Разработка и внедрение малоотходной технологии получения высокочистых соединений гафния

• Автор: Копарулин, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Глазов
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение7 стр.

Глава 1 Анализ технологических процессов получения соединений

1.1 Особенности извлечения гафния из природных концентратов и отходов циркониевого производства.

1.1.1 Технологические схемы извлечения гафния и очистки его от примесей.

1.1.2 Экстракция гафния и циркония из азотнокислых растворов

1.2 Аналитический и технологический контроль.

1.2.1 Аналитический и технологический контроль при разделении циркония и гафния

1.2.2 Аналитический и технологический контроль при упаривании азотнокислых растворов

1.3 Выводы по главе.

Глава 2 Методическая часть

2.1 Исходные продукты и реагенты
2.2 Методика измерения концентрации циркония, гафния и плотности в проточном стакане
2.2.1 Методика рентгено флюоресцентного анализа для измерения концентрации циркония и гафния
2.2.2 Методика измерения плотности в промывном растворе экстракционного каскада
2.3 Методики анализа технологических растворов на содержание ТБФ и продуктов его разложения.
2.3.1 Определение ТБФ, ДБФК, МБФК и Н3РО4 в водных растворах, содержащих цирконий и гафний
2.3.2 Определение концентрации ТБФ в органической фазе в присутствии циркония и гафния.
2.4 Методика измерения уровня и плотности в выпарном аппарате и ректификационной колонне.
2.5 Выводы по главе.
Глава 3 Исследование процессов разделения гафния и циркония и упаривания растворов экстракции
ЗЛЭкстракция циркония и гафния ТБФ из азотнокислых растворов
3.1.1 Экстракция при раздельном присутствии циркония и гафния ТБФ из азотнокислых растворов
3.1.2 Экстракция при совместном присутствии циркония и гафния ТБФ из азотнокислых растворов
3.2 Влияние температуры на распределение циркония и гафния
3.3 Исследования в условиях многостадийного противоточного процесса
3.3.1 Экспериментальная установка с использованием ЭЦЗЗФ.
3.3.2Влияние состава органической фазы на экстракционное получение
3.3.3. Накопление ТБФ и продуктов разложения при упаривании рафинатов.
3.4 Технологическая схема получения азотнокислого гафния
3.5 Выводы по главе.
Глава 4 Экстракционное и вспомогательное оборудование.
4.1 Центробежные экстракторы ЭЦ0, ЭЦ5, ЭЦК0,ЭЦЗЗФ
4.2 Дозирующее оборудование.
4.3 Фильтрующее оборудование и сепараторы.
4.4 Выпарное оборудование.
4.4.1 Выпарной аппарат и ректификационная колонна.
4.4.2 Коррозионные испытания выпарного аппарата и ректификационной колонны.
4.5 Оборудование из циркония
4.6 Выводы по главе
Глава 5 Промышленное внедрение разработанных технологических процессов
5.1 Экстракционная схема получения гафния
5.2 Аппаратурнотехнологическая схема получения оксинитрата гафния и ректификация азотной кислоты.
5.3 Использование оборотных растворов
5.4 Аппаратурнотехнологическая схема получения гидроксида и оксида гафния
5.4.1 Получение гидроксида гафния
5.4.2 Получение очищенного гидроксида гафния по сульфатной схеме.
5.5 Получение таблеток из гафната диспрозия
5.6 Аппаратурнотехнологическая схема получения гексафторогафната калия
5.7 Результаты промышленного внедрения.
Заключение.
Список литературы


Металлический гафний обладает совокупностью свойств, которые делает его предпочтительным материалом систем регулирования ядерных реакторов, предназначенных для безремонтной эксплуатации в составе транспортных ядерноэнегетических установок, в частности, водоводяных реакторов подводных лодок. При соответствующем уровне цен гафний может использоваться и на гражданских АЭС. В ядерной технике гафний применяется также для изготовления ядернобезопасной, коррозионностойкой аппаратуры для переработки и транспортировки отработанного ядерного топлива. Эту область применения отмечают как активно развивающуюся во всех последних обзорах конъюнктуры рынка 2 и по мере увеличения объемов переработки отработанного ядерного топлива, она может войти в число ведущих потребителей гафния. Главным неядерным направлением использования гафния, которое однако, нельзя отнести к какойлибо одной отрасли, является производство специальных, в том числе тугоплавких и жаропрочных сплавов, где он находит применение как легирующая добавка или в качестве основного компонента. Хорошие перспективы практического использования как в компактном виде, так и в виде покрытий, имеют тугоплавкие соединения гафния оксид, карбид, нитрид, силицид, борид и др. К основным областям их применения относятся производства режущих инструментов, специальной керамики и огнеупоров, специальных стекол вместо тантала, конденсаторов и т. В США и Франции стекла на основе фторида гафния применяют в лазерной оптике 2. В СССР вопросы рационального использования гафниевых материалов рассматривались широко в той или иной степени были охвачены все известные области его применения. Кроме того, отечественная наука и промышленность явились первопроходцами в некоторых других областях, не освоенных до того в мировой практике, например, во внедрении гафниевых термохимических катодов. Достоинством таких катодов являются большой ресурс работы, простота изготовления, низкая себестоимость, низкое прикатодное падение потенциала. В отечественной практике они были внедрены на трубных заводах и в судостроении. Японские и швейцарские фирмы производили их по лицензиям. Отечественная практика показала, что применение гафния и его соединений во многих отраслях эффективно, однако, проблема расширения его использования упирается в организацию производства новых видов гафниевой продукции, соответствующей требованиям потребителей 2. ЫДк диэлектрики. Механическая устойчивость композиции достигается, если ее составляющие имеют хорошую адгезию и близкие значения коэффициентов термического расширения. Кроме того, диэлектрик не должен претерпевать фазовых переходов в интервале от комнатной температуры до температуры приготовления пленки. Термодинамические оценки, подкрепленные экспериментальными результатами по осаждению пленок и измерению их диэлектрических свойств, показали, что НЮ2 может оказаться перспективным материалом для микроэлектроники 4. Пленки НЮ2, толщиной нм, п 1,,0 получали методом химического осаждения из газовой фазы с использованием в качестве исходного вещества дипивалоилметаната гафния Щбрт4 брт ССНззСОСНСОСНзз. Устройство экспериментальной установки и подробное описание методики синтеза диэлектрических слоев представлено в работе 4. Специфика получения чистых циркония и гафния определяется особенностями минеральносырьевых ресурсов гафний не образует собственных минералов, а присутствует в виде изоаморфной примеси в циркониевых минералах и незначительными различиями в химических свойствах циркония и гафния, что обусловливает достаточно сложное извлечение и разделение данных элементов. В течение двух последних лет в различных средствах массовой информации и научнотехнических изданиях появились публикации о переходе на новое поколение микрочипов, в которых используются полупроводники на основе оксидов и силицидов гафния. Выбор в пользу гафния осуществлен на основе завершившихся к настоящему времени экспериментов и расчетов различных фирм, производящих микроэлектронику 1Ше1,1ВМ, АМИ и др Оксид гафния может обеспечить прорыв в будущее поколение полупроводниковых приборов. Производители рассчитывают использовать его в чипах, которые используются очень широко от сотовых телефонов до серверов.