title-icon
Яндекс.Метрика
» » Диссоциация галоидных соединений циркония в дуге

Диссоциация галоидных соединений циркония в дуге

Myp и ди-Пьетро, изучавшие диссоциацию галоидных соединений циркония, установили, что для диссоциации четыреххлористого циркония необходимы очень низкие давления. Они пришли к выводу, что для получения металлического циркония лучше применять в качестве исходного материала четырехиодистый цирконий, несмотря на то, что он дороже. Результаты предварительной работы по определению степени диссоциации галоидных соединений циркония в зависимости от давления приведены в виде кривых на фиг. 22.
Было проведено несколько лабораторных опытов по диссоциации четырехиодистого циркония в электронной дуге. Извлечение металла, подсчитанное по весу испарившегося четырехиодистого циркония и весу полученного слитка, составляло от 8 до 52%. В результате этих опытов была сконструирована более крупная установка. Четырехиодистый цирконий получали в специальном аппарате производительностью 11,5 кг. Иод вводился в испаритель, расположенный в верхней части вертикальной колонки, заполненной циркониевой губкой (в кусках размером 6,5 мм). Пары иода пропускали через слой циркониевой губки, находящейся в трубке из нержавеющей стали, обогреваемой снаружи. Четырехиодистый цирконий собирался в конденсаторе из глазированного фарфора, расположенном в нижней части колонки. В течение операции получения иодида в реакционной колонке поддерживалась температура 760°.

Установка для диссоциации четырехиодистого циркония в электронной дуге была рассчитана на получение около 1 кг металла. Схема установки показана на фиг. 23. В типичном опыте в испарительную камеру загружалось примерно 11 кг четырехиодистого циркония, после чего камеру герметично закрывали головкой, имеющей клапан и манометр с молибденовой диафрагмой. Полый электрод и начальный слиток взвешивались перед вводом их в камеру диссоциации. Затем установку откачивали до остаточного давления 20—30 мк рт. ст. и в конденсатор заливали охлаждающую смесь. В целях удаления адсорбированных газов и иода клапан испарительной камеры оставался открытым до тех пор, пока температура камеры не достигала 200—235°. Затем его закрывали, нагревали камеру до 540° и зажигали дугу. На верхней части начального слитка циркония образовывалась ванна расплавленного металла. Питающий клапан испарительной камеры открывался, и начинался процесс диссоциации. В течение опыта напряжение на дуге обычно составляло 22—30 в, сила тока 700—1000 а, а давление в откачиваемой линии — около 250 мк рт. ст. По окончании процесса установка охлаждалась. Выход металла определялся по весу оставшегося четырехиодистого циркония, слитка и электрода.

После того как были преодолены осложнения, возникшие вначале, процесс диссоциации происходил без особых затруднений. Myp и ди-Пьетро утверждают, что разрушительное действие паров иода на медный тигель было устранено применением конструкции, изображенной на фиг. 23.
Вначале при зажигании дуги встретилось много трудностей. Установлено, что электронную дугу нужно быстро стабилизировать, чтобы предотвратить возникновение тлеющего разряда, который может вызвать аварию, перебрасываясь со слитка на стенки печи. Дуга зажигается удовлетворительно при следующих условиях: 1) в атмосфере аргона при давлении 5—10 мм рт. ст.; 2) при низком давлении и поддержании очень короткой дуги до тех пор, пока не образуется ванна расплавленного металла или 3) при низком давлении и значительном увеличении тока короткого замыкания.
Было проведено около двадцати опытов, давших много полезных сведений.
Два опыта проводились при парциальном давлении аргона около 30 мм рт. ст. В одном из них металлического циркония получено не было, а в другом — выход составил 8% по сравнению с 40%, полученными при тех же условиях, но без инертного газа. Изменение скорости подачи иодида циркония с 0,3 до 10,3 кг/час привело к снижению степени диссоциации с 97,7% до 16,4% и увеличению выхода металлического циркония — с 41,2 до 255 г/час.
Обратная реакция предотвращалась путем введения в камеру диссоциации иода вместо иодида при давлении 70 мк рт. ст. В этом случае 7,3% J превращалось в иодид.
В качестве материалов для электродов были испытаны графит и вольфрам. Графит загрязнял цирконий углеродом, а вольфрам разрушался, если плотность тока превышала примерно 0,8 ка/см2. В этих опытах цирконий загрязнялся железом (около 0,35%) и никелем (5,5%) вследствие взаимодействия иода с материалом испарительной камеры, изготовленной из сплава хастеллой В (65% Ni, 26% Mo и 5% Fe).
Для диссоциации иодида и поддержания металла в расплавленном состоянии требуется мощность порядка 15 квт. Для полной диссоциации 1 кг иодида теоретически требуется 3,1 квт-ч энергии.
Опыты позволили сделать вывод, что данный процесс осуществим, но успешность его применения зависит от разрешения ряда проблем. Оказался не вполне пригодным мембранный манометр. Кроме того, необходимо применять более эффективную систему насосов, удаляющих из зоны реакции пары иода для того, чтобы повысить степень диссоциации иодида, составившей в проведенных опытах всего лишь 40%, тогда как теоретически при температуре плавления циркония она должна достигать примерно 90%. Необходимо также изыскать конструкционные материалы для изготовления испарительной камеры, которые не разрушались бы под воздействием паров иода.

title-icon Подобные новости