Гидрометаллургия

ТЕХНОЛОГИЯ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ

Главные области применения циркония:

-атомная энергетика,
-электроника,
-пиротехника и боеприпасы,
-машиностроение,
-легирование сталей и сплавов,
-производство огнеупоров, керамики, эмалей и стекла,
-литейное производство

Атомная энергетика

Ценность циркония, как конструкционного материала для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и канальных труб определяется малым сечением захвата тепловых нейтронов (~0.2 барн),

Высокой коррозийной стойкостью, хорошими механическими свойствами. Для этого пришлось решить сложную задачу очистки циркония от его химического аналога – гафния, обладающего высоким сечением захвата нейтронов – 115 барн. За рубежом такой сплав носит название циркалой.
В электронике используют свойства циркония – поглощать газы в условиях вакуума и в качестве эмиттера электронов. В пиротехнике и боеприпасах используют порошкообразный цирконий, отличающийся повышенной пирофорностью и высокой скоростью сгорания. В машиностроении цирконий применяют как кислотостойкий материал при изготовлении различного оборудования. Цирконий – ценный легирующий металл, обладающий способностью связывать в сталях азот и серу. Входит в состав многих сплавов, значительно улучшает их свойства. Высокой прочностью обладают сплавы циркония с магнием, рекомендованные для авиа- и ракетостроения. Более половины соединений циркония поглощает производство огнеупоров, фарфора, эмалей, глазури и стекла. В качестве огнеупора применяют двуокись циркония (t_пл = 2700 – 2900^оС) и минерал циркон. Циркониевый фарфор обладает высокой диэлектрической постоянной и малым коэффициентом расширения и применяется для изготовления изоляторов в линиях электропередач и запальных автомобильных свечах. Значительно применение цирконового концентрата в литейном производстве. Соединения циркония применяются как дубители в кожевенном производстве и для изготовления катализаторов в органическом синтезе.
Интерес к гафнию прежде всего в атомной технике, где он применяется в системах защиты и регулирования ядерной реакции, благодаря высокому сечению захвата нейтронов.
Вторая перспективная область – производство высокотемпературных и жаропрочных сплавов. Карбид гафния имеет t_пл=3890^оС, с карбидом тантала – t_пл=4200^оС.