鋯棒鋯絲等鋯合金常用的冶煉工藝概述

鋯及鋯合金在酸、堿等介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，同時具有突出的核性能和優(yōu)良的機械性能，是工業(yè)上常用的金屬之一。然而，由于該金屬的提煉和加工較為困難，因此在很長一段主要被用于原子能工業(yè)方面，作為核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)、包復(fù)和控制棒材。

近些年，隨著我國鋯及鋯合金鑄錠和加工材生產(chǎn)工業(yè)化的實現(xiàn)。目前，鋯棒除在核反應(yīng)堆使用外，也已在化工行業(yè)內(nèi)得到推廣和應(yīng)用，主要用于制造化工設(shè)備，如制造耐蝕的反應(yīng)塔、泵、熱交換器、閥門、攪拌器、噴嘴、熱電偶套管、導(dǎo)管和容器襯里等；鋯及鋯合金在電子管工業(yè)作為良好的消氣劑，鋯絲、箔可制作柵極支架、陰極支架和柵極材料等。國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)對鋯及鋯合金產(chǎn)品的需求量不斷增加。

然而，在鋯及鋯合金鑄錠和加工材的生產(chǎn)、交易中沒有相應(yīng)的牌號和化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，目前均采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進行，牌號和成分無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可依。因此，制定鋯及鋯合金牌號和化學(xué)成分專用標(biāo)準(zhǔn)是非常必要，該標(biāo)準(zhǔn)的制定不僅可有效的規(guī)范鋯及鋯合金鑄錠和加工材的牌號和化學(xué)成分，同時也可有力的促進該行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

鋯冶煉產(chǎn)品的分類是以行業(yè)應(yīng)用的需要提出的，有工業(yè)級海綿鋯、火器鋯、核級海綿鋯、鋯粉等。由于采用的原料和最終的產(chǎn)品不同，所以鋯冶煉工藝方法也不同。

1、工業(yè)海綿鋯的生產(chǎn)工藝

以工業(yè)氧化鋯為原料，氯化獲得Z rCIa， 用金屬鎂還原， 經(jīng)真空蒸餾，獲得工業(yè)級海綿鋯。也有以鋯英砂為原料， 直接氯化獲得粗ZrC lg， 再經(jīng)提純后的Z rCl， 通過鎂熱還原、真空蒸餾， 獲得工業(yè)級海綿鋯。

2、核級海綿鋯的生產(chǎn)工藝

核級海綿鋯必須分離鉿，其他的工藝與工業(yè)級海綿鋯的制備相似。鋯、鉿分離產(chǎn)業(yè)化的方法有：以氧氯化物為原料的萃取分離法，以四氯化鋯為原料的氣相分離法和以鋯氟酸鉀為原料的分步結(jié)晶法。

3、電解鋯的生產(chǎn)工藝

鋯氟酸鉀熔鹽電解法生產(chǎn)出的金屬鋯粉，經(jīng)壓鑄熔煉后制得金屬鋯。

4、熱還原法和氫化法制取鋯粉

熱還原法是以氧化鋯為原料，用鈣(氫化鈣)為還原劑制取鋯粉。氫化法是以金屬鋯為原料在400~800℃反應(yīng)，獲得氫化鋯；破碎、球磨后在800~1000℃下脫氫獲得鋯粉。