На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


реферат Методы разделения циркония и гафния

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 25.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
Федеральное государственное  образовательное  учреждение
  высшего профессионального  образования
Московский  государственный  университет тонких химических технологий
имени М.В. Ломоносова 
 

                                                       Кафедра Химии технологии  редких  и рассеянных элементов 

РЕФЕРАТ 

    По  дисциплине: «Физико-химические основы технологии редких и рассеянных элементов»
    на  тему: методы разделения циркония и гафния. 
     
     
     
     

                           Выполнила: ст. 4 курса 
                           группы C-41 Задавина А.С.
                           Проверил:  
                 
                 
                 
                 

Москва 
2011 

ВВЕДЕНИЕ 

Цирко?ний (лат. Zirconium; обозначается символом Zr) — элемент побочной подгруппы четвёртой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 40. Простое вещество цирконий — блестящий металл серебристо-серого цвета. Обладает высокой пластичностью, устойчив к коррозии.
Га?фний — тяжёлый тугоплавкий серебристо-белый металл, 72 элемент периодической системы. Гафний достаточно инертный материал из-за образования тонкой пассивной плёнки оксидов на поверхности. В целом, химическая стойкость гафния гораздо больше, чем у его аналога — циркония. Лучшим растворителем гафния является фтороводородная кислота (HF), или смесь фтороводородной и азотной кислот, а также царская водка. При высоких температурах (свыше 1000 К) гафний окисляется на воздухе, а в кислороде сгорает. Реагирует с галогенами. По стойкости к кислотам подобен стеклу. Также как и цирконий, обладает гидрофобными свойствами (не смачивается водой). 
 

      Цирконий – Zr - 4d25s2                                                                            Гафний – Hf - 4f145d26s2

      
 

Разделение весьма близких по свойствам химических элементов
циркония и  гафния, встречающихся в природе  только совместно в изоморфных кристаллах, осуществили Хевеши и Костер более 40 лет на-
зад. То, что цирконий и гафний встречаются в природе только совместно объясняется тем, что ионные и атомные радиусы обоих элементов мало отличаются друг от друга, внешние электронные оболочки их атомов построены одинаково, поэтому химические свойства и кристаллохимические характеристики их соединений очень близки.  
После открытия гафния его специфические ценные свойства длительное время не были известны, вследствие чего металлический гафний и его соединения не находили практического применения (до 1930 г. в Европе было получено лишь около 70 т. двуокиси гафния).  
Усиленное внимание к химии циркония и гафния в послевоенные годы было вызвано тем, что для изготовления ядерных реакторов потребовался в значительных количествах чистый, свободный от гафния цирконий, слабо поглощающий тепловые нейтроны, и металлический гафний, хорошо поглощающий тепловые нейтроны и оказавшийся очень полезным для регулировки реакций ядерных превращений. 
Цирконий — дитя атомного века. Его высокая коррозионная стойкость по отношению ко многим веществам, хорошие теплопроводность и деформируемость, а также малое сечение захвата тепловых нейтронов сделали этот элемент незаменимым в атомной технике.  
Сегодня цирконий можно считать классическим материалом для ядерных реакторов.

Однако промышленное применение процессов разделения циркония и гафния и получение этих металлов началось значительно позже —  лишь в 50-х годах нашего столетия. В отличие от большинства остальных областей применения циркония и его соединений — в черной и цветной металлургии, химическом машиностроении, производстве керамики и огнеупоров, стекла и эмалей, промышленном катализе и др. (где можно использовать цирконий без дорогостоящей предварительной очистки от гафния), при осуществлении цепных реакций ядерного распада необходим цирконий ?реакторной чистоты? — с минимально возможным содержанием гафния. Реакторно-чистый цирконий применяется, в основном, в виде сплавов, в качестве конструкционного материала для ядерных реакторов. Здесь используется исключительно благоприятное сочетание свойств циркония — малое эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейронов — 0,18 барн (в природной смеси циркония и гафния, содержащей 1—3 вес.% последнего, соответствующая величина — до 3,5 барн), высокая механическая прочность и коррозионная стойкость при температурах до 550° в агрессивных средах.
Хотя свойства гафния и его соединений изучены  далеко недоста-
точно, но, по аналогии с цирконием, для гафния можно  было бы найти
довольно широкое  применение в таких областях современной  техники,
как электро- и радиотехническая, металлургическая, оптическая про-
мышленность и другие. Однако малый масштаб мирового производства
(несколько десятков  тонн в год) и сравнительно  высокая стоимость гафния, а также  возможность замены его в большинстве  случаев бо-
лее доступным  цирконием приводит к тому, что  до настоящего времени
основное количество гафния применяется в ядерной  технике. В противоположность цирконию, гафний обладает способностью к интенсивному поглощению тепловых нейтронов (поперечное сечение захвата
115 барн), что в сочетании с высокой коррозионной устойчивостью и
механической  прочностью этого металла и его  сплавов как при низких,
так и при  повышенных температурах и облучении, обусловливает его
ценность как  материала для регулирующих стержней ядерных реакто-
ров. Большое  значение имеет применение гафния в  защитных устрой-
ствах против облучения тепловыми нейтронами. В последнее время
изучается возможность  применения в ядерной энергетике двуокиси и
борида гафния.
Весьма перспективным  является применение гафния как конструкционного материала для реактивных двигателей и управляемых снарядов ввиду  способности гафния к более быстрому—  в 2 раза — теплопоглощению и теплоотдаче сравнительно с цирконием или титаном, а также для легирования тугоплавких металлов. Со временем гафний сможет, по-видимому, найти применение при изготовлении химической аппаратуры, а соединения гафния —в качестве катализаторов. В настоящее время проводят многочисленные исследования по определению новых отраслей современной техники, в которых применение гафния являлось бы целесообразным. В связи с изложенным выше, масштаб производства циркония реакторной чистоты и гафния быстро растет. Так, если в 1950 г. крупнейшим производителем этих металлов — промышленностью США — было выпущено 9 т такого циркония и несколько килограммов гафния, то в 1959 г. — уже 1350 т и 30 т соответственно.
Для разделения циркония и гафния было предложено и испытано
большое количество методов, таких как: дробные кристаллизация или
осаждение, возгонка, дистилляция или ректификация; селективное  де-
хлорирование  окиси или восстановление хлоридов, электролиз; адсорб-
ция, ионный обмен, жидкостная селективная экстракция и др. Следует,
однако, отметить, что до настоящего времени даже лучшие из описан-
ных в литературе и примененных в производстве методов сравнительно
сложны, что объясняется  большой трудностью самой задачи разделе-
ния столь близких по свойствам элементов.
В современной технологии для промышленного  разделения смесей
циркония  и гафния применяют, главным образом, методы жидкостной
экстракции, а также, в некоторых  случаях, методы катионного обмена
и дробной кристаллизации фтороцирконатов (фторогафнатов) калия. 
 
 

МЕТОДЫ  РАЗДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ 

1.Дробная  кристаллизация 

Этот метод  основан на использовании различий в растворимости устойчивых соединений циркония и гафния, не разрушающихся  при многочисленных перекристаллизациях.
Такие соединения как: оксихлориды или оксибромиды, цитраты, ацетилацетонаты, двойные оксалаты, сульфаты или фториды с аммонием или калием. Системы, содержащие двойные фториды — фтороцирконаты (гафнаты) калия или аммония были первыми применены для разделения циркония и гафния и в определенной мере сохранили свое значение до настоящего времени.
Наиболее подходящая для разделения этим методом пара соединений – фтороцирконат и фторогафнат калия, характеризуемая наибольшим соотношением растворимостей.
K2ZrF6, содержащий окло 2% Hf (по отношению к Zr), растворяют при 80-90° в дистиллированной воде до насыщения. Раствор охлаждают до 19°, при этом выкристаллизовывается примерно 93% первоначально растворенного
K2ZrF6. При дробной кристаллизации двойных фторидов — фтороцирконатов(-гафнатов) калия, соли гафния, более растворимые, чем соли циркония,— концентрируются в маточных растворах, а цирконий в кристаллах постепенно очищается от гафния. Для увеличения извлечения циркония K2Zr(Hf)F6 растворяют в маточниках от кристаллизации предыдущей партии. В этом случае извлекают 80% Zr, а Hf во фтороцирконате после 16-18 перекристаллизаций содержится ?0,01%
Дробная кристаллизация K2ZrF6 и K2HfF6 очень проста, не требует сложного оборудования; все операции проводят в реакторах, снабженных мешалкам и рубашками для обогрева и охлождения.
Однако, метод  не пригоден для производства гафния в промышленных масштабах, так как для получения чистого гафния из обычного сырья требуется несколько сотен перекристаллизаций, т.е. наблюдается малая производительность данного метода.
 Поэтому данный метод, несмотря на простоту выполнения отдельных кристаллизации, в настоящее время применяют только для получения циркония реакторной чистоты. 

2. Дробное осаждение 

В методах разделения циркония и гафния дробным осаждением ис-
пользуются, в  основном, различия в растворимости  соединений этих
элементов, а  также в устойчивости их комплексов.
Результаты многолетних  исследований показали, что методы дробного осаждения громоздки и  процесс разделения длителен; обогащение, достигаемое на одной ступени фракционирования, сравнительно невелико. Поэтому даже относительно наиболее эффективные из них — некоторые варианты фосфатного и ферроцианидного методов — не применяются в настоящее время в крупном промышленном производстве, хотя при определенных условиях они могут еще быть использованы в практике лабораторных препаративных работ по разделению циркония и гафния.
Ниже описаны варианты фосфатного и Ферроцианидного методов разделения. 

Фосфатный метод 

По  Ларсену: к 10%-ному раствору серной кислоты при 70 —
75° добавляют,  при постоянном перемешивании,  из распылителей-фор-
сунок 2—5%-ный раствор фосфорной кислоты в 10%-ной серной кисло-
те и 2—5%-ный — раствор сульфата циркония (гафния) в такой же кислоте. Выпадает плотный хорошо отстаивающийся фосфатный осадок, в котором концентрируется гафний. Фильтруют и промывают осадок водой. Полученную жидкую пасту, охлажденную на льду, обрабатывают холодным раствором едкого натра и перекиси натрия. Смесь настаивают при 50—70° до перехода всего циркония (гафния) в осадок гидратов перекисей этих элементов. Осадок отделяют фильтрованием от раствора фосфата натрия, растворяют в серной кислоте и проводят новый цикл фосфатного осаждения. После 7 последовательных циклов этого процесса, при осаждении из раствора в каждом цикле 55% суммы (Zr, Hf)O2, содержание HfO2 в концентратах повышалось более чем в 7 раз — с 13 до 93% . При исходном
сырье, содержащем 2—3% HfO2, после двух последовательных дробных осаждений фосфатов из раствора в маточнике остается дdуокись
циркония, практически  очищенная от гафния.
Ферроцианидный метод
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.