Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

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.