фосфатов РЗЭ из хлоридных расплавов 34
2.5 Определение концентрации РЗЭ в пробах электролитов и
фосфатов 35
2.6 Рентгенофазовый анализ фосфатов 36
2.7 Измерение колебательных спектров (ИК и КРС) 36
Глава 3. Электронные спектры поглощения ионов РЗЭ в расплавах на основе ШС1-КС1. №С1-2СзС1 38
Глава 4. Хлорирование оксидов РЗЭ в расплавах хлоридов щелочных металлов 58
4.1 Хлорирование оксидов РЗЭ хлороводородом в расплавах на
основе 3Г1С1-2КС1, ЫаС1-КС1 и ЫаС1-2СзС1 58
4.2 Хлорирование оксидов РЗЭ хлором в расплавах на основе
3Г1С1-2КС1, ЫаС1-КС1 и ЫаС1-2СзС1 73
4.3 Выводы к главе 4 77
Глава 5. Осаждение фосфатов РЗЭ из хлоридных расплавов
5.1 Расплавы на основе эвтектической смеси 3Г1С1-2КС1 79
5.2 Расплавы на основе эквимольной смеси ЫаС1-КС1 93
5.3 Расплавы на основе эвтектической смеси ЫаС1-2СзС1 107
5.4 Имитация осаждения суммы РЗЭ, имитирующей их
относительное содержание в ОЯТ 126
5.5 Выводы к главе 5 127
Заключение 130
Список сокращений и условных обозначений 135
Список литературы 136
📖 Введение
Синтез неорганических материалов в среде расплавленных солей обладает рядом преимуществ по сравнению с другими обычно используемыми методами. Исходные материалы, применяемые в твердофазном синтезе, зачастую дороги и обладают высокой гигроскопичностью, высокие температуры приводят к агломерации конечного продукта. Продукты, образующиеся при использовании золь-гель процесса зачастую неоднородны по фазовому составу, для конечной прокалки продукта требуются высокие температуры. При пламенном синтезе исходные материалы и продукты реакций часто разлагаются. Синтез в расплавленных солевых средах обычно приводит к образованию индивидуальных фаз и частиц сферической морфологии, размеры частиц можно регулировать в зависимости от условий проведения процесса.
Метод хлорирования оксидов металлов в расплавах нашёл довольно широкое применение как для растворения оксидных материалов (например, облучённого керамического ядерного топлива), так и для приготовления хлоридных расплавов, содержащих ионы интересующих металлов. Принимая во внимание высокую стоимость хлоридов РЗЭ и их склонность к гидролизу приготовление рабочих электролитов для получения металлических РЗЭ или их рафинирования целесообразно проводить непосредственным хлорированием оксидов (как относительно дешёвого сырья) в солевых расплавах.
Важную роль солевые расплавы играют при реализации неводных пирохимических методов переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В настоящее время промышленная переработка ОЯТ осуществляется с помощью экстракционных процессов. Одновременно с этим, как в России, так и за рубежом (во Франции, Японии, Корее, Великобритании, США) ведутся работы по созданию альтернативных неводных технологий, в том числе и использующих солевые расплавы в качестве рабочих сред. Только использование солевых электролитов, обладающих ценными физико-химическими свойствами (высокой электропроводностью, сравнительно низкими плотностью и вязкостью, относительно низкой упругостью паров, чрезвычайно высокой радиационной стойкостью), и в которых отсутствуют замедлители нейтронов, позволяет реализовать по-настоящему короткозамкнутый ядерный топливный цикл.
Одна из предложенных технологических схем переработки оксидного топлива, разработанная в АО «ГНЦ НИИАР» (г. Димитровград), предполагает растворение ОЯТ посредством хлорирования в расплаве, выделение электроположительных продуктов деления с последующим раздельным либо совместным выделением диоксидов плутония и урана. После извлечения И и Ри в расплаве остаются электроотрицательные продукты деления, включающие изотопы таких элементов как цезий, стронций, барий, РЗЭ (иттрия, лантана и лантаноидов до диспрозия). Одним из возможных методов очистки расплава от редкоземельных ПД является осаждение их в виде фосфатов. Фосфаты РЗЭ, имеющие очень малую растворимость, как в хлоридных расплавах, так и в водных средах, представляют удобную форму для остекловывания ядерных отходов с целью последующего длительного хранения или захоронения.
Таким образом, в настоящее время в рамках создания технологии замкнутого ядерного топливного цикла задача переработки ОЯТ и, в частности, создание технологии очистки расплава методом фосфатного осаждения, является достаточно актуальной. Для практической реализации технологии необходима достоверная информация о поведении ионов РЗЭ в расплавах хлоридов щелочных металлов.
Данная работа направлена на решение актуальной на сегодняшний день проблемы оптимизации отдельных этапов пирохимической технологии переработки ОЯТ и посвящена изучению поведения редкоземельных элементов на стадиях растворения оксидов РЗЭ методами хлорирования и очистки хлоридных расплавов от РЗЭ методом фосфатного осаждения в расплавах на основе смесей хлоридов щелочных металлов, имеющих технологическое значение (эвтектических смесях 3Ь1С1-2КС1 и ИаС1-2СзС1 и эквимольной смеси ЫаС1-КС1).
Диссертационная работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (соглашение о предоставлении субсидии от 29.09.2014 г. № 14.581.21.0002, уникальный идентификатор соглашения КТМБТ158114Х0002); ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт 14.740.11.0387); базовой части государственных заданий Минобрнауки РФ высшим учебным заведениям в сфере научной деятельности (темы Н.976.42Б.007/12 и Н.976.42Г.041/14).
Степень разработанности темы исследования. Одним из способов контроля процессов, протекающих в среде расплавленных солей, в том числе с участием РЗЭ, является электронная спектроскопия поглощения. В настоящее время, однако, систематически исследованы ЭСП ионов РЗЭ только в расплавах на основе эвтектической смеси хлоридов лития и калия. Сведения для остальных технологически важных электролитов (эвтектической смеси хлоридов натрия и цезия и эквимольной смеси хлоридов натрия и калия) носят отрывочный характер, имеющиеся данные ограничиваются наиболее распространёнными элементами, неодимом и празеодимом.
В открытой литературе имеются только отрывочные сведения о хлорировании оксидов РЗЭ в солевых расплавах. Выполненные работы имеют, в основном, препаративный характер и не ставили целью выявление каких-либо закономерностей процесса.
Процессы образования фосфатов РЗЭ в основном были исследованы на примере расплавов на основе индивидуальных хлоридов натрия или калия при высоких температурах. В технологических процессах для снижения рабочих температур наиболее перспективно использование смесей хлоридов щелочных металлов эвтектического состава (таких как 3В1С1-2КС1 и ИаС1-2СзС1) или иных легкоплавких смесей (например, эквимольной смеси ИаС1-КС1). Имеющиеся данные об образовании фосфатов РЗЭ в указанных системах носят отрывочный характер.
Таким образом, всестороннее исследование процессов с участием РЗЭ в хлоридных расплавах, а также свойств соединений РЗЭ в данных средах, представляет научный интерес и имеет практическое значение для разработки и оптимизации технологических операций пирохимической переработки ОЯТ в короткозамкнутом ядерном топливном цикле.
Целью настоящей работы явилось получение данных об ионно-координационном состоянии РЗЭ в солевых расплавах на основе смесей хлоридов щелочных металлов, установление закономерностей протекания процессов хлорирования оксидов РЗЭ и осаждения фосфатов РЗЭ в среде хлоридных расплавов, имеющих технологическое значение.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Провести регистрацию электронных спектров поглощения ионов редкоземельных элементов в расплавах на основе ИаС1-КС1 и №С1 2СТС1 в ближней УФ, видимой и ближней ИК областях спектра; выполнить анализ полученных зависимостей; провести отнесение полос и определить энергии электронных переходов; рассчитать коэффициенты экстинкции и определить коэффициенты молярного поглощения; установить возможность использования метода высокотемпературной электронной спектроскопии поглощения для контроля процессов с участием РЗЭ, протекающих в среде хлоридных расплавов.
2. Определить влияние основных экспериментальных параметров (температуры, соотношения массы загружаемого оксида к объему расплава, природы хлорирующего агента, продолжительности) на протекание процесса хлорирования оксидов РЗЭ в солевых расплавах на основе смесей хлоридов щелочных металлов 3ЫС1-2КС1, ЫаС1-КС1, ЫаС1-2СзС1 в интервале температур 450-750 °С.
3. Определить влияние основных экспериментальных параметров (температуры, природы и избытка фосфата-осадителя, продолжительности) на процесс осаждения фосфатов редкоземельных элементов из расплавов на основе 3Ь1С1-2КС1, ЫаС1-КС1, ЫаС1-2СзС1; определить условия, необходимы для очистки солевых хлоридных электролитов от РЗЭ методом фосфатного осаждения в интервале температур 450-750 °С.
4. Определить состав и структуру фосфатов РЗЭ, образующихся в расплавах на основе смесей хлоридов щелочных металлов 3ЫС1-2КС1, ЫаС1- КС1, КаС1-2СзС1.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- Впервые получены систематические данные об электронных спектрах поглощения ионов РЗЭ(111) в расплавах на основе эвтектической смеси хлоридов натрия и цезия и эквимольной смеси хлоридов натрия и калия в широком интервале длин волн (200-1600 нм), выполнено отнесение и определены энергии электронных переходов, рассчитаны величины коэффициентов экстинкции во всём исследованном спектральном диапазоне.
- Установлены закономерности протекания процессов хлорирования
оксидов РЗЭ в расплавах 3ЫС1-2КС1, №С1 КС1 и КаС1-2СзС1 хлором и хлористым водородом.
- Установлены закономерности протекания процессов образования фосфатов РЗЭ в среде хлоридных расплавов, влияние основных параметров процесса (температуры, природы и избытка фосфата-осадителя) на полноту реакции.
- Впервые установлен химический и фазовый состав фосфатов иттрия, лантана и всех лантаноидов (за исключением прометия), образующихся при осаждении из расплавов на основе 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl и NaCl-2CsCl.
- Установлено влияние катионного состава соли-растворителя на химический и фазовый состав фосфатов РЗЭ, образующихся в среде солевых хлоридных расплавов.
Теоретическая и практическая значимость. Данные об электронных спектров поглощения ионов РЗЭ, энергиях переходов, величинах коэффициентов экстинкции, полученные в представленной работе, имеют самостоятельное значение в качестве справочных величин. Установленное влияние катионного состава хлоридного расплава на состав и структуру образующихся фосфатов РЗЭ способствует разработке методов синтеза неорганических материалов необходимого состава в среде солевых расплавов. Результаты исследований процессов хлорирования оксидов РЗЭ и осаждения фосфатов РЗЭ в расплавах на основе смесей хлоридов щелочных металлов будут востребованы при разработке и оптимизации процессов получения хлоридных электролитов, содержащих РЗЭ, синтеза фосфатов РЗЭ, а также пирохимической переработки отработавшего ядерного топлива, в частности стадии растворения топлива методом хлорирования в расплавах и стадии очистки технологических электролитов от редкоземельных продуктов деления и подготовки данной группы продуктов деления к захоронению.
Методология и методы исследования. Ионно-координационное состояние РЗЭ в хлоридных расплавах исследовали методом высокотемпературной электронной спектроскопии поглощения, реализованного с помощью оригинальной установки, собранной на базе современных быстродействующих оптоволоконных спектрометров Ocean Optics SD2000, Avantes AvaSpec-2048FT-2-SPU и Avantes AvaSpec-NIR256-1.7. Этот же метод был использован для контроля процессов с участием РЗЭ, протекающих в среде расплавленных солей, изучении кинетических закономерностей. Интерпретацию спектров поглощения ионов РЗЭ проводили с привлечением современных представлений о комплексообразовании в солевых расплавах. Для определения содержания РЗЭ в пробах электролитов и фосфатов использовали метод спектрофотометрии. Определение фазового состава фосфатов РЗЭ выполняли на рентгеновском дифрактометре PANanalitical X’PERT PRO MPD. В качестве дополнительного независимого метода исследования фосфатов была использована колебательная спектроскопия. Инфракрасные спектры и спектры комбинационного рассеяния света образцов фосфатов регистрировали с помощью ИК-Фурье спектрометра Vertes 70 фирмы Bruker, оснащённого приставкой Ram II.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты анализа электронных спектров поглощения ионов РЗЭ(111) в расплавах на основе эквимольной смеси NaCl-KCl при 750 ОС и эвтектической смеси NaCl-2CsCl при 550 ОС.
2. Результаты исследования процессов хлорирования оксидов РЗЭ хлором и хлороводородом в расплавах на основе 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl при температурах 400-750 ОС, и хлороводородом в расплаве на основе NaCl-2CsCl при температурах 550-850 ОС.
3. Результаты исследования процессов осаждения фосфатов РЗЭ из расплавов на основе смесей хлоридов щелочных металлов, перспективных для использования в пирохимических технологиях переработки отработавшего ядерного топлива: 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl и NaCl-2CsCl при 400-750 ОС.
4. Результаты определения влияния природы соли-растворителя на состав и структуру фосфатов РЗЭ, образующихся в расплавах а основе смесей хлоридов щелочных металлов.
Личный вклад автора заключается в выборе теоретических и экспериментальных методов решения поставленных задач, планировании и проведении экспериментальных исследований, получении экспериментальных данных. Постановка целей и задач исследования, анализ и интерпретация полученных данных были выполнены совместно с научным руководителем к.х.н., доцентом В.А. Волковичем. Подготовка к публикации докладов и статей была осуществлена при участии соавторов, указанных в работах.
Степень достоверности результатов. Экспериментальная часть работы была выполнена на современной оборудовании. Полученные в работе электронные спектры поглощения (ЭСП) ионов РЗЭ в расплавах NaCl-2CsCl и NaCl-KCl согласуются с имеющимися в литературе данными для расплава 3LiCl-2KCl. Интерпретация ЭСП проведена в соответствии с современными квантово-химическими представлениями в области спектроскопии f-элементов, и не противоречит имеющимся результатам, полученным с помощью колебательной спектроскопии и рентгеновской спектроскопии поглощения. Закономерности процессов хлорирования оксидов РЗЭ в хлоридных расплавах согласуются с опубликованными экспериментальными данными по хлорированию в среде расплавленных солей и не противоречат современным научным представлениям о свойствах ионных расплавов. Выявленные закономерности образования фосфатов РЗЭ в расплавах 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl и NaCl-2CsCl согласуются с имеющимися в литературе отрывочными результатами для расплавов индивидуальных хлоридов щелочных металлов (NaCl и KCl) и эвтектической смеси 3LiCl-2KCl. Для всех экспериментально полученных результатов показана хорошая воспроизводимость. Результаты химического анализа образцов согласуются с данными рентгенофазового анализа.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены и обсуждены на следующих конференциях: XIII и XV Российской конференциях по физической химии и электрохимии расплавленных и твёрдых электролитов (Екатеринбург, 2004 и Нальчик, 2010); 7-ом и 9-ом Международных симпозиумах по химии и технологии расплавленных солей MS- 7 и MS-9 (Тулуза, Франция, 2005 и Трондхейм, Норвегия, 2011); Первом Российском научном форуме «Демидовские чтения» (Екатеринбург, 2006); XV и XVIII Международных симпозиумах по расплавленным солям и ионным жидкостям (Канкун, Мексика, 2006 и Гонолулу, США, 2012); Международной конференции по химической технологии ХТ’07 (Москва, 2007); VI отраслевой научно-практической конференции молодых специалистов и аспирантов «Молодёжь ЯТЦ: наука, производство, экологическая безопасность» (Железногорск, 2011); XXI Российской молодёжной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2011); XXIV конференции по расплавленным солям и ионным жидкостям EUCHEM- 2012 (Кельтик Манор, Великобритания, 2012); V Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов атомной отрасли «Команда-2013» (Санкт-Петербург, 2013); III Международной молодежной научной конференции «Физика, технологии, инновации» ФТИ-2016 (Екатеринбург, 2016).
Публикации. Основное содержание работы представлено в 24 печатных работах, в том числе в 11 статьях (включая 3 статьи в российских рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, 4 статьи в международных научных изданиях, реферируемых в библиографических базах данных Scopus, Web of Science, Chemical Abstracts и 4 статьи в прочих научных изданиях), одной главе в коллективной монографии (реферируемой в библиографической базе данных Scopus), тезисах 12 докладов на российских и международных научных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка сокращений и обозначений, списка цитируемой литературы, состоящего из 194 источников. Материалы работы изложены на 158 листах, включая 58 рисунков и 14 таблиц.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России, соглашение о предоставлении субсидии от 29.09.2014 г. № 14.581.21.0002 (уникальный идентификатор соглашения РБМЕР158114Х0002), в рамках ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы”.
✅ Заключение
Для всех комплексных ионов рассчитаны коэффициенты экстинкции. Установлено, что уменьшение среднего радиуса катиона соли-растворителя приводит к увеличению коэффициентов экстинкции, что, вероятно, является следствием увеличения искажения октаэдрической симметрии комплексных ионов РЗЭа63- . На примере ионов неодима рассмотрено влияние температуры на ЭСП. Показано, что с ростом температуры величина коэффициентов экстинкции снижается, что можно объяснить увеличением заселённости возбуждённых электронных уровней. Показано, что для растворов ионов РЗЭ(111) в расплавах хлоридов щелочных металлов выполняется закон Бугера-Ламберта- Бера. Установлена возможность использования электронной спектроскопии поглощения для идентификации ионов РЗЭ (кроме Y, La, Ce, Lu) и для контроля процессов с участие РЗЭ, протекающих в данных средах.
Методом высокотемпературной электронной спектроскопии поглощения проведены систематические исследования процессов хлорирования оксидов РЗЭ хлором и хлороводородом в расплавах на основе 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl при температурах 400-750 ОС, а также хлороводородом в расплаве на основе NaCl- 2CsCl при температурах 550-850 ОС. Рассмотрено влияние температуры, природы оксида РЗЭ и хлорирующего агента на процесс хлорирования.
Полученные результаты позволяют предположить, что взаимодействие оксидов идёт с растворённым в расплаве хлорирующим агентом. Установлено, что скорость хлорирования газообразным HCl выше, чем С12, вследствие более высоких растворимости и коэффициента диффузии HC1 в расплавах на основе хлоридов щелочных металлов. Также установлено, что скорость хлорирования РЗЭ зависит от температуры и исходного соотношения оксида/расплав. Определены средние и удельные скорости хлорирования оксидов РЗЭ. В зависимости от природы РЗЭ для завершения процесса хлорирования требуется от 1 до 3 часов. Эффективность процесса хлорирования РЗЭ в расплаве NaCl- 2CsC1 выше, чем в расплавах 3L1C1-2KC1 и NaCl-KCl, что объясняется более высокой растворимостью HCl в расплаве NaCl-2CsCl.
Проведены систематические исследования процессов осаждения фосфатов РЗЭ из расплавов на основе 3LiC1-2KC1, NaCl-KCl и NaC1-2CsC1 при 400-750 ОС. Рассмотрено влияние температуры, природы осадителя (фосфата щелочного металла), природы РЗЭ, катионного состава соли-растворителя на процесс осаждения фосфатов РЗЭ из расплавов на основе хлоридов щелочных металлов.
Методом высокотемпературной спектроскопии изучена кинетика осаждения фосфатов РЗЭ в зависимости от введённого осадителя и исходного мольного отношения PO43-: РЗЭ3+. Для полного осаждения РЗЭ из расплава требуется не менее 3 часов. В статических условиях скорость процесса существенно снижается через 30-60 минут после введения осадителя, перемешивание расплава приводит к интенсификации процесса. Полученные результаты указывают, что реакция образования фосфатов РЗЭ протекает не столько в объёме расплава, сколько на поверхности раздела твердой (фосфатный реагент) и жидкой (расплав) фаз. Механическое перемешивание солевого электролита приводит к удалению продуктов реакции с поверхности фосфата и интенсификации процесса. Качественных различий кинетики процесса осаждения фосфатов РЗЭ из расплавов на основе 3LiCl-2KCl, NaCl-KCl и NaCl- 2CsCl выявлено не было.
Для глубокой очистки хлоридного расплава от РЗЭ методом фосфатного осаждения необходим 5-7 кратный избыток фосфата щелочного металла. Катионный (Li, Na, K) или анионный (ортофосфат, пирофосфат, метафосфат) состав фосфата-осадителя не оказывает заметного влияния на протекание процесса и состав образующихся продуктов. Температура не оказывает заметного влияния на скорость процесса.
Существенное влияние на состав и структуру образующихся фосфатов РЗЭ оказывает катионный состав соли-растворителя. В расплавах на основе эвтектической смеси 3LiCl-2KCl продуктами реакции во всех случаях являются ортофосфаты состава РЗЭРО4, различающиеся только структурой (моноклинной для РЗЭ цериевой группы и тетрагональной для РЗЭ иттриевой группы). Избыток введённого фосфата связывается ионами лития в малорастворимый в расплаве фосфат лития, что препятствует образованию двойных фосфатов РЗЭ и щелочных металлов. Состав продуктов, осаждаемых из расплавов на основе эквимольной смеси NaCl-KCl, определяется введённым избытком фосфата-осадителя. По мере увеличения мольного отношения РО43- : РЗЭ3+ состав фосфатов изменяется от простых ортофосфатов к двойным: РЗЭРО4 №3РЗЭ2(РО4)3 ^ №3РЗЭ(РО4)2. Аналогичное поведение наблюдается в расплавах на основ эвтектической смеси NaCl-2CsCl. При относительно невысоких исходных мольных отношениях РО43- : РЗЭ3+ основными продуктами реакции являются простые ортофосфаты РЗЭРО4 (со структурой монацита для РЗЭ = La-Gd или ксенотима для Y и Tb-Lu). При повышении мольного отношения происходит образование двойных фосфатов, в состав которых, по- видимому, входит цезий. Данные фазы при отмывке осадков подвержены гидролизу (в отличие от продуктов, полученных в расплавах на основе NaCl- KCl) с образованием гидратированных ортофосфатов.
Полученные в ходе выполнения настоящей работы результаты имеют значение с точки зрения переработки радиоактивных отходов, образующихся в процессе пирохимической переработки ОЯТ. Использование фосфатного осаждения для полного выделения редкоземельных продуктов деления из технологических электролитов, использованных для переработки ОЯТ, неизбежно потребует введения избытка фосфата-осадителя. Часть РЗЭ при этом будет осаждаться в виде двойных фосфатов. В случае использования электролитов, содержащих хлорид цезия, помимо цезия соли-растворителя в состав осадка будет входить часть цезия - продукта деления. Принимая во внимание, что двойные фосфаты РЗЭ и цезия неустойчивы по отношению к гидролизу, существует вероятность, что часть цезия может выщелачиваться из отходов в случае их контакта с водой. Остекловывание отходов позволит минимизировать данную проблему.
Дальнейшее развитие темы исследования должно предусматривать углубленное изучение кинетики процесса хлорирования оксидов РЗЭ, определение размера частиц фосфатов РЗЭ, образующихся в среде солевых расплавов, разработку метода отделения осадка фосфатов от жидкосолевого электролита, что потребует проведения экспериментальных исследований в следующих направлениях:
• определение киретических характеристик процесса хлорирования оксидов РЗЭ в среде солевых расплавов с использованием компактных образцов оксидов с известной площадью поверхности;
• установление влияния предварительной обработки оксидов РЗЭ (например, спекания) на характеристики процесса хлорирования;
• определение размера частиц фосфатов РЗЭ, образующихся в среде солевых электролитов и установление влияния условий проведения процесса фосфатного осаждения на размер частиц;
• разработку методов очистки хлоридных расплавов от избытка введённого фосфата щелочного металла с целью возврата солевого электролита в цикл;
• разработку способов разделения солевого электролита и твёрдого осадка фосфатов РЗЭ, например с помощью фильтрации расплава (подбор материалов фильтров, размера пор);
• проведение коррозионных испытаний материалов, пригодны для реализации процессов хлорирования и фосфатного осаждения в расплавах хлоридов щелочных металлов



