Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 6/2018(9))

D. V. Sorokin, V. M. Orlov, M. V. Kryzhanov I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “KSC of the RAS”, Apatity, Russia STUDY OF CALCIOTHERMIC REDUCTION OF ZIRCONIUM OXIDE Abstract Calciothermic reduction of zirconium oxide and influence on process different conditions are considered. Reduction was carried out with excess of calcium under argon atmosphere or evacuation by vacuum pump. The main studied parameters were the phase composition, the specific surface area and the ignition temperature ofthe reaction product. Keywords: zirconium oxide, calciothermic reduction, zirconium powders. Введение В современном мире цирконий является одним из востребованных металлов из-за его широкого применения в различных отраслях техники. Высокочистый цирконий, главным образом, находит применение в качестве конструкционного материала в ядерной энергетике. Это обусловлено его малым сечением захвата тепловых нейтронов. Цирконий также используется в ряде сплавов, а именно на основе магния, титана, никеля, молибдена, ниобия и других металлов, применяемых для ракет и летательных аппаратов. Из сплавов циркония с ниобием изготавливают обмотки сверхпроводящих магнитов. Порошок этого металла используется для изготовления пиротехнических изделий и боеприпасов для военной промышленности. Из-за чрезвычайно высокой коррозионной стойкости цирконий используется в качестве покрытий рабочих частей химических аппаратов и хирургических инструментов в медицине. На данный момент существует множество методов получения порошков циркония. Одним из самых распространенных является элетролитический способ при использовании электролитов, содержащих K 2 ZrF 6 в расплаве NaCl и KCl с графитовыми анодами и стальными катодами (как правило, используется соотношение реагентов 1:4) [1]. Применяется и метод натриетермического восстановления фтороцирконата калия. Восстановление проводят в стальных стаканах, куда загружают послойно K 2 ZrF 6 и кусочки натрия. Порошки, полученные данным методом, содержат примерно 98-98,5 % циркония [2]. Еще одним промышленным способом получения порошков циркония является восстановление его оксида гидридом кальция. Восстановление диоксида циркония кальцием или его гидридом проводят в герметичном реакторе, заполненном аргоном, при 1000-1100 °С. Для снижения содержания кислорода берут кальций с избытком 50-100 % и применяют длительные выдержки при восстановлении. Для регулирования зернистости получающегося порошка циркония в шихту можно добавлять хлористый кальций [3]. Недостатком способа являются высокая температура процесса и высокая активность получаемого порошка, что ограничивает его использование в ряде пиротехнических устройств. Используемые в пиротехнике порошки должны содержать определенное количество основного вещества, то есть циркония. Этот параметр определяется содержанием кислорода в порошке. В данной работе рассматривается возможность изменения характеристик порошка циркония при восстановлении диоксида циркония кальцием. 72