Металлургия циркония
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
газы (служить геттером) для поддержания высокого вакуума в электронном приборе. С этой целью порошок циркония наносят на поверхность анодов, сеток и других деталей. Циркониевую фольгу применяют в качестве фильтра в рентгеновских трубках с молибденовыми антикатодами.
Машиностроение. В связи с расширением производства ковкого циркония и сплавов на его основе привлечено внимание к его использованию в химическом машиностроении как кислотостойкого материала (детали центрифуг, насосы, конденсаторы, испарители и др.), в общем машиностроении (поршни, шатуны, тяги и др.) и турбостроении (лопасти турбин и другие детали).
Стали и сплавы с цветными металлами. Цирконий - эффективный раскислитель и деазотиатор сталей. Кроме того, он ценный легирующий элемент, вводимый в некоторые сорта броневых и орудийных сталей, коррозионностойких и жаропрочных сталей. Для введения в стали используют ферросиликоцирконий (40-45 % Zr, 20-24 % Si, остальное железо). Цирконий входит в состав ряда сплавов на основе цветных металлов.
Цирконием легируют медь (0,1-5% Zr) для улучшения прочностных характеристик. Получили распространение сплавы магния, легированные цирконием для придания им мелкозернистой структуры. Цирконий добавляют в свинцовистые бронзы, что предотвращает сегрегацию свинца в сплаве. Высокой прочностью и электропроводностью обладают меднокад-миевые сплавы, содержащие 0,35 % Zr.
В последние годы разработаны сверхпроводящие сплавы, содержащие цирконий. В частности, сплав 75 %Nb-25 %Zr используют для изготовления электромагнитов с высоким напряжением магнитного поля.
Литейное производство. В этой области используют значительную долю цирконовых концентратов для присыпки литейных форм с целью получения хорошей поверхности отливок.
Производство огнеупоров, фарфора, эмалей и стекла. В этих областях используют более половины общего потребления циркония. В качестве огнеупора применяют минерал циркон ZrSiО4 и диоксид циркония. Последний обычно стабилизируют добавками оксидов кальция, магния или иттрия, исключающих растрескивание изделий при нагревании вследствие стабилизации высокотемпературной кубической модификации. Из диоксида циркония и циркона изготовляют кирпич для металлургических печей, тигли и другие изделия.
Диоксид циркония и его минералы вводят в состав электротехнического фарфора для линий электропередач, высокочастотных установок и запальных свечей двигателей внутреннего сгорания. Их вводят также в состав эмалей (для придания им белого цвета и кислотостойкости) и в состав некоторых сортов стекла (повышается устойчивость стекла против действия растворов щелочей).
Прочие области применения. Среди других областей следует упомянуть применение ZrО2 в синтезе пьезокерамических материалов (цирконотитанаты свинца и др.) и для полировки оптического стекла; применение ZrO2 или смеси ZrО2-Y2О3 в качестве твердого электролита в высокотемпературных топливных элементах (1000С и выше); использование двойных сульфатов циркония в качестве дубителя в кожевенной промышленности; тетрахлорида и оксихлорида циркония для приготовления катализаторов, используемых в синтезе органических соединений.
Примерное распределение циркония по областям потребления следующее, %: литейное производство 42, огнеупоры 30, керамика 12, абразивы 4, металл, сплавы и другое применение 12.
В 1985г. в капиталистичческих странах в ядерной энергетике израсходовано ~3900т циркония, в других областях (главным образом коррозионностокие сплавы) - 860т.
цирконий спекание известь концентрат
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор технологии
Образующиеся цирконаты натрия или кальция растворяются в кислотах, из раствора затем выделяют гидроксид или основные соли циркония. Последние термически разлагают, получая диоксид циркония. Циркон практически не разлагается соляной, серной и азотной кислотами. Для его разложения с целью перевода циркония в раствор используют большей частью спекание (или сплавление) с содой или спекание с карбонатом кальция (мелом).
В данной работе рассмотрим процесс переработки цирконового концентрата спеканием с карбонатом кальция.
.2 Описание предлагаемой технологии
2.2.1 Разложение циркона спеканием с карбонатом кальция
Шихту, содержащую измельченный цирконовый концентрат, мел и хлорид кальция, нагревают во вращающихся барабанных печах при 1100-1200 С в течение 4-5 ч, степень разложения достигает 97-98%.
Процесс основан на взаимодействии циркона с СаСО3:
ZrSiO4, + 3СаСО3 = CaZrО3 + Ca2SiО4 + 3CО2 (1)
Эта реакция протекает с достаточной скоростью лишь при 1400-1500 С. Однако добавки в шихту небольшого количества хлорида кальция (~5 % от массы цирконового концентрата) позволяют снизить температуру спекания до 1100-1200 С. Ускорение процесса в присутствии малых добавок СаСl2 объясняется, вероятно, частичным образованием жидкой фазы (температура плавления СаС12 774 С), а также увеличением структурных дефектов в кристаллах компонентов шихты под действием хлористого кальция.
Обработку спеков соляной кислотой ведут в две стадии. Первоначально при обработке на холоду 5-10 %-ной соляной кислотой растворяется избыточный оксид кальция и разлагается ортосиликат кальция. Образующаяся коллоидная кремниевая кислота удаляется вместе с раствором. Нерастворившийся остаток, содержащий цирконат кальция, выщелачивают 25-30 %-ной НС1 при нагревании до 70-80 С, получая растворы, содержащие основной хлорид циркония. Пример?/p>