DemistifikasyonHowZikonyòm akHafniumSeparasyonCyonDrive aNewEpòk
Zirkonyòm ak hafnium, "frè jimo yo" nan tablo peryodik la, se youn nan pè eleman ki pi difisil pou separe akòz resanblans chimik segondè yo. Sepandan, pwopriyete nikleyè yo byen diferan: zirkonyòm gen yon ti seksyon transvèsal absòpsyon netwon epi li se materyèl chwa pou CLADDING raktor nikleyè; Hafnium, nan lòt men an, gen yon gwo seksyon transvèsal absòpsyon netwon epi li itilize kòm yon baton kontwòl pou réacteurs nikleyè.
Pite separasyon "frè jimo" sa yo dirèkteman gen rapò ak sekirite ak efikasite réacteurs nikleyè yo. Pami yo, kontni an nan hafnium nan eponj atomik klas zirkonyòm dwe mwens pase 0.01% Se poutèt sa, teknoloji separasyon zirkonyòm ak hafnium te vin kle nan jwenn materyèl segondè -pite nikleyè-, epi li se tou yon teknoloji debaz endispansab nan enèji nikleyè jodi a ak gwo teknoloji -.
Defi ak bezwen, poukisa separasyon zirkonyòm ak hafnium tèlman difisil?
Zirkonyòm ak hafnium toujou coexist nan lanati, ak pwopriyete chimik yo trè menm jan an. Sa a se akòz efè kontraksyon lanthanide ki lakòz reyon iyonik yo prèske menm bagay la, fè metòd separasyon chimik la difisil pou travay.
Sepandan, pèfòmans nikleyè yo trè diferan. Seksyon transvèsal absòpsyon zirkonyòm pou netwon tèmik se sèlman 0.18 sib en, pandan y ap sa yo ki nan hafnium se kòm yon wo 105 sib en. Diferans gwo sa a vle di ke menm ti kantite enpurte hafnium ki prezan nan zirkonyòm nikleyè-ka seryezman afekte efikasite operasyon ak sekirite réacteurs nikleyè yo.
Kounye a, egzijans entènasyonal yo pou materyèl zirkonyòm nikleyè -klas yo trè sevè, e kontni afnium la dwe mwens pase 0.01% (100ppm). Estanda strik sa a fè teknoloji separasyon zirkonyòm ak hafnium yon teknoloji debaz kle nan domèn endistri nikleyè, epi li se tou yon manifestasyon enpòtan nan nouvo rechèch materyèl ak kapasite devlopman yon peyi.
1. Metòd tradisyonèl yo, Rekristalizasyon ak Echanj Iyon
Separasyon byen bonè nan zirkonyòm ak hafnium sitou depann sou rekristalizasyon ak metòd echanj ion. Metòd rekristalizasyon an itilize ti diferans nan solubilite K ₂ ZrF ak K ₂ HfF nan solisyon akeuz pou separasyon.
Solibilite K ₂ ZrF nan dlo nan 293 K se 0.0576 mol/L, pandan y ap solubilite K ₂ HfF → se 0.083 mol/L, ki se 1.45 fwa sa ansyen an. Lè yo kontwole tanperati a pou kristalizasyon miltip, ki ba -solubilite K ₂ ZrF → kristalize ak presipite an premye, epi ki wo -solubilite K ₂ HfF → rete nan likè manman an.
Metòd sa a mande pou 16-18 rekristalizasyon pou redwi kontni afnium soti nan 0.5% -2.0% pou pi ba pase 0.01%, ki pa efikas ak koute chè. Ansyen Inyon Sovyetik te itilize metòd sa a pou pwodwi zirkonya atomik nan ane 1950 yo, ki te ranplase pa metòd pi avanse.
Metòd echanj ion yo itilize pou separe iyon zirkonyòm ak hafnium selon diferan kapasite adsorption sou résine a. Idwoksid zirkonyòm ak hafnium te fonn ak asid silfirik, epi solisyon orijinal la te pirifye epi pase nan yon kolòn echanj ekipe ak résine echanj kation.
Lè sa a, li desorbed ak solisyon asid silfirik nan diferan konsantrasyon, premye zirkonyòm se desorbed ak yon solisyon ki gen H ₂ SO → 0.5 mol / L, ak Lè sa a, se Hafnium desorbed ak yon solisyon ki gen H ₂ SO → 1 mol / L. Ansyen Inyon Sovyetik sèlman te itilize metòd sa a pou plis separe zirkonyòm ak afnium ak afnium-materyèl ki rich yo pou pwodui oksid afnium.
2. Teknoloji modèn, pozisyon dominan nan teknoloji ekstraksyon sòlvan
Ekstraksyon sòlvan te vin teknoloji endikap pou separasyon zirkonyòm ak hafnium, ak pwosesis ekstraksyon santrifujeur milti-etap kont-aktyèl la reprezante nivo jaden an.
· Avantaj nan milti-kontwa etap-aktyèl ekstraksyon santrifujeur
Konsepsyon aktyèl la milti -etap kont- reyalize koule ranvèse ekstrè a ak likid materyèl ki gen zirkonyòm ak hafnium atravè yon seri inite ekstraksyon santrifujeur milti-etap, ki ka maksimize itilizasyon kapasite ekstrè a, se konsa ke zirkonyòm ak hafnium ka repete distribye ant de koyefisyan separasyon enpòtan yo.
Efikasite jaden fòs santrifujeur se yon lòt avantaj. Ekstrè santrifujeur a wotasyon nan yon gwo vitès 3000-5000rpm, ak super-jaden gravitasyonèl ki pwodui akselere melanje de-faz ak delaminasyon, diminye pwosesis transfè mas fini nan tank ekstraksyon pou plizyè èdtan a segonn, emulsifying fenomèn, epi asire pite ak estabilite.
· Ekstraksyon sistèm inovasyon
Inovasyon kontinyèl nan sistèm ekstraksyon an te ankouraje pwogrè teknolojik. Tributil fosfat (TBP) se lajman ki itilize paske nan selektivite segondè li yo nan zirkonyòm, men li se fasil korode ekipman ak emulsify nan asidite segondè.
Solisyon inovatè a entwodui yon sistèm ekstraksyon sinèrjetik (tankou TBP D2EHPA), ki amelyore diferans distribisyon zirkonyòm ak hafnium atravè mekanis konpetisyon kowòdinasyon an, epi koyefisyan separasyon an ka ogmante pa 30% -50%.
Sistèm DIBK-Cyanex923 la se yon lòt opsyon vèt. Rezilta yo montre ke lè asidite faz akeuz la se 2.97 mol/L, koyefisyan separasyon an ka rive nan 37.1, ki pi wo pase sistèm MIBK-HSCN nan peyi Etazini (= 9-10), ak thiocyanate, ki fasil pou dekonpoze an sibstans toksik, pa nesesè.
3. Nouvo ekipman ekstraksyon santrifujeur pou materyèl ranfòse konplètman antikorozif
Nouvo segondè -efikasite ityòm batri chimik santrifujeur machin ekstraksyon ZKCQ a se yon ekipman estanda nasyonal ak gwo faktè separasyon ak estabilite fò ki te konstwi pa Zhongke New Energy ki baze sou teknoloji automatisation ak aplikasyon pou nouvo materyèl. Pou asid fò, fò alkali ak fò okazyon korozivite, ekipman an ka fèt ak materyèl konplètman antikorozif ranfòse. Ekilib faz la kout, epi li ka reyalize ekstraksyon ak lave koule plizyè -seri etap/kwa-, ki apwopriye pou ekstraksyon gwo twou san fon.
II. Aplikasyon Ekipman
Nouvo enèji ak nouvo materyèl pwodiksyon chimik medikal Fine pwodwi chimik yo, rejenerasyon resous, hydrometallurgie, tretman, manje otomatik, bioengineering ekstraksyon ak plizyè kalite bwit entèmedyè pwodiksyon/likid -likid separasyon: ityòm batri resiklaj/salt lake ityòm ekstraksyon, elatriye.
Li se apwopriye pou okazyon yo san yo pa solid sispann, gwo ekstraksyon ak paramèt separasyon, ak seri a nan rapò koule faz se relativman lajè, ak kavite enteryè a konplètman netwaye anba aksyon an nan fòs santrifujeur. Materyèl likid ki gen diferan dansite ak viskozite ka ajiste pa chanje plak weir ak konvèsyon frekans; Reyalize separasyon ekstraksyon milti-etap nan asid fò, fò alkali ak fò okazyon korozivite.
4. Pwospektiv pou aplikasyon pou, soti nan enèji nikleyè pou avyasyon
Materyèl zirkonyòm ak afnium pite ki wo -yo gen yon gwo posiblite pou aplikasyon yo nan anpil domèn segondè-. Nan jaden nikleyè - preparasyon zirkonyòm klas, yon antrepriz te adopte yon pwosesis optimisé, ak kontni afnium nan pwodwi zirkonyòm yo te redwi soti nan 0.5% a mwens pase 10ppm, ki se konplètman obligatwa pou materyèl kouch raktor nikleyè.
Domenn avyasyon an tou benefisye de sa. Fòs rupture segondè -alyaj hafnium pite ogmante pa 15%, epi rezistans tanperati a wo depase 1600 degre, vin materyèl debaz nan bouch motè fize.
Sanxiang New Materials (603663. SH) ak lòt antrepwiz ap aktivman pote soti nan rechèch teknoloji "zikonyòm-separasyon hafnium", epi planifye pou sèvi ak oksiklorur zirkonyòm kòm materyèl bwit yo devlope gwo valè -te ajoute nikleyè- materyèl zirkonyòm klas ak segondè -materyèl "separasyon hafnium" -pite "zirkonyòm"} teknoloji. Layout estratejik.
Materyèl afnium ki te jwenn nan "zirkonyòm-separasyon hafnium" te lajman itilize nan fòs nikleyè, segondè -alyaj tanperati, semiconductor High -k materyèl ak lòt jaden.
