1、活性金属和难溶金属
1.1、活性金属是在高温下对氧和其他间隙元素有很高亲和力的金属如锆;
1.2、难溶金属是与铬相同或超过铬的熔点的金属如铌、钽、钨、钼、铬、钒、铼等。
2、锆的基本概念及简介
锆来自于阿拉伯语单词 zargun,为金色,用来形容锆宝石(ZrSiO4)。在 1789 年由 M.H.Klaproth(克拉普罗特)在德国发现锆,1824 年分离出非纯锆,1916 年李国钦博士创立华昌公司,在1924 年制出具有延展性的锆金属并于 1947 年以试验规模生产出工业用锆,1949 年采用镁热置还原法制备锆金属,1956 年建立锆厂,六十年代早期,锆和锆开始用于防腐。1965 年锆合金用于核工业,1970 年代第一次在醋酸生产中大规模使用锆。
2.1、锆的主要性质及用途
锆(Zr)是第九种最普通元素,在地壳中含量丰富,占 0.025%,其地质含量超过 Zn、Pb、Ni,甚至超过 Cu、Sn,储量为铜储量的 2.5 倍。熔点 1882℃,沸点为 4377℃,密度为 6.506g/cm3(20 ) ℃ 。根据锆的性能特点,锆主要用于核反应堆、化工设备和作为合金成分三方面。锆的热中子吸收截面低(0.18靶),铪热中子截面高(105 靶);锆的原子序为 4a,原子量 91.224,如此,
锆被广泛得用于:
(1)锆是一种热中质穿透材料;
在中子辐射下,锆的强度韧性不变,热中子的吸收截面小,是良好的反应堆结构材料;
(2)优异的耐蚀材料锆对很多腐蚀介质均有很强的抗力,优良的抗酸、碱和液体金属腐蚀能力,使锆成为当今热交换器、汽提塔、干燥塔、反应器阀门、管道系统和核应用的优先选择材料。
(3)除氢除气材料,在低温条件下就开始吸氢。
(4)作为钢、铝、镁、铜、钼、锆、铌等的最好的合金元素;锆作为合金添加剂主要用于铝镁合金用于控制晶粒尺寸和微观结构,用于钢中主要用来脱氧。
2.2、锆的来源及提炼工艺
1)锆的来源
锆主要来自于两种矿石:锆英石和斜锆石;工业锆主要来源于海边沙滩中中的锆英石和斜锆石,在澳大利亚、美国佛罗里达主要以锆英石为主,南非、俄罗斯主要以斜锆石为主。
锆英石主要用在陶瓷釉料遮光剂、耐火材料、铸膜、阴极射线管及光纤用玻璃、高级陶瓷、磨料和化工产品等。
2)锆的生产流程
锆的生产提炼工艺制备方法与锆基本相似,生产海绵锆的产量少,国内需求量少,产量小。包括克罗而工艺,化学萃取工艺,主要有以下几个
主要程序:
(1)锆英石的备料
(2)锆英石的粗氯化
(3)除氯塔,回收四氯化硅、锆铪分离、溶解四氯化锆、调整溶液配比并分离;
基本化学工艺方法如下:
ZrO2---ZrCl2----MgCl2+Zr
海绵锆和海绵锆一样,制备后成分除了 O、H、N 之外,其他元素基本不发生变化。
锆材铸锭的加工基本工艺流程:
海绵锆-----真空烘干------组批混料------压单块电极-----电极组焊-----一次电子束-----切底垫-----取样分析------氩弧焊箱内焊接------二次电子束-----扒皮取样分析成分-----去头部-----切除底垫------超声探伤-----成品铸锭。
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