Физико-химическое поведение ниобия и тантала и процессы с их участием в хлоридных расплавах

• Автор: Маслов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ НИОБИЯ И ТАНТАЛА
В ХЛОРЙДНЫХ СИСТЕМАХ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1.Индивидуальные хлористые соединения ниобия
и тантала, двойные и гидратированные соли
1.2.Разбавленные солянокислые и органические
растворы
1.3.Ниобий- и танталео,держащие хлоридные расплавы
2.ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ НИОЕШ В СРЕДЕ РАСПЛАВЛЕННЫХ ХЛОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
2.1.Методика препаративных работ и эксперимента
2.1.1.Подготовка исходных веществ :36
2.1.2.Устройство экспериментальной ячейки;1."''"
2.1.3.Проведение опытов, погрешности измерений
2.2.Анодное растворение, ниобия в хлоридных расплавах
2.2Л.Выход ниобия по току и средняя
степень окисления его ионов
2.2.2.Поведение системы КЬд/[ет -(ка-Сэ)С1ЭВТ +
+ Шэ(1П) и степень окисления ниобия в
солевой фазе
2.3.Электродные потенциалы ниобия в хлоридных
расплавах, содержащих его ионы "
Выводы к главе
3.ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ИОНОВ НИОБИЯ В РАСПЛАВЛЕННЫХ ХЛОРИДАХ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1.Экспериментальная установка для регистрации ЭСП
солевых расплавов и методика проведения опытов
3.2.Электронные спектры поглощения нъ(У) в
(Ка-Сз)С1эвт>

3.3.Электронные спектры поглощения смесей
№>(У+1У) в (йа-Сз)С1эвт>
3.4.Электронные спектры поглощения ниобия (Ш)
3.5.Интерпретация ЭСП расплавов, содержащих
ниобий (1У,Ш)
3.5.1.Особенности электронной спектроскопии солевых расплавленных смесей,
содержащих ионы d-элементов
3.5.2.Способы разложения спектральных кривых
3.5.3.Симметрия и спектроскопические параметры комплексных ионов ниобия (1У,Ш)
Выводы к главе
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО НИОБИЯ С ХПОРИДЕШИ РАСПЛАВАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ОКИСЛИТЕЛИ
4.1.Растворение металлического ниобия в расплаве
(Жа-Cs)ci , содержащем ионы висмута (Ш)
«3 В1
4.2.Термодинамический анализ реакции восстановления
свинца (П) металлическим ниобием
4.3.Восстановление урана (1У) металлическим
ниобием в расплаве на основе (жа-Cs)cic,BT
Выводы к главе
5.ПОВЕДЕНИЕ ТАНТАЛА Б ЭВТЕКТИЧЕСКОЙ СМЕСИ
ХЛОРИДОВ НАТРИЯ И ЦЕЗИЯ
5.1.Анодное растворение тантала и состояние
системы Ta°/(Ha-Cs)ci„„„ я ТаС1
5.2.Электронные спектры поглощения тантала (1У,У)
Выводы к главе 5 I3S
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Л ИТЕРА ТУР А

ВВЕДЕНИЕ
При совершенствовании действующих и создании новых пиро-. металлургических и пироэлектрохимических процессов большую роль играет выбор среды для проведения технологических операций.
Расплавленные смеси галоидных солей находят все большее применение в различных отраслях промышленности. Благоприятное сочетание физико-химических свойств (высокая электропроводность, сравнительно низкие плотность и вязкость, чрезвычайно высокая радиационная устойчивость и целый ряд других специфических характеристик) делает перспективным их использование для решения многих технических задач. '
Ионные расплавы достаточно широко применяются в качестве электролитов для получения химически активных металлов, сплавов, нанесения покрытий, а в последнее время и при создании высокотемпературных источников тока. Наряду с этим они могут быть использованы в качестве сред для высокотемпературного неорганического и органического синтеза, переработки облученного ядериого топлива (ОЯТ), а также в качестве рабочих тел, например, теплоносителей. Следует отметить, что применение ионных расплавов в ряде случаев позволяет резко сократить, а иногда и исключить использование воды, способствуя решению проблемы сбережения водных ресурсов, сокращению расходов на водоподго-товжу и очистку сбросных вод, и тем самьш улучшить экологическую обстановку /1-8/.

ионов Та(1У), ионов Та(У) и свободного хлора /72/.
Разноречивые мнения дополняют данные из работы /74/, в которой для идентификации валентных форм тантала был применен ЭСП-ме-тод. Тантал вводили в солевой расплав (ы-к)С1эвт анодным растворением металла при 400°С и ±а = 0,02 А/см . Экспериментальный спектр танталсодержащего расплава оказался идентичным спектру поглощения комплексного иона ТаС1 в органическом растворе.
Измерению электродных потенциалов тантала посвящены работы /60,62,73/. Результаты, полученные разными авторами, трактуются весьма противоречиво: в расплавленных смесях (ы-к)сд. ,
(На~к)с1 Та обратим к ионам двух- /60/, трех- /62/ или
ЭКЁ* МсТ
четырехвалентного тантала /73/.
Нет единого мнения и о механизме восстановления тантала из расплавленных смесей хлоридов щелочных металлов. В /64/ определено, что при поляризации молибденового' катода в электролитах, содержащих в основном трехвалентный тантал потенциалобразующей

является электрохимическая реакция Та + + Зё —- Та . Электровосстановление Та(1У) в расплаве (ъ±-к)С1___ изучено хронопотенцио-
оэвт.
метрическим методом при 500,600 и 675 С и было установлено, что сначала протекает обратимый контролируемый диффузией двухэлектронный переход Та4+ + 2ё —- Та2+, а затем необратимая реакция Та2+ + 21 — Та0 /73/.
Результаты исследований восстановления тантала методом ЛБА из расплавов (м-к)018ВТв-Та015 и (на-к-сз)с1эвт>-ТаС15 указывают на влияние катионного состава электролита. В первом случае /69/ тантал разряжался по схеме Та5+~— Та3* —Та0, а во втором
/70/ - по схеме Та3+—- Та4+ —Та0.
Из вышесказанного следует, что вопрос об электрохимическом
поведении ниобия и тантала в хлоридяых расплавах до настоящего
времени не нашел окончательного решения.