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海綿鋯生產(chǎn)過(guò)程中(nFe)/(nzr),推薦四氯化鋯服務(wù)至上、(nHf)/(mzr)、(nsi)/(nzr)及(nAl)/(nzr)的變化,表明雜質(zhì)鐵的行為與其他雜質(zhì)如鉿、硅及鋁不同,推薦四氯化鋯服務(wù)至上。在四氯化鋯用鎂還原操作中,鐵有再混入的過(guò)程。生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明,海綿鋯中雜質(zhì)鐵的固定來(lái)源一原料帶入及海綿鋯與不銹鋼坩堝壁的交互作用一不是導(dǎo)致鐵含量出格的原因。使用鋯坩堝未能控制鐵對(duì)海綿鋯的沾污。以某廠生產(chǎn)實(shí)際資料為依據(jù)所作的化學(xué)熱力學(xué)計(jì)算指出,在一定條件下鐵的氣相遷移是造成海綿鋯中鐵含量出格的原因;引起鐵的氣相遷移過(guò)程的內(nèi)在因素是還原爐膽內(nèi)的鐵銹及裝入爐中的水解料(ZrOCl_2·8H_2O)。在注意消除上述兩因素后,推薦四氯化鋯服務(wù)至上,因雜質(zhì)鐵含量出格而造成海綿鋯的不合格率由20.5%下降到2%。
在核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)領(lǐng)域,傳統(tǒng)的技術(shù)工藝是以鋯英砂為原料、經(jīng)沸騰氯化生產(chǎn)四氯化鋯,再經(jīng)分離還原得到海綿鋯,生產(chǎn)過(guò)程中鋯英砂中的Si成分會(huì)生成大量無(wú)法有效利用且具有腐蝕性的SiCl4,鋯英砂的有效利用率較低、環(huán)境影響較大。近年來(lái),核級(jí)海綿鋯的生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步,新技術(shù)工藝以電熔氧化鋯為原料直接經(jīng)沸騰氯化生產(chǎn)四氯化鋯,再經(jīng)分離還原得到海綿鋯,由于電熔氧化鋯生產(chǎn)環(huán)節(jié)鋯英砂中的Si成分生產(chǎn)副產(chǎn)品微硅粉,后續(xù)沸騰氯化環(huán)節(jié)不再產(chǎn)生SiCl4,因此,新技術(shù)工藝不僅鋯英砂利用率高,而且有效解決了原技術(shù)工藝生產(chǎn)中沸騰氯化環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量具有腐蝕性四氯化硅(SiCl4)的環(huán)保治理難題,是一種節(jié)能環(huán)保的新型技術(shù)工藝。
一次性加料還原爐開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),先將鎂錠放入坩堝,再將揮發(fā)爐連同ZrCl4冷凝器移到還原爐上。兩臺(tái)爐子通過(guò)法蘭密封對(duì)接,抽真空后充入姐氣。準(zhǔn)備工作完畢后,把還原爐升溫到1023K熔化鎂錠,然后把揮發(fā)爐加熱至573-633K溫度使ZrCl4逐漸揮發(fā),氣體從導(dǎo)管進(jìn)入還原爐開(kāi)始反應(yīng)。反應(yīng)溫度一般為1053-1173K,爐壓1.1-1.8×105Pa,反應(yīng)速度與氬氣和ZrCl4的分壓比有關(guān)。ZrCl4揮發(fā)快,濃度高,反應(yīng)加快;反之,反應(yīng)變慢。正確地調(diào)節(jié)溫度和壓力就可使還原作業(yè)平穩(wěn)進(jìn)行。當(dāng)ZrCl4耗盡時(shí),爐壓會(huì)急劇下降,表明反應(yīng)已經(jīng)終結(jié)
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