Способ получения циркония

(22) Заявлено 139481 (21 ) 3272599/22-02 С 25 С 3/00 . 25 С 3/26 щ М.Ка.з с присоединением заявки Йо Государственнмй комптет СССР по Мелам изобретеппй и открмтпйДата опубликования описания 070283 А.В. Ковалевский, Л.В. Ковалевская, И.ф. Никоэ,В,В. Торопов и В.И. Шншалов5,"."-;(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИРКОНИЯ 2 1Изобретение относится к способам получения электролитического цирко-. ния, в частности злектролизом хлорид" но-фтороцирконатных расплавов,Известен способ, позволяющий получить металлический. цирконий элекз" ролизом расплавленной =солевой смеси- КС 1 или КаС 1, в . содержащий 5-35 мас.й К 22 ггь с использованием в качестве. анода продукта восстановления окиси циркония углеродом (.загрязненный ме-. тацтлический продукт содержит до 80 циркония). Электрорафииирование ве-. дут при 70-950 оС и плотности тока: 0,5-5 А/см 13. Недостатком этого способа является необходимость промежуточной ста-: дии - получение чернового металлического продукта.Наиболее близким к изобретению = по технической сущности является -способ получения циркония электролизом в расплаве смесей хлоридов щелочных металлов с фторцйрконатом калия при 750-800 оС, начальной като 2 дной плот. ностью тока 3,5-4,0 А/см . Исходная концентрация фторцирконата калия 2530 мас.Ъ. Катодный выход по току.: .при этом 50-60. Катодный осадок содержит не более 30 мас.% металйичеокого циркония 12 3.,недостатками известного способаявляются малое содержание металличес"кого, циркония в катодном осадка инизкий выход по току, Кроме того,не учитывается также изменение соста-.ва катодного осадка в процессе,элект ролиза, в результате чего совместнос металлом извлекается значительноеколичество солей, регейерация которых требует существенных материаль-:ных и трудовых затрат.Целью изобретения является повыаение содержания металлического циркония в катодном осадке и выхода по токуеПоставленная цель достигается тем,что согласно способу получения циркония электролизом в расплаве смесейхлоридов щелочных металлов с Фторцирконатом калия при 750-800 оС и начальной катояной плотностью. тока 3,54,0 А/см, электролиз ведут прй под 25 держании количества электричества наединицу поверхности катода 0,05- ,1 00 А /смУ.Способ электролиза расплавленныхсолевых смесей хлоридов щелочных ме-:ЗО таллов с фторцирконатом калия под994585 Таблица 1 Слойосадка Расплав МаС 1- К 27 г Еь Компоненты Расплав КС 1-К 77 гЕ Содержание компонентов, мас. в опы- те Компоненты Содержанис компонентов,мас.,в опыте 1 2 38 ю 5 7 г 2 г 41,5 41,4 43,5 К 22 г Г 6 13,1 12,2 К 22 гГ 6 13,6 13,4 40,8 МаС 1 КС 1 40,8 42,9 42,1 4,6 4,2 МаГ г КГ 2,9 3,5 2 г 20,5 22,0 22,3 20,6 17,3 2 гГЬ К 72 гГЬ 18,2 тверждается на основании исследования послойного состава катодных осад-, ков, полученных при электролизе расплавов КС 1-К 2 гГ 6 и МаС 1-К 22 гГ 2 . При визуальном изучении катодных осад,ков можно обнаружить три основных 5 слоя.Первый слой состоит иэ рыхлого ,порошка черного цвета, выделяющегося в первоначальный момент электролиза непосредственно на подложке катода. 30 Второй " плотносформированный слой светло "серого цвета, с радиально расхо дящимися направлениями роста осадка. Третий " наружный плотный слой темносерого цвета. 15В табл, 1 приведены результаты анализа осадков, полученных алвктролизом расплавов КС 1-Кэ 2 гГ и ИаС 1- к 72 г Гь. Иэ табл, 1 видно, что в слое, непосредственно прилегающем к поверхности катода, содержание мвталличвс кого циркония 38,5-43,5 мас В последующих слоях содержание циркония находится в пределах 17-22.Заметно отличие содержания металлического порошка в первом слов по сравнению с последующими можнообьяснить изменением характвра катодной реакции в процессе электролиза, Если, в первоначальный момент электролиза преобладает одноактный разряд ионов циркония до металла, тб при дальнейшем электролизе часть ионов четырехраэрядного циркония разряжается до двухзарядного с последующим диффундированием вглубь электролита и окислением на аноде. Изменение ха" блантера электродного процвсса приво"ап дит к потере электричества и к улуч"швнию количества захватываемых солей.Таким образом, непрерывно извлекая катодный осадок, например с использованием вращающегося дисковогоили цилиндрического катода, припропускании количества электричества нафеДиницу поверхности катода, равного0,05 А.ч/см и обеспечивающего образование лишь первого слоя осадка,зна"чительно уменьшается количество захватываемых солей на единицу массиосажденного циркония,. Выход по токупри этом также увеличивается и сохраняется высоким при пропускании количества электричества на единицуповерхности катода до 1,0 А ч/смд.Снижение пропущенного количестваэлектричества на единицу поверхности катода ниже 0,05 А ч/см не приводит ни к повышению выхода по току,ни к увеличению содержания металлав катодном осадке и, следовательно,нецелесообразно. Высокий выход потоку сохраняется и при увеличенииколичества пропущенного электричества на единицу поверхности катодадо 1,0 А ч/см.П р и м е р. Злектролиэ хлорндно-фтороцирконатных расплавов проводят в атмосфере аргона при 800 С,начальной катодной плотности тока4,0 А/смф и исходной концентрацииК 22 гЕЬ ЭО масРезультаты осуществления способаприведены в табл. 2,Предлагаемый способ позволяет уве"личить содержание металлическогоциркония в катодном слое в 1,5-2 ра-,за и повысить выход по току на 1215;Уасплав КС 1-К 2 гГ Слойосадка Компоненты Содержание компонен-тов, мас.Ъ в опы-.те Содержание компонентов,мас,Ф,в опыте Ьжпо- ненты1 2йй Расплав Осадок Выходпо току,.19,9 60,3 3,0 20,8 414 86,0 Ма сКфг гГ 0,05 йаС 1-К 12 гГ МаС "К 2 гГ 87,5 1,0КС 1-К 12 г Г КС 1-Ку 1 гГКоличество пропущенногоэлектричества на единицу поверхности катода, А ч/см