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鋯合金材料的冶煉方法

發布時間:2020-06-05 16:03:57 瀏覽次數 :

鋯及鋯合金在酸、堿等介質中具有良好的耐蝕性,同時具有突出的核性能和優良的機械性能,是工業上常用的金屬之一。然而,由于該金屬的提煉和加工較為困難,因此在很長一段主要被用于原子能工業方面,作為核反應堆的結構、包復和控制棒材。

近些年,隨著我國鋯及鋯合金鑄錠和加工材生產工業化的實現。目前,鋯及鋯合金除在核反應堆使用外,也已在化工行業內得到推廣和應用,主要用于制造化工設備,如制造耐蝕的反應塔、泵、熱交換器、閥門、攪拌器、噴嘴、熱電偶套管、導管和容器襯里等;鋯及鋯合金在電子管工業作為良好的消氣劑,鋯絲、箔可制作柵極支架、陰極支架和柵極材料等。國內外相關行業對鋯及鋯合金產品的需求量不斷增加。

鋯合金棒

然而,在鋯及鋯合金鑄錠和加工材的生產、交易中沒有相應的牌號和化學成分標準規范,目前均采用企業標準或協議標準進行,牌號和成分無統一的標準可依。因此,制定鋯及鋯合金牌號和化學成分專用標準是非常必要,該標準的制定不僅可有效的規范鋯及鋯合金鑄錠和加工材的牌號和化學成分,同時也可有力的促進該行業的健康、可持續發展。

鋯冶煉產品的分類是以行業應用的需要提出的,有工業級海綿鋯、火器鋯、核級海綿鋯、鋯粉等。由于采用的原料和最終的產品不同,所以鋯冶煉工藝方法也不同。

1、工業海綿鋯的生產工藝

以工業氧化鋯為原料,氯化獲得Z rCIa, 用金屬鎂還原, 經真空蒸餾,獲得工業級海綿鋯。也有以鋯英砂為原料, 直接氯化獲得粗ZrC lg, 再經提純后的Z rCl, 通過鎂熱還原、真空蒸餾, 獲得工業級海綿鋯。

2、核級海綿鋯的生產工藝

核級海綿鋯必須分離鉿,其他的工藝與工業級海綿鋯的制備相似。鋯、鉿分離產業化的方法有:以氧氯化物為原料的萃取分離法,以四氯化鋯為原料的氣相分離法和以鋯氟酸鉀為原料的分步結晶法。

3、電解鋯的生產工藝

鋯氟酸鉀熔鹽電解法生產出的金屬鋯粉,經壓鑄熔煉后制得金屬鋯。

4、熱還原法和氫化法制取鋯粉

熱還原法是以氧化鋯為原料,用鈣(氫化鈣)為還原劑制取鋯粉。氫化法是以金屬鋯為原料在400~800℃反應,獲得氫化鋯;破碎、球磨后在800~1000℃下脫氫獲得鋯粉。

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