нію і полягає в обробці подрібненої губки після відновлення водою або розведеними азотної або соляної кислотами. Таким чином, можна отримати цирконії у вигляді великих шматків або порошку.
Вміст домішок в щільному тетрахлориді цирконію і в цирконієвої губки сорту А наведено в табл. 3.1.
Технологія виробництва Магнійтермічеським цирконію компанією «Teledyne Woh Chang Albany» полягає в наступному: процес магніетерміческого відновлення проводять в реторті, вміщеній в піч, що має 2 зони нагріву - нижня для розплавлення Мg і верхня для сублімації ZrCl 4. Процес відділення цирконієвої губки від магнію і хлориду магнію (30%) виробляють при вакуумному відпалі цирконієвої губки при температурі - 1000 ° С. Чистота одержуваного цирконію визначається чистотою вихідного магнію, хлориду цирконію і герметичністю установки. Небажаними домішками є Аl, С, N і Р. Таким методом компанія виробляла в 1978 р 272 т/міс. металевого цирконію, споживаючи при цьому - 272 т/міс. магнію.
Таблиця 3.1 - Вміст домішок в компактному тетрахлориді цирконію і в цирконієвої губки, мас. %
ЕлементZrCl 4 Губка цирконію сорт АГубка цирконію, сорт СО0,1150,085Al0,010,0140,01Cu0,0050,00250,0025Mg0,010,00150,001Cr0,0030,050,05Fe0,20,0730,05Ni0,10,00150,0015Si0,0050,00450,002
Іншим різновидом Магнійтермічеським відновлення галогенідів цирконію до губки є наступний процес. Відновлення проводять в основному в твердій фазі. Як приклад наведено такі характеристики виробничого процесу: 110 кг порошку ZrCl 4 засипають у бункер, 12 кг Мg поміщають а реакційний посудину, вакуумируют його і заповнюють потім аргоном, продуваючи його через шнековий живильник і бункер. При вакуумуванні зовнішнім обігрівом підтримують температуру реакційного судини 200..300 ° С, а після заповнення його аргоном температуру підвищують до 750 ° С. При тиску аргону 0,1 кг/см 2 в реакційний посудину подають ZrCl 4 зі швидкістю 28 кг/год, стежачи, щоб тиск внаслідок реакції відновлення не перевищувало 0,4 кг/см 2. Перший цикл триває 1,5 ч. Потім до реакційної посудини подають 5 кг розплавленого магнію і протягом 35 хв подають ZrCI 4 зі швидкістю 27 кг/год. За п'ять циклів відновлення отримують 78 кг МgСl 2 і 39 кг цирконієвої губки. Тривалість періоду відновлення 3,7 ч.
Потім реакційний посудину вакуумируют, прогрівають цирконієву губку до 960 ... 980 ° С при залишковому давленіі10 - 3 ... 10 - 4 мм рт. ст. протягом 16 ч.
Відкриту поверхню магнію можна збільшити безперервним видаленням утворюється хлориду магнію. Ефективність цього способу збільшується у разі безперервної добавки магнію в твердому або рідкому стані на поверхню губчастого металу, за яким магній швидко розподіляється, утворюючи активну реакційну поверхню.
Автори патенту пропонують при відновленні ZrCl 4 із застосуванням рідкого магнію в атмосфері аргону, генія або іншого інертного газу підтримувати температуру всередині реактора і його кришки вище температури плавлення магнію і видаляти надлишковий магній і хлорид магнію подальшим вакуумним відпалом. Одним з різновидів цього процесу є те, що процес проводять в розрізному тиглі.
Заявлений спосіб виробництва цирконієвої губки шляхом відновлення галогенида цирконію лужним або лужноземельних металів у атмосфері інертного газу.
Для виробництва губки цирконію запропоновано конструкція апарату для проведення магніетерміі парів ZrCl 4, що складається з реактора, заповненого інертним газом для випаровування ZrCl 4, і сполучної обігрівається трубки для введення парів хлориду цирконію в другій реактор для взаємодії з магнієм.
У Бразилії широко розвиваються роботи по отриманню металевого цирконію. При цьому застосовується процес Кролл для восстaновленія тетрахлорида цирконію магнієм в інертній атмосфері гелію або аргону. Застосування контрольованого потоку інертних газів, які використовуються при відновленні хлоридів гафнію, цирконію та титану, є предметом патенту.
У Росії і на Україні процес Кролл при відновленні цирконію практично не застосовується.
Недоліки процесу Кролл
1. Процес періодичний - значні втрати часу на нагрівання та охолодження печей, великі втрати електроенергії.
2. Конструкція обладнання повинна забезпечувати задовільну роботу в широкому діапазоні температур, заміні однієї газової середовища на іншу і, нарешті, в глибокому вакуумі.
. Ретельна підготовка вихідних матеріалів - тетрахлорида цирконію, магнію.
. Великий час на проведення процесу (60 год).
Відновлення фторидів цирконію кальцієм
Ламберт, Хагельстон і Хатчисон отримал...
