3 Билет

1) Какие соединения могут быть использованы для получения металлического гафния? Чем определяется выбор соединения?

• Магниетермия (Mg)

Атмосфера аргон, вакуум, t=920 ^oC

• Натриетермия

Для удаления NF и KF используют раствор NH₄Cl или HCl

T=900 ^oC

E_Hf=99%

• Электролитическое получение

t=800 ^oC, A-графит, К-сталь. Расплав KCl+K₂HfF₆

Выбор соединения определяется экономическими факторами, степенью выхода продукта

Собственно, используют соединения хлоридов; гексафторгафната, могут использоваться оксиды, однако их не используют так, как много примесей кислорода/

2) В чем суть схемы вскрытия циркона с фторсолями? Какая схема используется в промышленности? Какие конечные задачи решает эта схема?

При долгом проведении процесса при t=650 ^oC может пойти побочная реакция

Для подавления вводят в шихту 40% KCl

Примеси: Ti(Fe,Al,Hf)+K₂SiF₆=K₂TiF₆

4 Билет

1)

Солевая очистка

NaZrCl₆+2AlCl₃=ZrCl₄+2NaAlCl₄

Давление пара ZrCl₄ над расплавами NaCl:KCl выше, чем давление паров Na FeCl₄ (Al)

• Переплавка под давлением (>2,3 Мпа) – очистка от кислорода

• Для очистки тетрахлоридов Fe используют сублимацию в присутствии восстановителя

SiCl₄ улавливается в конденсаторах, TiCl₄ отделяются на ректификации.

2)

При спекании с известью

Достоинства:

• Высокая степень разложения циркона

• Получение любых соединений циркона

• Дешевизна реагентов

Недостатки:

• Усложняется технология отделения от Si

Сплавление с NaOH или Na₂CO₃

Достоинства:

• Непрерывный процесс (Na₂CO₃)

Недостатки:

• Дорогие реагенты

• Образование щелочных аэрозолей

• Низкая производительность (при NaOH)

5 Билет

1) Каковы недостатки и преимущества сернокислотного выщелачивания спёка ZrSiO₄ + CaO?

Спекание с известью или мелом

• Высокая степень разложения

• Позволяет получать любые соединения Zr

• Дешёвые реагенты

• Усложняется технология отделения от Si

Процесс твердофазныйкинетические затруднения (лимитирующая стадия диффузия через твёрдое)

Для интенсификации вводят CaCl₂(5%) для образования жидкой фазы и понижения температуры (до 1050 ^oC), так как CaCl₂ является микрофазной жидкостью при 774 ^oC.

ZrSiO₄+3CaO=CaZrO₃+Ca₂SiO₄

ZrSiO₄+CaZrO₃=Ca₃ZrSi₂O₉+CaSiO₃

ZrSiO₄+CaZrO₃=CaSiO₃+ZrO₂

CaO: ZrSiO₄ = 3  CaZrO₃ и Ca₂SiO₄

CaO: ZrSiO₄ = 1  CaSiO₃ и ZrO₂

2) 2.1 Для чего используют метод йодидного рафинирования металлов?

Zr+2I₂ZrI₄

Пример применения химической транспортной реакции, условиями которой являются обратимость, образования газа с транспортирующим газом.

Рафинируют от примесей, которые не взаимодействуют с йодом, образуют нелетучие или нестойкие йодиды.

2.2 Можно ли этим методом очистить гафний от примеси циркония?

Этот метод не используют для отделения Zr и Hf из-за одинаковых температур.

Zr_черн+2I_{2 пар} ZrI_{4 пар} Zr+2I_{2 пар}

Hf_черн+2I_{2 пар} HfI_{4 пар} Hf+2I_{2 пар}

6 Билет

1) Что является определяющим фактором при выборе системы для разделения циркония и гафния?

Основные факторы, влияющие на выбор способа разделения Zr и Hf

• Экономичность (цены на реагенты и аппаратурное оформление)

• Выбор по соединению (например ректификация ZrCl₄ и HfCl₄)

• Аппаратурное оформление

• Быстрота способа (дифференциальное восстановление долгое)

(Тут что-то другое((()

2) В чем сущность метода известково-хлоридного метода вскрытия циркона? Специфика по сравнению с другими методами.

ZrSiO₄+3CaO=CaZrO₃+Ca₂SiO₄

ZrSiO₄+CaZrO₃=Ca₃ZrSi₂O₉+CaSiO₃

ZrSiO₄+CaZrO₃=CaSiO₃+ZrO₂

CaO: ZrSiO₄ = 3  CaZrO₃ и Ca₂SiO₄

CaO: ZrSiO₄ = 1  CaSiO₃ и ZrO₂

Достоинства и недостатки

• Высокая степень разложения

• Позволяет получать любые соединения Zr

• Дешёвые реагенты

• Усложняется технология отделения от Si

Процесс твердофазныйкинетические затруднения (лимитирующая стадия диффузия через твёрдое)

Для интенсификации вводят CaCl₂(5%) для образования жидкой фазы и понижения температуры (до 1050 ^oC), так как CaCl₂ является микрофазной жидкостью при 774 ^oC.