Separação de zircônio e háfnio
O que é zircônio?
O zircônio, Zr, é um elemento com número atômico 40 e peso atômico de 91,224. A maior parte do zircônio é produzida pelo refino do mineral zircão. O Zr é aplicado no setor nuclear, pois o zircônio tem uma baixa seção transversal de captura de nêutrons. O zircônio é consumido na forma de zircaloys, geralmente Zircaloy-2 e Zircaloy-4, para fabricar barras de combustível para reatores nucleares.
Como o zircônio tem uma resistência muito boa à corrosão química, as formas de zircônio, como tubos e placas de zircônio, são usadas para fabricar equipamentos para a indústria química. O zircônio também é usado como aditivo para aço e o óxido de zircônio, às vezes conhecido como zircônia, é usado na produção de cerâmica.
O que é háfnio?
O háfnio, que é o elemento que compartilha o mesmo grupo do Zr, tem uma densidade mais alta e uma seção transversal de captura de nêutrons muito maior. O teor de impureza Hf deve ser muito baixo nos produtos de zircaloy se eles forem aplicados no setor nuclear.
O que é zircônio?
O zircão, um dos principais recursos de Zr puro, geralmente tem um pouco de Hf, e a separação de Zr e Hf é extremamente difícil. Como esses dois elementos estão no mesmo grupo, eles têm propriedades químicas semelhantes.
Normalmente, um método de extração líquida é aplicado para a separação de zircônio e háfnio, e vários sistemas foram desenvolvidos. A destilação de sal fundido também foi desenvolvida para o processo de separação. No entanto, todos os processos acima são caros em comparação com os processos comuns de purificação de metais. Além disso, o processo de extração de líquidos utiliza uma grande quantidade de água e gera muitos resíduos.
Normalmente, não há necessidade de remover todo o háfnio do zircônio, a menos que ele seja emitido para o setor nuclear. Assim, os produtos com baixo teor de háfnio podem ser difíceis de obter no mercado normal. Embora o processo de redução do zircônio de sua lâmina pelo magnésio seja geralmente mais barato, o zircônio puro de alta qualidade ainda é produzido na forma de barra de cristal de Zr. O preço de mercado dos materiais de zircônio com baixo teor de háfnio pode custar de 50 a 100% a mais em comparação com o zircônio com alto teor de Hf.
Como separar o háfnio e o zircônio?
A extração e a purificação do zircônio do háfnio envolvem três métodos principais, cada um adaptado para obter o zircônio de alta pureza necessário para setores específicos. Em primeiro lugar, a separação por pirólise utiliza a diferença de pressão de vapor entre o zircônio e o cloreto de háfnio em temperaturas ou pressões elevadas. Esse método oferece um processo de produção simplificado, com alta eficiência e impacto ambiental mínimo. Ele substitui vários estágios de produção, o que o torna uma abordagem promissora na separação de zircônio e háfnio.
Outra técnica eficaz é a extração por solvente, que emprega couro solvente e vários extratantes, como cetona, fósforo e amina. Esse método se destaca por sua escalabilidade, simplicidade e operação contínua. É reconhecido como um meio significativo de separação de zircônio e háfnio devido à sua capacidade de produção em larga escala, garantindo a obtenção dos níveis de pureza necessários exigidos por vários setores.
A separação por troca iônica, embora menos utilizada, envolve a separação de zircônio e háfnio por meio de troca iônica. Sua aplicação tem sido limitada, principalmente em volumes de produção menores. Por exemplo, ela foi empregada na antiga União Soviética para separar ainda mais o háfnio do material rico em háfnio obtido pelo método de recristalização de zircônio-háfnio. Esse óxido de háfnio purificado serviu como precursor para a produção de háfnio esponjoso em nível atômico. Esses métodos distintos oferecem soluções direcionadas para atingir os rigorosos requisitos de pureza necessários para aplicações de zircônio em diversos setores. Para obter informações mais abrangentes, acesse https://www.samaterials.com/.
Conclusão
A Stanford Advanced Materials fornece barras de cristal de alta pureza de zircônio como sua fonte de Zr. Estão disponíveis produtos com baixo teor de háfnio e alto teor de háfnio. O teor de Hf de nossa barra de cristal pode ser inferior a 250ppm.
