Αφνιο, μέταλλο Hf, ατομικός αριθμός 72, ατομικό βάρος 178,49, είναι ένα γυαλιστερό ασημί γκρι μεταβατικό μέταλλο.
Το άφνιο έχει έξι φυσικά σταθερά ισότοπα: το άφνιο 174, 176, 177, 178, 179 και 180. Το άφνιο δεν αντιδρά με αραιό υδροχλωρικό οξύ, αραιό θειικό οξύ και ισχυρά αλκαλικά διαλύματα, αλλά είναι διαλυτό σε υδροφθορικό οξύ και α. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από το λατινικό όνομα της πόλης της Κοπεγχάγης.
Το 1925, ο Σουηδός χημικός Hervey και ο Ολλανδός φυσικός Koster έλαβαν καθαρό άλας αφνίου με κλασματική κρυστάλλωση φθοριωμένων συμπλόκων αλάτων και το ανήγαγαν με μεταλλικό νάτριο για να λάβουν καθαρό μεταλλικό άφνιο. Το άφνιο περιέχει το 0,00045% του φλοιού της γης και συχνά συνδέεται με το ζιρκόνιο στη φύση.
Όνομα προϊόντος: άφνιο
Σύμβολο στοιχείου: Hf
Ατομικό βάρος: 178,49
Τύπος στοιχείου: μεταλλικό στοιχείο
Φυσικές ιδιότητες:
Αφνιοείναι ένα ασημί γκρι μέταλλο με μεταλλική λάμψη. Υπάρχουν δύο παραλλαγές του μεταλλικού αφνίου: Το α άφνιο είναι μια εξαγωνική παραλλαγή στενής συσκευασίας (1750 ℃) με υψηλότερη θερμοκρασία μετασχηματισμού από το ζιρκόνιο. Το μεταλλικό άφνιο έχει παραλλαγές αλλοτρόπων σε υψηλές θερμοκρασίες. Το μεταλλικό άφνιο έχει διατομή υψηλής απορρόφησης νετρονίων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό ελέγχου για αντιδραστήρες.
Υπάρχουν δύο τύποι κρυσταλλικών δομών: εξαγωνική πυκνή συσκευασία σε θερμοκρασίες κάτω από 1300 ℃ (α- Εξίσωση). Σε θερμοκρασίες πάνω από 1300 ℃, είναι σωματοκεντρικό κυβικό (β- Εξίσωση). Ένα μέταλλο με πλαστικότητα που σκληραίνει και γίνεται εύθραυστο παρουσία ακαθαρσιών. Σταθερό στον αέρα, σκουραίνει μόνο στην επιφάνεια όταν καίγεται. Τα νήματα μπορούν να αναφλεγούν από τη φλόγα ενός σπίρτου. Ιδιότητες παρόμοιες με το ζιρκόνιο. Δεν αντιδρά με νερό, αραιά οξέα ή ισχυρές βάσεις, αλλά είναι εύκολα διαλυτό σε aqua regia και υδροφθορικό οξύ. Κυρίως σε ενώσεις με σθένος +4. Το κράμα αφνίου (Ta4HfC5) είναι γνωστό ότι έχει το υψηλότερο σημείο τήξης (περίπου 4215 ℃).
Κρυσταλλική δομή: Το κρυσταλλικό στοιχείο είναι εξαγωνικό
Αριθμός CAS: 7440-58-6
Σημείο τήξης: 2227 ℃
Σημείο βρασμού: 4602 ℃
Χημικές ιδιότητες:
Οι χημικές ιδιότητες του αφνίου είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες του ζιρκονίου και έχει καλή αντοχή στη διάβρωση και δεν διαβρώνεται εύκολα από γενικά υδατικά διαλύματα αλκαλίων με όξινα. Εύκολα διαλυτό σε υδροφθορικό οξύ για να σχηματίσει φθοριούχα σύμπλοκα. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το άφνιο μπορεί επίσης να συνδυαστεί απευθείας με αέρια όπως το οξυγόνο και το άζωτο για να σχηματίσει οξείδια και νιτρίδια.
Το άφνιο έχει συχνά σθένος +4 στις ενώσεις. Η κύρια ένωση είναιοξείδιο του αφνίουHfO2. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές παραλλαγές του οξειδίου του αφνίου:οξείδιο του αφνίουπου λαμβάνεται με συνεχή φρύξη του θειικού αφνίου και του οξειδίου του χλωρίου είναι μια μονοκλινική παραλλαγή. Το οξείδιο του αφνίου που λαμβάνεται με θέρμανση του υδροξειδίου του αφνίου στους περίπου 400 ℃ είναι μια τετραγωνική παραλλαγή. Αν φρύξει πάνω από 1000 ℃, μπορεί να ληφθεί μια κυβική παραλλαγή. Μια άλλη ένωση είναιτετραχλωριούχου αφνίου, που είναι η πρώτη ύλη για την παρασκευή μεταλλικού αφνίου και μπορεί να παρασκευαστεί με αντίδραση αερίου χλωρίου σε μίγμα οξειδίου του αφνίου και άνθρακα. Το τετραχλωριούχο άφνιο έρχεται σε επαφή με το νερό και αμέσως υδρολύεται σε πολύ σταθερά ιόντα HfO (4H2O) 2+. Τα ιόντα HfO2+ υπάρχουν σε πολλές ενώσεις του αφνίου και μπορούν να κρυσταλλώσουν βελονοειδείς κρυστάλλους ένυδρου οξυχλωριούχου αφνίου HfOCl2 · 8H2O σε διάλυμα τετραχλωριούχου αφνίου οξινισμένο με υδροχλωρικό οξύ.
Το 4σθενές άφνιο είναι επίσης επιρρεπές να σχηματίζει σύμπλοκα με φθόριο, που αποτελούνται από K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6 και (NH4) 3HfF7. Αυτά τα σύμπλοκα έχουν χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό ζιρκονίου και αφνίου.
Κοινές ενώσεις:
Διοξείδιο του αφνίου: όνομα διοξείδιο του αφνίου; Διοξείδιο του αφνίου; Μοριακός τύπος: HfO2 [4]; Ιδιότητα: Λευκή σκόνη με τρεις κρυσταλλικές δομές: μονοκλινική, τετραγωνική και κυβική. Οι πυκνότητες είναι 10,3, 10,1 και 10,43 g/cm3, αντίστοιχα. Σημείο τήξεως 2780-2920Κ. Σημείο βρασμού 5400Κ. Συντελεστής θερμικής διαστολής 5,8 × 10-6/℃. Αδιάλυτο σε νερό, υδροχλωρικό οξύ και νιτρικό οξύ, αλλά διαλυτό σε πυκνό θειικό οξύ και υδροφθορικό οξύ. Παράγεται με θερμική αποσύνθεση ή υδρόλυση ενώσεων όπως το θειικό άφνιο και το οξυχλωριούχο άφνιο. Πρώτες ύλες για την παραγωγή μεταλλικού αφνίου και κραμάτων αφνίου. Χρησιμοποιείται ως πυρίμαχα υλικά, αντιραδιενεργά επιχρίσματα και καταλύτες. [5] Το επίπεδο ατομικής ενέργειας HfO είναι ένα προϊόν που λαμβάνεται ταυτόχρονα κατά την παραγωγή ατομικού επιπέδου ενέργειας ZrO. Ξεκινώντας από τη δευτερογενή χλωρίωση, οι διαδικασίες καθαρισμού, αναγωγής και απόσταξης υπό κενό είναι σχεδόν πανομοιότυπες με αυτές του ζιρκονίου.
Τετραχλωριούχο άφνιο: Χλωριούχο άφνιο (IV), τετραχλωριούχο άφνιο Μοριακός τύπος HfCl4 Μοριακό βάρος 320,30 Χαρακτήρας: Λευκό κρυσταλλικό μπλοκ. Ευαίσθητο στην υγρασία. Διαλυτό σε ακετόνη και μεθανόλη. Υδρολύεται σε νερό για να παραχθεί οξυχλωριούχο άφνιο (HfOCl2). Ζεσταίνουμε στους 250 ℃ και εξατμίζουμε. Ερεθίζει τα μάτια, το αναπνευστικό σύστημα και το δέρμα.
Υδροξείδιο του αφνίου: Το υδροξείδιο του αφνίου (H4HfO4), που συνήθως υπάρχει ως ένυδρο οξείδιο HfO2 · nH2O, είναι αδιάλυτο στο νερό, εύκολα διαλυτό σε ανόργανα οξέα, αδιάλυτο στην αμμωνία και σπάνια διαλυτό στο υδροξείδιο του νατρίου. Θερμάνετε στους 100 ℃ για να δημιουργήσετε υδροξείδιο του αφνίου HfO (OH) 2. Λευκό ίζημα υδροξειδίου του αφνίου μπορεί να ληφθεί με αντίδραση άλατος αφνίου (IV) με νερό αμμωνίας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή άλλων ενώσεων αφνίου.
Ιστορικό Έρευνας
Ιστορικό Ανακάλυψης:
Το 1923, ο Σουηδός χημικός Hervey και ο Ολλανδός φυσικός D. Koster ανακάλυψαν το άφνιο σε ζιρκόνιο που παράγεται στη Νορβηγία και τη Γροιλανδία και το ονόμασαν άφνιο, το οποίο προέρχεται από τη λατινική ονομασία Hafnia της Κοπεγχάγης. Το 1925, οι Hervey και Coster διαχώρισαν το ζιρκόνιο και το τιτάνιο χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της κλασματικής κρυστάλλωσης φθοριωμένων συμπλόκων αλάτων για τη λήψη καθαρών αλάτων αφνίου. Και μειώστε το αλάτι άφνιο με μεταλλικό νάτριο για να λάβετε καθαρό μεταλλικό άφνιο. Ο Hervey ετοίμασε ένα δείγμα πολλών χιλιοστόγραμμα καθαρού αφνίου.
Χημικά πειράματα σε ζιρκόνιο και άφνιο:
Σε ένα πείραμα που διεξήχθη από τον καθηγητή Carl Collins στο Πανεπιστήμιο του Τέξας το 1998, υποστηρίχθηκε ότι άφνιο ακτινοβολούμενο με γάμμα 178m2 (το ισομερές άφνιο-178m2 [7]) μπορεί να απελευθερώσει τεράστια ενέργεια, η οποία είναι πέντε τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από τις χημικές αντιδράσεις. τρεις τάξεις μεγέθους μικρότερο από τις πυρηνικές αντιδράσεις. [8] Το Hf178m2 (άφνιο 178m2) έχει τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μεταξύ παρόμοιων μακρόβιων ισοτόπων: Το Hf178m2 (άφνιο 178m2) έχει χρόνο ημιζωής 31 ετών, με αποτέλεσμα μια φυσική ραδιενέργεια περίπου 1,6 τρισεκατομμυρίων μπεκερέλ. Η έκθεση του Collins αναφέρει ότι ένα γραμμάριο καθαρού Hf178m2 (άφνιο 178m2) περιέχει περίπου 1330 megajoules, που ισοδυναμεί με την ενέργεια που απελευθερώνεται από την έκρηξη 300 κιλών εκρηκτικών TNT. Η αναφορά του Collins δείχνει ότι όλη η ενέργεια σε αυτή την αντίδραση απελευθερώνεται με τη μορφή ακτίνων Χ ή ακτίνων γάμμα, οι οποίες απελευθερώνουν ενέργεια με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό και το Hf178m2 (άφνιο 178m2) μπορεί ακόμα να αντιδράσει σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις. [9] Το Πεντάγωνο έχει διαθέσει πόρους για έρευνα. Στο πείραμα, η αναλογία σήματος προς θόρυβο ήταν πολύ χαμηλή (με σημαντικά σφάλματα) και έκτοτε, παρά τα πολλαπλά πειράματα από επιστήμονες από πολλούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένης της Υπηρεσίας Έρευνας Προηγμένων Έργων του Υπουργείου Άμυνας των Ηνωμένων Πολιτειών (DARPA) και της JASON Defense Advisory Ομάδα [13], κανένας επιστήμονας δεν μπόρεσε να επιτύχει αυτήν την αντίδραση υπό τις συνθήκες που ισχυρίζεται ο Collins και ο Collins δεν έχει παράσχει ισχυρά στοιχεία για να αποδείξει την ύπαρξη αυτής της αντίδρασης, ο Collins πρότεινε μια μέθοδο χρήσης επαγόμενης εκπομπής ακτίνων γάμμα για την απελευθέρωση ενέργειας από Hf178m2 (άφνιο 178m2) [15], αλλά άλλοι επιστήμονες έχουν αποδείξει θεωρητικά ότι αυτή η αντίδραση δεν μπορεί να επιτευχθεί. [16] Το Hf178m2 (hafnium 178m2) πιστεύεται ευρέως στην ακαδημαϊκή κοινότητα ότι δεν είναι πηγή ενέργειας
Πεδίο εφαρμογής:
Το άφνιο είναι πολύ χρήσιμο λόγω της ικανότητάς του να εκπέμπει ηλεκτρόνια, όπως όπως χρησιμοποιείται ως νήμα σε λαμπτήρες πυρακτώσεως. Χρησιμοποιείται ως κάθοδος για σωλήνες ακτίνων Χ και κράματα αφνίου και βολφραμίου ή μολυβδαινίου χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια για σωλήνες εκκένωσης υψηλής τάσης. Χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία κατασκευής συρμάτων καθόδου και βολφραμίου για ακτίνες Χ. Το καθαρό άφνιο είναι ένα σημαντικό υλικό στη βιομηχανία ατομικής ενέργειας λόγω της πλαστικότητας, της εύκολης επεξεργασίας, της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και της αντοχής στη διάβρωση. Το Hafnium έχει μεγάλη διατομή θερμικής δέσμευσης νετρονίων και είναι ιδανικός απορροφητής νετρονίων, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ράβδος ελέγχου και προστατευτική συσκευή για ατομικούς αντιδραστήρες. Η σκόνη αφνίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προωθητικό για πυραύλους. Η κάθοδος των σωλήνων ακτίνων Χ μπορεί να κατασκευαστεί στην ηλεκτρική βιομηχανία. Το κράμα άφνιο μπορεί να χρησιμεύσει ως το μπροστινό προστατευτικό στρώμα για τα ακροφύσια πυραύλων και τα αεροσκάφη επανεισόδου ολίσθησης, ενώ το κράμα Hf Ta μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή χάλυβα εργαλείων και υλικών αντίστασης. Το άφνιο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στοιχείο σε ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα, όπως το βολφράμιο, το μολυβδαίνιο και το ταντάλιο. Το HfC μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο για σκληρά κράματα λόγω της υψηλής σκληρότητας και του σημείου τήξης του. Το σημείο τήξης του 4TaCHfC είναι περίπου 4215 ℃, καθιστώντας το την ένωση με το υψηλότερο γνωστό σημείο τήξης. Το άφνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συλλέκτης σε πολλά συστήματα πληθωρισμού. Οι συσκευές λήψης αφνίου μπορούν να αφαιρέσουν περιττά αέρια όπως το οξυγόνο και το άζωτο που υπάρχουν στο σύστημα. Το άφνιο χρησιμοποιείται συχνά ως πρόσθετο σε υδραυλικό λάδι για την πρόληψη της εξάτμισης του υδραυλικού λαδιού κατά τη διάρκεια εργασιών υψηλού κινδύνου και έχει ισχυρές ιδιότητες κατά της πτητικότητας. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται γενικά σε βιομηχανικό υδραυλικό λάδι. Ιατρικό υδραυλικό λάδι.
Το στοιχείο Hafnium χρησιμοποιείται επίσης στους τελευταίους νανοεπεξεργαστές Intel 45. Λόγω της δυνατότητας κατασκευής του διοξειδίου του πυριτίου (SiO2) και της ικανότητάς του να μειώνει το πάχος για να βελτιώνει συνεχώς την απόδοση του τρανζίστορ, οι κατασκευαστές επεξεργαστών χρησιμοποιούν διοξείδιο του πυριτίου ως υλικό για διηλεκτρικά πύλης. Όταν η Intel εισήγαγε τη διαδικασία κατασκευής των 65 νανομέτρων, αν και είχε καταβάλει κάθε δυνατή προσπάθεια για να μειώσει το πάχος της διηλεκτρικής πύλης διοξειδίου του πυριτίου σε 1,2 νανόμετρα, που ισοδυναμεί με 5 στρώματα ατόμων, η δυσκολία κατανάλωσης ενέργειας και απαγωγής θερμότητας θα αυξανόταν επίσης όταν το τρανζίστορ μειώθηκε στο μέγεθος ενός ατόμου, με αποτέλεσμα την τρέχουσα σπατάλη και την περιττή θερμική ενέργεια. Επομένως, εάν συνεχίσουν να χρησιμοποιούνται τρέχοντα υλικά και το πάχος μειωθεί περαιτέρω, η διαρροή του διηλεκτρικού πύλης θα αυξηθεί σημαντικά, μειώνοντας την τεχνολογία τρανζίστορ στα όριά της. Για να αντιμετωπίσει αυτό το κρίσιμο ζήτημα, η Intel σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει παχύτερα υλικά υψηλής K (υλικά με βάση το άφνιο) ως διηλεκτρικά πύλης αντί για διοξείδιο του πυριτίου, το οποίο έχει μειώσει με επιτυχία τη διαρροή κατά περισσότερο από 10 φορές. Σε σύγκριση με την προηγούμενη γενιά τεχνολογίας 65nm, η διαδικασία 45nm της Intel αυξάνει την πυκνότητα του τρανζίστορ σχεδόν δύο φορές, επιτρέποντας αύξηση του συνολικού αριθμού τρανζίστορ ή μείωση του όγκου του επεξεργαστή. Επιπλέον, η ισχύς που απαιτείται για την εναλλαγή τρανζίστορ είναι χαμηλότερη, μειώνοντας την κατανάλωση ρεύματος κατά σχεδόν 30%. Οι εσωτερικές συνδέσεις είναι κατασκευασμένες από σύρμα χαλκού σε συνδυασμό με διηλεκτρικό χαμηλού k, βελτιώνοντας ομαλά την απόδοση και μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και η ταχύτητα μεταγωγής είναι περίπου 20% μεγαλύτερη
Διανομή ορυκτών:
Το άφνιο έχει υψηλότερη αφθονία φλοιού από τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται συνήθως όπως το βισμούθιο, το κάδμιο και ο υδράργυρος, και είναι ισοδύναμο σε περιεκτικότητα με το βηρύλλιο, το γερμάνιο και το ουράνιο. Όλα τα ορυκτά που περιέχουν ζιρκόνιο περιέχουν άφνιο. Το ζιργκόν που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία περιέχει 0,5-2% άφνιο. Το ζιρκόνιο βηρυλλίου (Alvite) στο δευτερογενές μετάλλευμα ζιρκονίου μπορεί να περιέχει έως και 15% άφνιο. Υπάρχει επίσης ένας τύπος μεταμορφωμένου ζιρκονίου, ο κυρτόλιθος, που περιέχει πάνω από 5% HfO. Τα αποθέματα των δύο τελευταίων ορυκτών είναι μικρά και δεν έχουν ακόμη υιοθετηθεί στη βιομηχανία. Το άφνιο ανακτάται κυρίως κατά την παραγωγή ζιρκονίου.
Υπάρχει στα περισσότερα μεταλλεύματα ζιρκονίου. [18] [19] Επειδή υπάρχει πολύ λίγο περιεχόμενο στον φλοιό. Συχνά συνυπάρχει με το ζιρκόνιο και δεν έχει ξεχωριστό μετάλλευμα.
Τρόπος παρασκευής:
1. Μπορεί να παρασκευαστεί με αναγωγή μαγνησίου του τετραχλωριούχου αφνίου ή με θερμική αποσύνθεση ιωδιούχου αφνίου. Τα HfCl4 και K2HfF6 μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες. Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής παραγωγής σε τήγμα NaCl KCl HfCl4 ή K2HfF6 είναι παρόμοια με αυτή της ηλεκτρολυτικής παραγωγής ζιρκονίου.
2. Το άφνιο συνυπάρχει με το ζιρκόνιο, και δεν υπάρχει ξεχωριστή πρώτη ύλη για το άφνιο. Η πρώτη ύλη για την παραγωγή του αφνίου είναι το ακατέργαστο οξείδιο του αφνίου που διαχωρίζεται κατά τη διαδικασία παραγωγής του ζιρκονίου. Εκχυλίστε το οξείδιο του αφνίου χρησιμοποιώντας ρητίνη ανταλλαγής ιόντων και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε την ίδια μέθοδο με το ζιρκόνιο για να παρασκευάσετε μεταλλικό άφνιο από αυτό το οξείδιο του αφνίου.
3. Μπορεί να παρασκευαστεί με συνθέρμανση τετραχλωριούχου αφνίου (HfCl4) με νάτριο μέσω αναγωγής.
Οι παλαιότερες μέθοδοι διαχωρισμού ζιρκονίου και αφνίου ήταν η κλασματική κρυστάλλωση φθοριωμένων συμπλόκων αλάτων και η κλασματική καθίζηση φωσφορικών αλάτων. Αυτές οι μέθοδοι είναι δυσκίνητες στη λειτουργία και περιορίζονται σε εργαστηριακή χρήση. Νέες τεχνολογίες διαχωρισμού ζιρκονίου και αφνίου, όπως η απόσταξη με κλασμάτωση, η εκχύλιση με διαλύτη, η ανταλλαγή ιόντων και η κλασματική προσρόφηση, έχουν εμφανιστεί η μία μετά την άλλη, με την εκχύλιση με διαλύτη να είναι πιο πρακτική. Τα δύο συχνά χρησιμοποιούμενα συστήματα διαχωρισμού είναι το σύστημα θειοκυανικής κυκλοεξανόνης και το σύστημα φωσφορικού τριβουτυλεστέρα νιτρικού οξέος. Τα προϊόντα που λαμβάνονται με τις παραπάνω μεθόδους είναι όλα υδροξείδιο του αφνίου και το καθαρό οξείδιο του αφνίου μπορεί να ληφθεί με φρύξη. Το άφνιο υψηλής καθαρότητας μπορεί να ληφθεί με τη μέθοδο ανταλλαγής ιόντων.
Στη βιομηχανία, η παραγωγή μεταλλικού αφνίου συχνά περιλαμβάνει τόσο τη διαδικασία Kroll όσο και τη διαδικασία Debor Aker. Η διαδικασία Kroll περιλαμβάνει την αναγωγή του τετραχλωριούχου αφνίου χρησιμοποιώντας μεταλλικό μαγνήσιο:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Η μέθοδος Debor Aker, γνωστή και ως μέθοδος ιωδίωσης, χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό σπόγγων όπως το άφνιο και τη λήψη ελατόμεταλλου άφνιο.
5. Η τήξη του αφνίου είναι βασικά ίδια με αυτή του ζιρκονίου:
Το πρώτο βήμα είναι η αποσύνθεση του μεταλλεύματος, η οποία περιλαμβάνει τρεις μεθόδους: χλωρίωση του ζιρκονίου για τη λήψη (Zr, Hf) Cl. Αλκαλική τήξη ζιρκονίου. Το ζιρκόνιο λιώνει με NaOH περίπου στους 600 και πάνω από το 90% του (Zr, Hf) O μετατρέπεται σε Na (Zr, Hf) O, με το SiO να μετατρέπεται σε NaSiO, το οποίο διαλύεται στο νερό για απομάκρυνση. Το Na (Zr, Hf) O μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως το αρχικό διάλυμα για τον διαχωρισμό του ζιρκονίου και του αφνίου αφού διαλυθεί σε ΗΝΟ. Ωστόσο, η παρουσία κολλοειδών SiO καθιστά δύσκολο τον διαχωρισμό με εκχύλιση διαλύτη. Συντήκεται με KSiF και μουλιάζεται σε νερό για να ληφθεί διάλυμα K (Zr, Hf) F. Το διάλυμα μπορεί να διαχωρίσει το ζιρκόνιο και το άφνιο μέσω κλασματικής κρυστάλλωσης.
Το δεύτερο βήμα είναι ο διαχωρισμός του ζιρκονίου και του αφνίου, ο οποίος μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μεθόδους διαχωρισμού με εκχύλιση με διαλύτη χρησιμοποιώντας σύστημα υδροχλωρικού οξέος MIBK (μεθυλ ισοβουτυλ κετόνη) και σύστημα HNO-TBP (φωσφορικό τριβουτυλεστέρα). Η τεχνολογία της κλασματοποίησης πολλαπλών σταδίων που χρησιμοποιεί τη διαφορά στην τάση ατμών μεταξύ HfCl και ZrCl τήκεται υπό υψηλή πίεση (πάνω από 20 ατμόσφαιρες) έχει μελετηθεί εδώ και καιρό, γεγονός που μπορεί να εξοικονομήσει τη διαδικασία δευτερογενούς χλωρίωσης και να μειώσει το κόστος. Ωστόσο, λόγω του προβλήματος διάβρωσης των (Zr, Hf) Cl και HCl, δεν είναι εύκολο να βρεθούν κατάλληλα υλικά στήλης κλασμάτωσης και θα μειώσει επίσης την ποιότητα των ZrCl και HfCl, αυξάνοντας το κόστος καθαρισμού. Στη δεκαετία του 1970, βρισκόταν ακόμη στο ενδιάμεσο στάδιο δοκιμών των εγκαταστάσεων.
Το τρίτο βήμα είναι η δευτερογενής χλωρίωση του HfO για τη λήψη ακατέργαστου HfCl για αναγωγή.
Το τέταρτο βήμα είναι ο καθαρισμός του HfCl και η μείωση του μαγνησίου. Αυτή η διαδικασία είναι η ίδια με τον καθαρισμό και την αναγωγή του ZrCl, και το προκύπτον ημικατεργασμένο προϊόν είναι χοντρό σπόγγο άφνιο.
Το πέμπτο βήμα είναι η απόσταξη με κενό ακατέργαστου σπόγγου άφνιο για την απομάκρυνση του MgCl και την ανάκτηση της περίσσειας μεταλλικού μαγνησίου, με αποτέλεσμα ένα τελικό προϊόν από άφνιο σπόγγου μετάλλου. Εάν ο αναγωγικός παράγοντας χρησιμοποιεί νάτριο αντί για μαγνήσιο, το πέμπτο βήμα θα πρέπει να αλλάξει σε εμβάπτιση στο νερό
Μέθοδος αποθήκευσης:
Αποθηκεύστε σε δροσερή και αεριζόμενη αποθήκη. Κρατήστε το μακριά από σπινθήρες και πηγές θερμότητας. Θα πρέπει να φυλάσσεται χωριστά από οξειδωτικά, οξέα, αλογόνα κ.λπ., και να αποφεύγεται η αποθήκευση ανάμειξης. Χρήση αντιεκρηκτικών εγκαταστάσεων φωτισμού και εξαερισμού. Απαγορεύστε τη χρήση μηχανικού εξοπλισμού και εργαλείων που είναι επιρρεπή σε σπινθήρες. Ο χώρος αποθήκευσης θα πρέπει να είναι εξοπλισμένος με κατάλληλα υλικά για την αποφυγή διαρροών.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-25-2023