Получение циркония электролизом хлоридно-фторидных расплавов
Одним из промышленных способов получения металлического циркония является электролиз хлоридно-фторидных расплавов. В основе метода лежит способ электролитического разложения расплавов KCl-K2ZrF6. Электролиз проводят при 750-800 оС в закрытых электролизерах. Между электролитом и внутренней поверхностью ванны находится гарнисаж (застывшая смесь солей электролита. Для предохранения рубашки охлаждения от повреждения ставят металлическую прокладку. Напряжение на катод подают через металлический вал.
Роль вала заключается в снятии катодного осадка с катода (ножами), также он выполняет роль токоподвода. Осадок срезается и падает в приемник. На аноде выделяются Cl2 и F2 с образованием элементарного хлора и фреонов. Электролиз проводят при соотношении солей в электролите KCl: K2ZrF6=0.85:1. Параметры ванны: U = 24 В, I = 1020 кА, ванны стоят сериями по 4(6) электролизеров, на ванне у каждой серии имеется свой источник тока.
Рабочее содержание солей в ванне: K2ZrF6-12-18 % (масс.), KСl-19-22 %, КF-60-69 %, F:Zr = 25-28 (ванна становится более фторидной). Проводят ежесуточный слив около 200 кг электролита, который направляется в голову процесса (ванна становится фторидной). Проводят подпитку ванны солями. Съем катодного осадка осуществляют через 3 часа. Осадок охлаждается аргоном. Выход по току составляет около 60 %. Аноды изнашиваются за счет образования фреонов и механического истирания.
Рис. 54. Схема электролизной ванны для полученияциркония.
Роль вала заключается в снятии катодного осадка с катода (ножами), также он выполняет роль токоподвода. Осадок срезается и падает в приемник. На аноде выделяются Cl2 и F2 с образованием элементарного хлора и фреонов. Электролиз проводят при соотношении солей в электролите KCl: K2ZrF6=0.85:1. Параметры ванны: U = 24 В, I = 1020 кА, ванны стоят сериями по 4(6) электролизеров, на ванне у каждой серии имеется свой источник тока.
Рабочее содержание солей в ванне: K2ZrF6-1218 % (масс.), KСl-1922 %, КF-6069 %, F:Zr = 2528 (ванна становится более фторидной). Проводят ежесуточный слив около 200 кг электролита, который направляется в голову процесса (ванна становится фторидной). Проводят подпитку ванны солями. Съем катодного осадка осуществляют через 3 часа. Осадок охлаждается аргоном. Выход по току составляет около 60 %. Аноды изнашиваются за счет образования фреонов и механического истирания.
Схема обработки катодного продукта представлена ниже:
Рис. 55. Схема преработки катодного продукта.
Состав анодных газов: Cl2 - 3050 %, фреон14 - 1018 %, фреон13 - 67 %, фреон12 - 25 %, фреон11,115,116 по 1 %., Ar - 10 %. Содержится некоторое количество N2O за счет подсосов воздуха. В газовый поток происходит также унос части солей из электролита. В газа содержатся CO и CO2 за счет подгорания анодов. Очистку отходящих гадов проводят от хлора в две ступени: 1 ступень - полый скруббер, 2 ступень: адсорбер (фреоны при этом почти не улавливаются).
Состав катодного продукта: Zr - 2830 %, KF 44 %, K2ZrF6 10 %, KСl 13 %, Kme >1 %, O,C,Si 1 %.