工業(yè)上常采用電解精煉法和碘化法將其提純，進(jìn)一步提高金屬鋯和鉿的純度，用于特殊的應(yīng)用。
熔鹽電解精煉金屬鋯(鉿)
電解精煉法制取純金屬鋯(鉿)的原理是將要提純的海綿鋯(鉿)制成可熔性陽(yáng)極，通過(guò)電解使電性正于鋯(給)的元素留在陽(yáng)極中(如鐵、鎳、鉬、釩等)，電性負(fù)于鋯的元素進(jìn)入并留在電解質(zhì)中(如鋁、硅、鎂等)，而在陰極析出精制的金屬鋯。
圖8-7所示是熔鹽電解設(shè)備示意圖，頂蓋用水冷卻，并用橡膠墊圈密封，電極尺寸為1.27cm，電解槽內(nèi)放置鎳制熔鹽坩堝，原料置于電解槽內(nèi)壁與多孔型的鉬柱體之間，陰極位于電解槽中部，電解槽頂蓋上裝有可卸式的陰極產(chǎn)品卸料室，電解溫度為700~900℃。采用的電解質(zhì)一般為氯化物體系，也有用氯化物-氟化物體系，見(jiàn)表8-12。
可以采用ZrCl4-NaCl、ZrCl4-NaCl-Kcl、ZrCl4-KCL-LiCl和K2ZrF6-NaC1?等熔鹽體系進(jìn)行電解精煉。在NaCl-K2ZrF6熔鹽體系下研究熔鹽配比、陰極電流配件忠解溫度等因素對(duì)NaCl-KZrF熔鹽體系電解精煉電流效率的影響，結(jié)果表明。
陰極電流密度、電解溫度均與電流效率成反比。采用XRD及元素含量分析等片法研究了電解精煉產(chǎn)品質(zhì)量。較佳的工藝條件為K2ZrF6：NaCl為3：7(質(zhì)量比)，溫度800℃，陰極電流密度1A/cm2，在此條件下，電流效率可達(dá)84%真上。陰極錯(cuò)為合格的工業(yè)級(jí)鋯產(chǎn)品，產(chǎn)品中Fe、Ni、Cr、Mn等雜質(zhì)分別由2700%10°、540×10°、350×10~600×10~2降低到30×10~0×10~6、18×10~、100%10~5以下，產(chǎn)品純度達(dá)到99%以上。
目前采用熔鹽電解精煉制備提純金屬鋯給的企業(yè)有有研科技集團(tuán)有限公司(原北京有色金屬研究總院)、中信錦州金屬股份有限公司以及錦州周邊的一些小企業(yè)，主要利用次級(jí)海綿鋯來(lái)生產(chǎn)彈藥引燃所需的鋯粉。
碘化提純金屬鋯(給)
以金屬鋯為例，碘化法是處理海綿鋯、鋯廢料，提高其純度和可加工性的一種生產(chǎn)方法。碘化法是把粗鋯轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的四碘化鋯，使四碘化鋯在熾熱的鋯絲上高溫離解，鋯在鋯絲上沉積，可得到純凈而有延性的金屬鋯，即碘化鋯。作為使碘化過(guò)程順利進(jìn)行，必須滿(mǎn)足以下要求：
(1)必須能生成一種較易揮發(fā)的化合物;
(2)該化合物須容易在較低溫度下生成;
(3)該化合物要能在較高溫度下，最好在金屬熔點(diǎn)以下離解;(4)金屬的離解速度和沉積速度必須大于其從熾熱燈絲上蒸發(fā)的速度。
因此，該法只適用于在沉積溫度下具有低蒸氣壓力的高熔點(diǎn)金屬。而鋯完全能滿(mǎn)足這些要求。
原理性的設(shè)備如圖8-8所示。一根U形鋯絲(鎢絲和鉬絲也能用)懸掛于封固的容器上方的兩根鎢電極下。鋯置于鉬質(zhì)圓筒形多孔隔罩的外圍和器壁間。抽氣過(guò)程中，要冷卻池中的碘，同時(shí)加熱設(shè)備的其余部分，以加快除氣。抽真空后，整個(gè)系統(tǒng)在A處進(jìn)行密封，使碘蒸餾入容器，再把容器在B處密封。
將兩根電極連接到自耦變壓器上，這個(gè)變壓器是當(dāng)燈絲直徑增大時(shí)，調(diào)節(jié)燈絲加熱電流用的。整個(gè)容器放在既可加熱又能冷卻的恒溫器中。
在操作過(guò)程中，一部分四碘化鋯蒸氣(包括原先引入容器的及由碘與海綿鋯反應(yīng)生成的)在熱絲上分解，鋯沉積并放碘蒸氣;碘蒸氣又與海綿鋯反應(yīng)，生成四碘化鋯，過(guò)程反復(fù)進(jìn)行。
最初，輸入燈絲的電力低，必須加熱容器以維持操作溫度，當(dāng)?shù)饣啿粩嗌L(zhǎng)，從熱絲發(fā)散的熱超過(guò)維持容器溫度所需，應(yīng)冷卻容器，以保持恒溫。
在生產(chǎn)上通常使用金屬碘化器。金屬碘化器是較大型的碘化設(shè)備，但金屬容器的結(jié)構(gòu)用料和設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足兩個(gè)要求：一是金屬必須對(duì)四碘化鋯和碘蒸氣耐蝕。腐蝕會(huì)縮短容器的壽命，且腐蝕產(chǎn)物如果是揮發(fā)性的，就會(huì)沉積在熱絲上，沾污產(chǎn)品。二是容器必須抽成高真空，抽真空后，又必須能經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的高溫，而只允許微量的氣體滲漏。還是因?yàn)檫@些氣體會(huì)被熾熱鋯絲吸收，使得鋯絲變脆。尤其應(yīng)當(dāng)注意，勿遭受氮?dú)馕廴?，因?yàn)榧词箻O少量的氮也會(huì)嚴(yán)重?fù)p害鋯在高溫水中的耐蝕性。一般采用Hastelloy B合金作為制造容器的材料，其化學(xué)成分為：26%~30%Mo，4%~6%Fe，62%Ni及約0.12%C。
在設(shè)計(jì)實(shí)用的金屬碘化器時(shí)，所遇到的問(wèn)題主要是溫度，各個(gè)部分必須在這種溫度下進(jìn)行工作。容器內(nèi)部溫度如低于230℃左右時(shí)，將降低碘化物的蒸氣壓力，從而使沉積速度急劇降低。韋斯廷霍斯公司研究了實(shí)驗(yàn)型碘化器的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的質(zhì)量如因分解或腐蝕而降低時(shí)，則不用有機(jī)材料或可被侵蝕金屬。整個(gè)容器可置入恒溫的流體內(nèi)，如圖8-9所示。
容器由Hastelloy B合金制成，盛海綿鋯的鉬隔罩與容器同心。兩根電極經(jīng)由Hastelloy B合金管進(jìn)入容器頭部。合金管的下端用螺絲旋接。暴露于碘及碘化物蒸氣內(nèi)的部分是鉬質(zhì)的，與之加固并向上延伸高出頭部的部分由高導(dǎo)熱的無(wú)氧銅制成。
在電極的銅質(zhì)部分中心鉆一小孔，在其頂部裝有通冷卻水用的接頭。在電極鉬質(zhì)部分的鉬突緣上下兩面安放兩片無(wú)松孔氧化鋁、氧化鋯或高溫電工瓷的陶瓷套，使電極與頂板底部絕緣。電極與陶瓷套由旋入頂板的Hastelloy B合金環(huán)固定，并用0形橡皮墊圈將電極上部封入頂部的Hastelloy套管內(nèi)。0形墊和云母壓蓋使電極居中并絕緣。由上層0形墊與下層墊圈之間的Hastelloy合金電極套管中的空間，通過(guò)與抽真空閥相連的小型輔助管而被抽成真空。
適合于金屬碘化器的真空閥，是經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的，具有一根冷卻的非升式桿，附有0形墊圈，閥芯經(jīng)過(guò)磨光，加工成針狀與閥體相互配合。
目前能進(jìn)行碘化鋯給生產(chǎn)的企業(yè)為：有研科技集團(tuán)有限公司(原北京有色金屬研究總院)、南京佑天金屬科技有限公司、中核晶環(huán)鋯業(yè)有限公司。
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