мішок становить до 0,1 мас.%, Тобто цирконій можна отримати чистотою 99,9 мас.% і вище.
йодідного методом цирконій можна очистити від всіх домішок, які не утворюють з йодом летючих сполук в тих умовах (температурі освіти ZrJ 4 і розкладання тетрайодіда 1300 ° С), при яких проходить процес рафінування цирконію.
Щоб метал можна було отримати йодідного методом, він повинен відповідати таким вимогам:
- метал повинен утворювати з йодом порівняно летюча з'єднання;
- це з'єднання повинно легко утворюватися при порівняно низьких температурах;
- утворюється з'єднання повинно розкладатися яри більш високих температурах, бажано нижче температури плавлення металу;
- швидкість розкладання з'єднань і відкладення металу повинна бути більше, ніж швидкість випаровування металу з нитки.
Таким чином, даний метод можна застосовувати лише до порівняно тугоплавким металам, які мають низький тиск пари при температурі відкладення.
Цирконій повністю задовольняє всім вище перерахованим вимогам. Йодідний метод застосовується також для рафінування титану і гафнію.
Промислові апарати для одержання цирконію методом транспортних реакцій виготовляються з металу. Необхідно, щоб метал і конструкція апарату відповідали наступним важливим вимогам:
- метал повинен бути корозійно-стійким в атмосфері йоду і йодиду цирконію. Корозія скорочує термін служби апарату, а продукти корозії, якщо вони летючий, можуть мігрувати до нагрівача (нитки, на яких відбувається розкладання йодидів), отлагаться на ньому і забруднювати цирконій;
- апарат повинен бути герметичним і після відкачування повинен витримувати дію високих температур протягом тривалого часу при дуже малій натекания атмосферних газів. Дана вимога є виключно важливим, оскільки атмосферні гази (азот і кисень) будуть поглинатися розпеченій цирконієвої ниткою і викликати підвищення твердості і крихкості металу. Особливі запобіжні заходи слід приймати проти забруднення азотом, так як навіть незначні кількості азоту різко знижують корозійну стійкість цирконію в гарячій воді і його пластичність.
Проведено термодинамічний аналіз рівноважного складу газової фази в системі цирконій - металеві домішки - йод з метою з'ясування процесу перенесення домішок у кристаллизующийся з газової фази залишок. З результатів аналізу випливає, що:
1. Цирконій транспортується у вигляді тетрайодіда;
2. Тетрайодіда гафнію, дийодиду хрому і заліза диссоциируют при тих же температурах, що і тетрайодід цирконію;
3. Повна дисоціація тетрайодіда кремнію відбувається при набагато більш низьких температурах, ніж для тетрайодіда цирконію;
4. Дийодиду алюмінію та титану в температурному інтервалі осадження цирконію диссоциируют незначно.
З цього можна зробити висновок, що гафній повністю переноситься в залишок. Забруднення титаном і алюмінієм можна уникнути, якщо в першому випадку температуру розкладання підтримувати +1100 ... 1200 ° С, а в другому випадку при 1500 ... 1700 ° С.. При температура 1 300 ... 1 400 ° С відбувається очищення від заліза та хрому. Якщо підтримується температура сировини З00 ° С, то спостерігається очищення від кремнію, так як синтез останнього йде з малою швидкістю. З цих же причин в процесі йодідного рафінування йде очищення від міді.
У роботі описаний метод і експериментальне обладнання, запропоноване аргентинськими вченими для отримання цирконію ядерної чистоти йодідного методом. Метал взаємодіє з йодом при 200 ° С, а утворений газоподібний ZrJ 4, розкладається на цирконієвої нитки при 1000 ... 1300 ° С. Отримано прутки йодідного цирконію діаметром 2,5 мм.
Досліджено процес термічного розкладання ZrJ 4 з проточкою системі. Розрахована за експериментальними даними величина енергії активації склала (118 ± 12) кДж/моль. На основі припущення про багатомаршрутному реакції термічного розкладання ZrJ 4 пояснена відома залежність енергії активації від тиску.
Запропоновано спосіб управління температурним режимом йодідного рафінування Zr, переважно в режимі оптимальної швидкості осадження Me на нитку в апараті зміною напруги на ній відповідно до розрахункової вольтамперної кривої і регулювання температури в апараті. Процес ведуть при повітряному охолодженні стінки апарату, вимірюють температуру повітря, що відходить, охолоджуючого зовнішню стінку апарату, порівнюють її з заданої за технологією і за наявності відхилення змінюють витрата повітря для охолодження зовнішньої стінки апарату; при цьому процес ведуть при температура повітря, що відходить, охолоджуючого зовні...
