Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Дистилляция кадмия. Волкович и Комлев предложили технологию получения чистого кадмия (КД-0) из технического металла методом непрерывной дистилляции при температуре 430—460° С. Конденсацию кадмия осуществляли в жидкую фазу при 340—350° С. В процессе дистилляции поддерживали вакуум 0,5—1 мм рт. ст. Удельная производительность полупромышленной установки составляла до 150 кг/ч с 1 м2 испарителя. Выход металла чистотой 99,98—99,99% составлял ~96% от массы загрузки.
В табл. 17 приведены результаты анализов исходного и дистиллированного металла, а также слива остатка, обогащенного труднолетучими примесями.
Из данных табл. 17 следует, что дистиллированный кадмий содержит во много раз меньше примесей свинца, никеля, цинка, железа, меди, олова и таллия, чем содержится их в исходном металле.
Котов подвергал дистилляции электролитический кадмий чистотой 99,9% (см. табл. 17). Установка для дистилляции представляла железный тигель и железный трехсекционный нагреваемый конденсатор. При температурах испарения 400—450° С и остаточном давлении ~1 мм рт. ст. испарялось от 0,7 до 1,15 г/см2*ч кадмия. Выход дистиллированного кадмия достигал 85% от массы загрузки. При повышении температуры дистилляции кадмия от 400—450° С возрастает содержание цинка с 0,006 до 0,04%. Дистиллированный кадмий после первой дистилляции при 425° С имел чистоту ~ 99,99 %; повторная дистилляция металла позволила получить спектрально чистый металл. Если в исходном металле содержалось незначительное количество цинка и мышьяка, то после однократной дистилляции при 425° С можно получить из кадмия марки КД-1 (99,9 %) металл чистотой 99,999% Cd.
Александров и Дьяков осуществляли дистилляцию кадмия из кварцевого тигля с использованием нагреваемого конденсатора в вакууме ~1*10в-4 мм рт, ст. Выход конденсата составлял 70% от массы загрузки. При увеличении степени дистилляции кадмия до 90% наблюдалось загрязнение конденсата малолетучими примесями. Температура процесса изменялась от 315 до 550° С. Скорость испарения составляла от 1 до 14 г/см2*ч. Чистота исходного металла равнялась 99,97%, а остаточное электросопротивление 5*10в-3—6*10в-4 ом*см.
Наиболее чистый металл был получен при температуре дистилляции 450° С в нижней зоне конденсатора при 280° С. Остаточное сопротивление такого металла понизилось до 4,5*10в-5 ом*см.
Конденсат при температурах испарения до 450° С загрязняется главным образом легколетучими примесями. Повторная дистилляция кадмия при оптимальном режиме процесса не повышает чистоту металла, но увеличивает выход металла высокой чистоты.
Суммарное содержание примесей в дистиллированном кадмии уменьшается в 250 раз по сравнению с исходным, при этом чистота металла достигает 99,99993% Cd. Применение конденсатора с оптимальным температурным режимом (280—250° С) позволяет получить кадмий такой же чистоты, как после многократной дистилляции с использованием ненагреваемого конденсатора.
Ректификация кадмия осуществляется при атмосферном давлении. В качестве исходного металла служит кадмий заводского производства КД-0, характеризующийся следующим содержанием примесей: 1*10в-2 % Zn; 1*10в-2 % Cu; 2*10в-2 % Pb; 6*10в-4 % Fe. Остаточное удельное электрическое сопротивление (при 4,2°К) 68*10в-10 ом*см, чистота 99,98—99,99% Cd.
Ректификацию кадмия ведут аналогично ректификации цинка. Процесс осуществляют в колонне из чистейшего графита при атмосферном давлении. При отборе дистиллята первая фракция загрязнена примесями, следующие — чище, содержат ~ 1*10в-5,% Pb, <1*10в~5 % Cu и <1*10-5 % Fe. Расход электроэнергии 2 квт*ч на 1 кг очищенного металла.
После ректификации в кадмии резко снижается содержание цинка и таллия. Проведение процесса при температуре в кубе ~765° С и в конденсаторе ~350°С позволяет получить металл с содержанием кадмия 99,99999%. Дальнейшее повышение чистоты кадмия, как и цинка, осуществляют вакуумной дистилляцией при температуре — 407° С и зонной перекристаллизацией.
Зонная перекристаллизация кадмия проводилась в графитовых лодочках, установленных в кварцевые ампулы в атмосфере чистого аргона с некоторым избыточным давлением. Скорость перемещения зоны 40 мм/ч; ширина расплавленной зоны 20 мм. Число проходов 18—20. В результате зонной плавки были получены пластичные монокристаллы кадмия.
Кадмий после ректификации в графитовой колонне при атмосферном давлении характеризуется следующим содержанием примесей: <1*10в-5 % Cu, <1*10в-5 % Pb, <1*10в-5 % Fe; остаточное электрическое сопротивление такого кадмия 0,8* 10в-10 ом*см, что соответствует чистоте кадмия 99,999992%. Кадмий после вакуумной дистилляции и зонной перекристаллизации содержит <1*10в-6% Cu, <1*10в-5% Pb и 1*10в-5% Tl. Остаточное электрическое сопротивление металла 0,48*10в-10 ом*см, а его частота 99,999998% Cd.