а установці К - 5.
Вміст домішок в металі після кальціетерміческого відновлення і ЕЛП наведено в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 - Вміст домішок в кальціетерміческом цирконії
ПрімесьСодержаніе домішок, мас.% Вихідний після восстановленіяПосле перший ЕЛППосле другий ЕЛПКіслород0,17 ... 0,190,10 .. 0,120,05…0,1Азот0,007…0,0080,007…0,0080,007Углерод0,09…0,140,08…0,120,05Железо0,10,0320,05Алюминий0,0180,00080,0008Медь0,020,000540,00025Никель0,010,00610,0024Марганец0,00130,00010,00009Хром0,0060,00250,00025Кальций0,010,00650,003Кремний0,00350,00170,0017
Однією з найважливіших практичних особливостей кальціетерміческого способу відновлення металевого цирконію є можливість отримання сплавів цирконію безпосередньо в процесі відновлення. У цьому випадку виходять злитки сплаву з однорідним розподілом легуючих компонентів.
Електроліз розплавлених солей Zr
Одержання металу електролізом, мабуть, має багато переваги відносно простоти та економії.
Для електролізу використовується розплав K 2 ZrF 6 - NaCl або інших солей. Загальна реакція електролізу виражається рівнянням:
NaCl + K 2 ZrF 6=Zr + 4NaCl + 2KF + 2Cl 2 (газ)
Для отримання чистого металу необхідно при проведенні електролізу виконувати наступні умови:
1) електроліз проводити в інертній атмосфері;
) очищати K 2 ZrF 6 перекристаллизацией;
) використовувати інертні тиглі - аноди;
4) мати робочі температури в інтервалі 800 ... 850 з С.
У таблиці 3.3 наведені робочі режими проведення електролізу і характеристика отриманих порошків залежно від чистоти трьох сортів K 2 ZrF 6.
Таблиця 3.3 - Робочі режими проведення електролізу і характеристика отриманих порошків залежно від чистоти трьох сортів K 2 ZrF 6
Робочі режімиФторцірконат каліяТехніческій чистий (? 99,0%) перекристаллизованного (99,9%) перекристаллизованного (99,9%) K 2 ZrF 6,% 383841Температура, С800800800Напряженіе на ванні, В5,84,94 , 8Плотность струму на катоді, А/дм 2 340270270Електріческая ємність ванни, А? ч560600600Виход по струму,% 646263Порошок цирконію,% 99,999,899,8С, мас% 0,0470,0300,029N, мас% 0,0110,00170,002О, мас % 0,0380,0740,049Твердость R b 828584
Оцінка якості отриманого електролітичного цирконію показала, що якщо в якості вихідної сировини використовується перекристалізований фторцірконата калію, то метал в литому стані має твердість R b 80-83 і Н B 150-165 і може бути оброблений в гарячу або в холодну на лист, фольгу або дріт [2]. Надалі процес електролізу був поліпшений, збільшена його продуктивність.
Електролітичний цирконій містить менше домішок, ніж цирконій, одержуваний магніетерміей ZrCl 4. Напівпромислове виробництво електролітичного цирконію організовано спільно фірмами «Amax Speciality Metals Corp.» і «Titanium Metals Corp. of America »(обидві США). Цирконій отримують у вигляді губки і у вигляді злитків діаметром 40 см і вагою до 1 т. Показана принципова можливість організації виробництва до 1 тис. Т на рік цирконію, придатного для використання в атомній енергетиці. Процес економічніший, ніж відновлення ZrCl 4.
В Індії («Indian Inst. of Technology») розроблений метод отримання цирконію з карбіду шляхом електролізу розплавлених солей [1]. Використано витрачуваний анод з карбіду цирконію, отриманий шляхом витримки суміші ZrO 2 з вуглецем при температурах +1300 ... +1800 ° С з наступним пресуванням при 1700 з З карбіду цирконію з добавкою 5% порошку цирконію. Катодом служить нержавіюча сталь. Електроліт містив NaCl і ZrF 4 у співвідношенні 2: 1. Процес вели при температурі 830 ° С і щільності струму 300 А/дм 2. Катодний залишок отримано у вигляді цирконієвих дендритів.
Розроблено метод електрорафінування цирконію (відпрацьований металеве ядерне паливо) в евтектичному розплаві LiF-NaF при 973 К [1]. Для того, щоб розробити велектролітичні клітинку, були досліджені за допомогою різних методів механізми катодного осадження і анодного розчинення. Проведені експерименти показали, що Zr утворює хороші дендрити при осадженні на катод з Fe. Збільшення щільності катодного струму підвищує ефективність процесу.
Для отримання металів з низьким вмістом кисню та ін. домішок запропоновано подавати потенціал між анодом і металевим корпусом електролізера [1].
Відомі методи імпульсного електроосадження Zr на рідкому Bi або Zn катоді при використанні розчинної цирконієвого анода. В якості робочого розплаву використовувалася сольова суміш KCl - NаCl - 25 мас.% K 2 ZrF 4. Електроліз ведуть п...
