Способ получения циркония

Способ получения циркония

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пп994585

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советским

Сецналистическик

Рвслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 139481 (21) 3272599/22-02.С 25 С 3/00

С- 25 С 3/26 (щ М. Ка.з с присоединением заявки É4

Государственнмй комптет

СССР по делам изобретеппй и открмтпй (23) Приоритет

Опубликовано 070233. Бюллетень Но 5

Дата опубликования описания 070283 (33} УДД. 669, 296 (0@8; Щ

A Â. Ковалевский, Л.В. Ковалевская, И.Ф. Ни коВ, В.В. Торопов и В.И. Шншалов В:;р;"...-,.,--,- =.-(72) Авторы изобретения

P1) Заявитель .Кировский политехнический -институт (.5 4 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИРКОН ИЯ

Изобретение относится к способам получения электролитического цирко-ния, в частности злектролизом хлорид но-фтороцирконатных расплавов.

Известен способ, позволяющий получить металлический цирконий электр " ролизом расплавленной =солевой смеси КСI или IIeCl содержащий 5-35 мас.й

К22гуь с использованием в качестве.анода продукта восстановления окиси циркония углеродом (загрязненный метацтлический продукт содержит до 80% циркония). Электрорафииирование ве-дут при 700-9504С и плотности тока.

0,5-5 A/ñì (1 3.

Недостатком этого способа является необходимость промежуточной ста-дии - получение чернового металли-ческого продукта.

Наиболее близким к изобретению = по технической сущности является -способ получения циркония электролизом в расплаве смесей хлоридов щелочных металлов с фторцйрконатом калия при

750-8004С, начальной катриной плот«. ностью тока 3,5-4,0 A/ñì . Исходнаяконцентрация фторцирконата калия

25»30 мас.Ъ. Катодный выход по току..при этом 50-60%. Катодный осадок со-. держит не более 30 мас.% металйичеокого циркония (2 l.. недостатками известного способа являются малое содержание металлического, циркония в катодном осадка и низкий выход по току, Кроме того, не учитывается также изменение состава катодного осадка в процессе,электеп ролнза, в результате чего совместно с металлом извлекается значительное количество солей, регейерация которых требует существенных материаль-: ных и трудовых затрат. целью изобретения является повыавние содержания металлического циркония в катодном осадке и выхода по токую

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения циркония электролизом в расплаве смесей хлоридов щелочных металлов с фторцирконатом калия при 750-8004С и начальной каторжной плотностью. тока 3,54,0 A/ñì, электролиз ведут прй под25 держании количества электричества на единицу поверхности катода 0,05-, 1i00 A.%/ñè.i.

° Cnoco0 электролиза расплавленных- солевых смесей хлоридов щелочных ме-: таллов с фторцирконатом калия под994585

Таблица 1

Расплав МаС1К27 < F6

Компоненты

Слой осадка

Расплав KCl-K27 rF<

Содержание компонентов, мас.% в опыте

Компоненты

Содержанис компонентов,мас.Ъ, в опыте

1 2

38,5 7 г

2г

- 41,5

41,4

43,5

2 6

13,1

12,2

К27 rF6 13,6

13,4

40,8

NaCl

КС!

40,8

42,9

42,1

4,6

4,2

NaF + KF 2,9

3 5

20,5

22,0

22,3 20,6

17,3

7 rF<

К27 rFЬ

18i2 тверждается на основании исследования послойного состава катодных осад-, ков, полученных при электролизе расплавов КС 1-К27 rF6 и NaC l-K27rF2 . При визуальном изучении катодных осад,ков можно обнаружить три основных 5 слоя.

Первый слой состоит иэ рыхлого ,порошка черного цвета, выделяющегося в первоначальный момент электролиза непосредственно на подложке катода. 30

Второй - плотносформированный слой светло-серого цвета, с радиально расхо дящимися направлениями роста осадка.

Третий - наружный плотный слой темносерого цвета. 15

В табл. 1 приведены результаты анализа осадков, полученных элвктролизом расплавов KC1-KyZrF< и ИаС lк27 ь

Иэ табл. 1 видно, что в слое, непосредственно прилегающем к поверхности катода, содержание мвталличвс кого циркония 38,5-43,5 мас.Ф. В последующих слоях содержание циркония находится в пределах i I-22а.3амвтно отличие содержания металлического порошка в первом слов по сравнению с последующими можно обьяснить изменением характвра катодной реакции в процессе электролиза.

Если.„ в первоначальный момент электролиза преобладает одноактный разряд ионов циркония до металла, то при дальнейшем электролизе часть ионов четырехраэрядного циркония разряжает-35 ся до двухзарядного с последующим диффундированием вглубь электролита и окислением на аноде. Изменение ха рактера электродного процвсса приволп

4 дит к потере электричества и к улуч" шению количества захватываемых солей.

Таким образом, непрерывно извлекая катодный осадок, например с использованием вращающегося дискового или цилиндрического катода, при пропускании количества электричества на единицу поверхности катода, равного

0,05 A.÷/ñì и обеспечивающего образование лишь первого слоя осадка,зна" чительно уменьшается количество захватываемых солей на единицу массы осажденного циркония,. Выход по току при этом также увеличивается и сохраняется высоким при пропускании ко-. личества электричества на единицу поверхности катода до 1,0 и ч/см2.

Снижение пропущенного количества электричества на единицу поверхности катода ниже 0,05 и ч/см2 не приводит ни к повышению выхода по току, ни к увеличению содержания металла в катодном осадке и, следовательно, нецелесообразно. Высокий выход потоку сохраняется и при увеличении количества пропущенного электричества на единицу поверхности катода до 1,0 A-ч/см2.

Пример. Злектролиэ хлоридно-фтороцирконатных расплавов проводят в атмосфере аргона при 800 С, начальной катодной плотности тока

4,0 А/см2 и исходной концентрации

K2ZrFg 30 мас.В.

Результаты осуществления способа приведены в табл. 2.

Предлагаемый способ позволяет уве" личить содержание металлического циркония в катодном слое в 1,5-2 ра-, за и повысить выход по току на 1215 В-;

994585 расплав КС1-K

Слой осадка

Компоненты

Содержание компонентов, мас.Ъ в опы-.. те

Содержание компонентов,мас.Ф, в опыте

3(омпоненты

»»»а»»» Ф»»»юа»

1 2

» а»»»юВ»»»»ю»ФЬ а»

KC l

57,1 56,5 МвС1 56,2 57,6

4,2

4,2

17,2 . Zr 22,1 20,7

17,6

K2Z rF6

19,8

19,3

56 5 575

58,2

МвС1

59 1

KC l

4,0

4 8

22,1 2087

20,3

21,2

17,9

К22 ГР6

Полый осадок

18,3

КС1

57,2

56,5

56,5

57 5

NaCl

4,4 4,1

KF

NiF+ KF 3,2

3 ° 1

Таблица 2

»»а»»»»юЬ»»4В»

Расплав

Осадок

Выход по току, %

0,05

75,7

39,5

30,4

0,1

75 2

0,3

74;6

23 ° 4

ÊÑ l -К12ГР

72,9

22,1

1,0

62, 1

1,5

19 9

60,3

3,0

20,8

41Ф4

86,0

NaC1 "т2ГРЬ

0,05

NaC 1-K12 r Fi

NaC l -Ку 2 гРЬ

31,3

87,5

1,0.86,9

25,,0

0i3 кс1-к22 ГРь

К22ГРь

КС l Ê 2гРЬ

КС 3-К12ГРЬ

Ксl К22ГРЬ

»

Количество пропущенного электричества на единицу поверхности катода, A ч/см.Продолжение табл. 1

»» а

Расплав NaCl

К2.2 Г РЬ

МвР+ KF 3,6 2 ° 9 .

К22ГРЬ 18,2 18,7

NaF + KF 3,2 3,1

K>Z гРЬ 18,2 1&,7

Содержание

Zr-потыка в осадке, мас.В

994585

Продолжение табл. 2

» ю

Выход по току, Ъ

Количество . про ушенного электричества на единицу по- . верхности катода, A ч/см ю

Содержание

Zr-порошка в осадке, мас.%

Осадок

Расплав

«»ю «юю»»чю ю»ю»ю»

1 0

И а с 1 K> Zr F8

83,2

22,2 йаС1-K ZrF8

1,5

20,7

75,9

3,0.

22,3 и аС I -KgZ г Г8

71,8

Составитель О. Семенко редактор А.Гулъко Texpeg E.Харитончиь Корректор Ю«Макаренко

3аказ 573/9 Тирак 641 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-.35 Раушская наб., д. 4/5

1 ч

4илиал ППП "Патент", г.. ужгород, ул. Проектная, 4.Чю «

-Ф

Опыты выполнены по способу, принятому за прототип.

Формула изобретения источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Способ получения циркония электро-

;лизом s расплава смесей июридоз ше- 1. Патент, США Р 2937979, лочнйх металлов с фторцирконатом ка-. кл. 204-64, опублик. 1960. лия npg 750-800оС и начальной катод" ?5 2. Огарев А.Н. Шентяков В.B. ной плотности тока 3,5-4,0 A/cM ксенов Н.Г. и др. Получение пластичотличающийся тем, что, -ного циркония электролизом расплавс целью пОвиаения содержания цирко-; ленных солей. - В кн., Ядерное гергония в катодном,осадке и выхода по то- чее и реакторные металлы.. тр. il межку, электролиз ведут при поддержа-,, 30 дународной конференции по мирному нии количества электричества на еди- использованию атомной энергии (жененицу поверхности катода 0,5- ва, 1956 ), т. 3, N., Атомиздат, 1959, 1,00 А ч/смэ. с. 414-424.