title-icon
Яндекс.Метрика
» » Производство металлического циркония

Производство металлического циркония

Получение чистого металлического циркония считается трудной задачей. Даже при наличии наилучшего оборудования требуется большое искусство и внимательность, чтобы получить металл без нежелательных загрязнений. Неудивительно, что первые попытки: получить чистый металл, предпринимавшиеся более 100 лет назад, оказались неудачными. Хотя исследователи и заявляли иногда о достигнутом успехе, не подлежит сомнению, что полученный ими металл содержал значительное количество таких примесей, как. окислы, нитриды и карбиды. Цирконий трудно выделить в чистом виде, а когда он выделен, то, пожалуй, еще труднее удостовериться, в том, что металл не загрязнен такими газами, как кислород, азот и водород. Даже при умеренно высоких температурах цирконий весьма активен по отношению к этим газам и многим другим веществам, в особенности содержащим кислород. Так как последнее относится: к большинству огнеупоров, обычно применяемых для изготовления; тиглей, то возникает проблема изыскания таких материалов, которые не загрязняли бы расплавленный цирконий.
Прежде чем переходить к описанию современных методов получения пластичного циркония, необходимо кратко рассмотреть методы, применявшиеся многими исследователями за последние 100 лет.
В начале 1824 г. металлический цирконий был получен Берцелиусом. Металл был сильно загрязнен кислородом не вследствие неполноты восстановления в ходе реакции между фтороцирконатом калия и калием, а из-за поглощения кислорода нагретым цирконием. Это повышенное сродство к кислороду продолжала оставаться главной причиной, препятствовавшей получению пластичного металла на протяжении почти 100 лет, протекших после опубликования работ Берцелиуса. В 1865 г. Троост опубликовал ряд интересных статей о методах получения циркония. Кроме повторных работ по восстановлению фтороцирконата калия натрием, было проведено восстановление смеси хлористого натрия и хлористого циркония магнием или натрием, а также восстановление фтороцирконата натрия алюминием. В свете современного понимания проблемы более интересным оказались исследования восстановления паров четыреххлористого циркония натрием или магнием и электролиз расплавленных двойных хлоридов и фторидов. Наилучшим из полученных образцов было аморфное вещество с с удельным весом 4,15, что немногим лучше по чистоте, чем низший окисел циркония.
В опытах по электролизу расплавленных солей было получено некоторое количество частиц, которые вследствие блеска их поверхности вначале принимались за металлический цирконий, но они легко разрушались в воде.
При восстановлении фтороцирконата калия алюминием были получены кристаллы алюминида циркония с содержанием 27,5% Al. Попытки получить из этих кристаллов ковкий цирконий путем удаления алюминия не привели к желаемым результатам, хотя и сообщалось о получении металла чистотой 99,5%.
Ковкий цирконий, устойчивый против коррозии, впервые был получен Лели и Гамбургером лишь в 1914 г. в виде небольших корольков путем восстановления четыреххлористого циркония натрием в откачанной стальной трубе. Важной ступенью этого процесса была повторная сублимация хлорида, проводимая перед самым восстановлением, в течение которой окислы, образовавшиеся вследствие гидролиза хлорида и последующего поглощения влаги, удалялись и не загрязняли получаемый металл.
После получения первых корольков пластичного циркония прошло около 10 лет, прежде чем был получен компактный, пластичный металл, показавший истинные свойства циркония. В 1925 г. ван-Аркель, де-Бур и Фаст опубликовали описание процесса, приобретшего с тех пор большое значение и который может стать еще более перспективным. Этот процесс основан на термической диссоциации иодида циркония. Были также проведены опыты с хлоридами бора, кремния и вольфрама, но в отношении циркония наилучшие результаты были получены с иодидом. Данный метод описан в литературе под названиями: процесс ван-Аркеля, процесс де-Бура или иодидный процесс. Как бы ни назывался этот процесс, несомненно одно, что он впервые обеспечил получение циркония без существенных примесей окислов и нитридов. Замечательные свойства циркония, обусловленные отсутствием в нем даже малых количеств примесей, подчеркивают важность устранения газов (кислорода, азота, водорода) в процессе производства металла.
Было исследовано много методов производства металлического циркония, и длительность разработки технологии получения пластичного и коррозионностойкого металла объясняется отнюдь не недостатком интереса к этому вопросу. Действительная трудность состояла в том, чтобы предохранить металл от воздействия атмосферы в процессе его производства. Успех в этом направлении был достигнут в основном благодаря усовершенствованию вакуумной аппаратуры.
Другим важным обстоятельством, о котором следует помнить при обсуждении проблем производства чистого циркония, является его высокая температура плавления, что затрудняет получение в процессе восстановления компактного металла. Обычно металл и виде отдельных частиц рассеян в расплавленных солях.
О металлическом цирконии, впервые полученном Берцелиусом, и о получении чистого пластичного металла ван-Аркелем уже было вкратце упомянуто выше. Однако, кроме этих исследователей, многие другие старались получить чистый металл самыми различными методами. Эти методы также не следует игнорировать или забывать. Возможно, что один из них может послужить базой для разработки процесса, который позволит получить более дешевый цирконий, чем получаемый магниетермическим процессом (процессом Кролля) или иодидным способом (процессом ван-Аркеля). Большинство усилий было направлено на разработку технологии восстановления циркония из его окиси, галоидов или двойных галоидов с применением в качестве восстановителей натрия, кальция, магния, алюминия или углерода. Исследовались также и электролитические методы, причем в качестве электролита применялись как расплавленные двойные галоиды, так и водные растворы. Одним из последних достижений является термическая диссоциация галоидов.

title-icon Подобные новости