» » Вакуум-термическая отгонка Mg и MgCl2 из циркониевой губки
07.02.2017

Присутствие кислорода, способного растворяться в твердом цирконии (как и в титане), приводит к сильному повышению твердости и снижению пластичности циркония.
Кроме того, полученная губка циркония, восстановленная при температуре 825°, проявляет пирофорные свойства при соприкосновении с воздухом и активно окисляется при соприкосновении с водой. Поэтому разработан метод вакуум термического отделения хлористого магния и магния от циркония, исключающий измельчение губки, преждевременное ее соприкосновение с воздухом и применение промывных жидкостей. Аппаратурная схема процесса представлена на рис. 122.
Вакуум-термическая отгонка Mg и MgCl2 из циркониевой губки

Высокая температура процесса может привести к спеканию циркониевой губки и образованию закрытых пор, что задержит удаление хлорида магния. Кроме того, надо учитывать, что цирконий с железом образует эвтектику, плавящуюся при 940°. Поэтому температура вакуум-термической рафинировки циркониевой губки была установлена практически в 825°.
Тигель 1, в котором осуществилось восстановление, вместе с содержащимися в нем продуктами восстановления помещают вверх дном в реторту 2. Реторта эвакуируется до 10в-4—10в-5 мм рт. ст., и тигель нагревается до 825°, в результате чего основная часть хлористого магния стекает через воронку 3 в кольцеобразный сосуд из нержавеющей стали 4, помещенный под тиглем.
Нагрев верхней части реторты, где помещается тигель, осуществляется при помощи подъемной цилиндрической вакуумной электропечи 5, создающей герметичное вакуумное пространство вокруг обогреваемой части реторты. Это устраняет возможность постепенного вдавливания тонких стенок реторты под давлением воздуха.
Оставшаяся часть хлорида и магния возгоняется и конденсируется в нижней охлаждаемой части реторты.
Наряду с отделением магния и хлористого магния в этой же операции происходит выделение водорода, который мог быть поглощен магнием и цирконием или мог образоваться в результате взаимодействия этих металлов со следами влаги.
Дистилляция продолжается около 10 час. Реторта охлаждается несколько десятков часов под вакуумом.
Для ускорения охлаждения реторты, после того как верхняя ее часть охладится до 400°, вакуумную печь поднимают и перекосят на следующую реторту.
Перед выгрузкой циркониевой губки необходимо принять меры предосторожности против возможного быстрого окисления или даже самовозгорания циркония при соприкосновении его с воздухом. Воздух медленно впускают в эвакуированную реторту в течение трех часов, после чего реторта снова эвакуируется и наполняется аргоном или гелием и затем вскрывается для выгрузки циркониевой губки. Наполнение реторты инертным газом перед ее вскрытием предохраняет от возможного воспламенения осадка сконденсированного магниевого порошка.
Выход циркония в этой операции по отношению к его содержанию в исходном продукте восстановления составляет до 99,5%.
В результате дистилляции примесей получается циркониевая губка, которая имеет следующий примерный состав: 0,01—0,08% Cl; до 0,01% Si; 0,02% Mn; 0,05—0,08% Mg; 0,02—0,03% С; 0,02% Al; 0,05—0,1% Fe; 0,01% Ti; 0,02—0,04% N; -0,15% О; остальное Zr.
Дальнейшая очистка продукта от оставшихся примесей хлора и магния осуществляется в последующей операции переплавки металла.