logo
Лекции по МРМ

2.5.7.1. Производство губчатого циркония и гафния магниетермическим восстановлением хлорида циркония и гафния

Сродство магния к хлору в MgCl2 при 1000 оС превосходит сродство циркония к хлору.

ZrCl4(г) + 2 Mg(ж) = Zr(т) + 2 MgCl2(ж) + Q (2.139)

Исходный хлорид циркония очищают возгонкой или в отдельном аппарате или в том же аппарате, где проводят восстановление (раздельный или совмещенный процесс). Восстановление ведут в ретортах из хромоникелевой стали при температуре 820 - 830 оС. Процесс проводят следующим образом.

Совмещенный процесс: здесь совмещены операции рафинировочной возгонки хлорида и его восстановления магнием. В аппарате контейнер с ZrCl4 размещен над тиглем с магнием. На змеевике, подвешенном над крышкой, находится небольшое количество сконденсированного ZrCl4 с предыдущей операции. Аппарат откачивают и, если в хлориде циркония остались заметные количества FeCl3 и CrCl3, заполняют водородом и при 300 оС восстанавливают хлориды железа и хрома. Далее аппарат вакуумируют, заполняют его аргоном и проводят восстановление. В средней зоне поддерживают температуру 400 - 450 оС для испарения ZrCl4, нижняя часть аппарата нагревается до 825 оС. Испаряющийся ZrCl4 реагирует с магнием. За 38-ми часовой цикл восстановления получается 0,7 - 0,8 т циркония в форме губки в составе реакционной массы Zr + MgCl2 + Mg.

Из реакционной массы MgCl2 и Mg удаляют вакуумной сепарацией (отгоняют от Zr MgCl2 и Mg при температуре 920 - 930 оС). Продолжительность процесса 50 - 60 часов. После сепарации аппарат охлаждают до 50 оС, вскрывают, и циркониевая губка с помощью пневмомолотков удаляется, дробится, сортируется по фракциям и направляется на переплавку.

При восстановлении натрием процесс ведется при температуре 700 - 750 оС. Выход циркония – 93 %. Расход электроэнергии на производство 1 т губки – 27 - 28 тыс. кВт.ч.