Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Технология производства электролитических порошков из расплавленных сред

01.05.2019


Электролиз расплавленных сред ничем принципиально не отличается от электролиза водных растворов. Таким методом получаются осадки тугоплавких металлов циркония, тория, бериллия, тантала, титана и др., которые в большинстве случаев невозможно выделить из водных растворов из-за их высокого сродства к кислороду. Электролиз расплавленных сред проводят при температурах ниже температуры плавления выделяемого металла.

В качестве растворителей в составах ванн используются расплавы хлоридов, а в качестве разлагаемых соединений — хлориды или фториды металлов, а также окислы и калиевые соли комплексных фторотанталовой и фторооксиниобиевой кислот (фторотанталаты и фторооксиниобаты).

Электролизом расплавленных сред могут быть получены не только чистые металлы, но и сплавы, а также различные металлоподобные соединения (бориды, силициды).

Преимущество электролиза расплавленных сред состоит в том, что сырьем для получения порошков служат продукты переработки рудных концентратов. Катодные осадки в большинстве случаев представляют собой рыхлые или твердые хрупкие образования.

Однако электролиз расплавов имеет и специфические недостатки, а именно: трудность извлечения рыхлых осадков из ванн и необходимость их тщательной отмывки от электролита; выделение на аноде хлора, а на катоде — более электроотрицательных металлов и др.

Метод электролиза расплавленных сред в настоящее время в полупромышленном и промышленном масштабах используется преимущественно для получения порошков тантала, тория, бериллия.

Тантал. Электролизу подвергается пятиокись тантала в расплаве солей K2TaF7 + KCl + KF. Фторотанталат калия служит растворителем для окиси тантала, которая периодически добавляется в ванну во время электролиза. Процесс обычно проводится в тигле, изготовленном из железа или графита; тигель нагревается в электрической печи и служит одновременно анодом (рис. 15).
Технология производства электролитических порошков из расплавленных сред

Температура электролиза около 750°, расход электроэнергии 2200 квт-ч на 1 т металла.

Предполагается, что при прохождении тока происходит диссоциация Ta2O5 и металл осаждается на катоде, однако полной ясности в механизме процесса пока нет.

В качестве катода применяется молибденовый стержень. Частицы тантала, выделяясь на катоде, механически захватывают слои электролита и образуют «грушу».

Время от времени катод вместе с «грушей» вынимают и заменяют новым молибденовым стержнем.

После остывания «груши» (слой электролита предохраняет частицы тантала от окисления) она дробится и измельчается в шаровой мельнице. Измельченная смесь подвергается воздушной сепарации, концентрационному обогащению, отмывке и сушке. Аналогичным методом может быть получен порошок ниобия.

Электролитический танталовый порошок отличается, по сравнению с натриетермическим, высокой чистотой (99,8— 99,9% Ta) и большей величиной частиц.

Торий. Этот металл является ценным сырьем для ядерной техники, поскольку в результате ряда последовательных ядерных реакций из тория может быть выделен делящийся изотоп урана U233. Получение электролитического порошка тория осуществляется путем электролиза расплавленной смеси солей ThF4 + КСl + NaCl при температуре 800° в графитовом тигле, который служит одновременно анодом. Торий в виде хрупких осадков осаждается на железном или молибденовом катоде, который в момент полного износа футеровки извлекается из расплава.

Извлеченный из ванны катод содержит до 50 вес. % электролита. В дальнейшем катоды дробят и обрабатывают водой в специальных лопастных мельницах; образующаяся пульпа подается в гидравлические классификаторы и на концентрационные столы. В результате такой обработки получают порошок тория, который дополнительно подвергается магнитной сепарации, отмывке азотной кислотой, сушке.

Преимуществом электролитического ториевого порошка является то, что во время электролиза производится дополнительная очистка тория от примесей редких земель.

Последнее обстоятельство очень важно с точки зрения использования тория в атомной энергетике, поскольку редкоземельные элементы обладают большой величиной эффективного поперечного сечения захвата тепловых нейтронов.

Бериллий. Бериллий находит применение в качестве легирующего элемента во многих сплавах, а также в атомной энергетике как замедлитель и отражатель медленных нейтронов. Порошок бериллия получается электролизом расплава BeCl2 + NaCl (1:1) при температуре 350°. Чешуйки бериллия осаждаются на никелевых катодах, которые периодически извлекаются из расплава и заменяются новыми. Во время смены катодов производится также корректировка состава электролита. Извлеченный осадок бериллия промывается водой, дробится, сушится и подвергается вакуумной дистилляции при температуре 600—700° для окончательного отделения остатков электролита.

Производство бериллия электролизом расплавленных солей обеспечивает получение металла с общим содержанием примесей около 0,2%, а наиболее жестко лимитируемых примесей — в десятитысячных и стотысячных долях процента. Это несомненное преимущество электролитического метода, по сравнению с металлотермическим (восстановление фторида бериллия магнием) методом, который, однако, более производителен.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: