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锆及锆合金材料的特点及锆冶炼工艺

发布时间:2020-06-05 15:24:59 浏览次数 :

锆及锆合金在酸、碱等介质中具有良好的耐蚀性,同时具有突出的核性能和优良的机械性能,是工业上常用的金属之一。然而,由于该金属的提炼和加工较为困难,因此在很长一段主要被用于原子能工业方面,作为核反应堆的结构、包复和控制棒材。

近些年,随着我国锆及锆合金铸锭和加工材生产工业化的实现。目前,锆及锆合金除在核反应堆使用外,也已在化工行业内得到推广和应用,主要用于制造化工设备,如制造耐蚀的反应塔、泵、热交换器、阀门、搅拌器、喷嘴、热电偶套管、导管和容器衬里等;锆及锆合金在电子管工业作为良好的消气剂,锆丝、箔可制作栅极支架、阴极支架和栅极材料等。国内外相关行业对锆及锆合金产品的需求量不断增加。

锆管

然而,在锆及锆合金铸锭和加工材的生产、交易中没有相应的牌号和化学成分标准规范,目前均采用企业标准或协议标准进行,牌号和成分无统一的标准可依。因此,制定锆及锆合金牌号和化学成分专用标准是非常必要,该标准的制定不仅可有效的规范锆及锆合金铸锭和加工材的牌号和化学成分,同时也可有力的促进该行业的健康、可持续发展。

锆冶炼产品的分类是以行业应用的需要提出的,有工业级海绵锆、火器锆、核级海绵锆、锆粉等。由于采用的原料和最终的产品不同,所以锆冶炼工艺方法也不同。

1、工业海绵锆的生产工艺

以工业氧化锆为原料,氯化获得Z rCIa, 用金属镁还原, 经真空蒸馏,获得工业级海绵锆。也有以锆英砂为原料, 直接氯化获得粗ZrC lg, 再经提纯后的Z rCl, 通过镁热还原、真空蒸馏, 获得工业级海绵锆。

2、核级海绵锆的生产工艺

核级海绵锆必须分离铪,其他的工艺与工业级海绵锆的制备相似。锆、铪分离产业化的方法有:以氧氯化物为原料的萃取分离法,以四氯化锆为原料的气相分离法和以锆氟酸钾为原料的分步结晶法。

锆棒

3、电解锆的生产工艺

锆氟酸钾熔盐电解法生产出的金属锆粉,经压铸熔炼后制得金属锆。

4、热还原法和氢化法制取锆粉

热还原法是以氧化锆为原料,用钙(氢化钙)为还原剂制取锆粉。氢化法是以金属锆为原料在400~800℃反应,获得氢化锆;破碎、球磨后在800~1000℃下脱氢获得锆粉。

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