- Код статьи
- S0235010625020019-1
- DOI
- 10.31857/S0235010625020019
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 2
- Страницы
- 89-99
- Аннотация
- В данной работе рассмотрены основные способы хлорирования природных соединений циркония, оценена эффективность существующих технологий и рассмотрены наиболее перспективные методы развития отрасли. В настоящее время во всем мире активно проводятся исследования и разработки новых, энергоэффективных способов переработки цирконий‒содержащих как природных соединений, так и техногенных отходов. Действующие гидрометаллургические способы переработки цирконий‒содержащих материалов обладают рядом существенных недостатков, таких как многостадийность, низкая степень и интенсивность извлечения циркония, высокий расход реагентов, или необходимость длительного захоронения в случае переработки отходов ядерной энергетики. Наиболее перспективными с технико‒экономической точки зрения представляются пирохимические способы переработки циркония в расплавленных солях благодаря большей интенсивности процесса и возможности утилизировать более широкий спектр соединений. Хлорные методы металлургии являются основой производства большинства редкоземельных элементов, а для таких элементов, как титан, цирконий, и гафний, не имеют приемлемых альтернатив и являются единственным способом получения высокочистого металла. Чаще всего хлорирование осуществляют в расплавах на основе хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, в пределах 1000 °С. Хлорирование оксидов чистым хлором без использования восстановителя невозможно, вплоть до температуры 827 °С и выше, из‒за положительных значений энергии Гиббса реакции, поэтому для осуществления процесса используют восстановители, в частности различные формы углерода, однако данный метод затрудняет соблюдение стехиометрии загружаемых реагентов, что приводит к накоплению углерода в зоне реакции. Основными препятствиями к развитию идеи использования четыреххлористого углерода стали высокая стоимость, токсичность и ограниченная растворимость в солевых расплавах, что делает его более пригодным для непосредственного хлорирования оксидов в парах CCl4. Более перспективным, с точки зрения энергозатрат, технологичности и общей эффективности процесса представляется хлорирование с использованием в качестве восстановителя элементарной серы. Для повышения эффективности хлорирования возможно использование комбинированного метода с применением системы хлор‒углерод‒сера. Предлагаемый метод позволяет снизить температуру процесса и синтезировать необходимые соединения непосредственно в реакторе, что позволит снизить число технологических операций и повысить рентабельность процесса.
- Ключевые слова
- цирконий оксид хлориды хлорирование переработка восстановление расплав
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 6
Библиография
- 1. Filatov A.A., Suzdaltsev A.V., Zaikov Yu.P. Comparative analysis of modern methods for producing Al–Zr alloys // Non‒ferrous metals. 2021. № 4. P. 78–86.
- 2. Filatov A.A., Suzdaltsev A.V., Zaikov Yu.P. Modifying Ability of an Al–Zr Master Alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2021. № 8. P. 1036–1039.
- 3. Filatov A.A., Suzdaltsev A.V., Zaikov Yu.P. Production of Al‒Zr Master Alloy by Electrolysis of the KF‒NaF‒AlF₃‒ZrO₂ Melt: Modifying Ability of the Master Alloy // Metallurgical and Materials Transactions B. 2021. 52. № 6. P. 4206–4214.
- 4. Дробот Д.В., Детков П.Г., Чернышова О.В. История создания хлорной металлургии редких и цветных металлов: первая публикация и современное состояние // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Материаловедение и новые материалы. 2022. № 5(116). С. 27–40.
- 5. Xu L., Xiao Y., Sandwijk A., Xu Q., Yang Y. Production of nuclear grade zirconium: A review // Journal of Nuclear Materials. 2015. 466. P. 21–28.
- 6. Морозов И.С. Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов: Физико‒химические основы. М.: Наука. 1966.
- 7. Bordbar H., Yousefi A.A, Abedini H. Production of titanium tetrachloride (TiCl₄) from titanium ores: A review. Polyolefins Journal. 2017. 4. № 2. P. 149–173.
- 8. Зверев Л.В., Кострикин В. М. Хлорирование минерального сырья в расплаве солей. Минеральное сырье: сб. Вып. 2. М.: Геолтехиздат, 1961.
- 9. Коршунов Б.Г., Стефанюк С.Л. Введение в хлорную металлургию редких элементов Л.: Металлургия. 1970.
- 10. Иванов В. Хлорирование в солевом расплаве в технологии производства поликристаллического кремния // Электроника: наука, технология, бизнес. 2019. № 6. С. 154–160.
- 11. Movahedian A., Raygan Sh., Pourabdoli M. The chlorination kinetics of zirconium dioxide mixed with carbon black // Thermochimica Acta. 2011. 512. P. 93–97.
- 12. Динцес А.И. Потоловский Л.А. Основы технологии нефтехимического синтеза. М.: Гостоптехиздат. 1960.
- 13. Цурика А.А. Семенов А.А., Ухов С.А. Получение тетрахлорида циркония хлорированием циркона и оксида циркония в присутствии серы // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Материаловедение и новые материалы. 2020. № 1 (102). С. 82–106.
- 14. Семенов А.А., Цурика, С.А. Тиохлорирование в технологии титана, циркония и гафния // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2023. № 1(117). С. 86–110.
- 15. Neelameggham N.R, Brown R.E., Davis B.R. Energy‒Efficient and Low‒GHG‒Emission «Thiometallurgy» // JOM. 2014. 66. № 9. P. 1622–1628.
- 16. Cherepnev A.A. Problems of chlorination in the field of rare and scattered elements. Moscow, Leningrad: Metallurgy Publishing House, 1940. P. 49–51.
