工业上常采用电解精炼法和碘化法将其提纯，进一步提高金属锆和铪的纯度，用于特殊的应用。
熔盐电解精炼金属锆(铪)
电解精炼法制取纯金属锆(铪)的原理是将要提纯的海绵锆(铪)制成可熔性阳极，通过电解使电性正于锆(给)的元素留在阳极中(如铁、镍、钼、钒等)，电性负于锆的元素进入并留在电解质中(如铝、硅、镁等)，而在阴极析出精制的金属锆。
图8-7所示是熔盐电解设备示意图，顶盖用水冷却，并用橡胶垫圈密封，电极尺寸为1.27cm，电解槽内放置镍制熔盐坩埚，原料置于电解槽内壁与多孔型的钼柱体之间，阴极位于电解槽中部，电解槽顶盖上装有可卸式的阴极产品卸料室，电解温度为700~900℃。采用的电解质一般为氯化物体系，也有用氯化物-氟化物体系，见表8-12。
可以采用ZrCl4-NaCl、ZrCl4-NaCl-Kcl、ZrCl4-KCL-LiCl和K2ZrF6-NaC1 等熔盐体系进行电解精炼。在NaCl-K2ZrF6熔盐体系下研究熔盐配比、阴极电流配件忠解温度等因素对NaCl-KZrF熔盐体系电解精炼电流效率的影响，结果表明。
阴极电流密度、电解温度均与电流效率成反比。采用XRD及元素含量分析等片法研究了电解精炼产品质量。较佳的工艺条件为K2ZrF6：NaCl为3：7(质量比)，温度800℃，阴极电流密度1A/cm2，在此条件下，电流效率可达84%真上。阴极错为合格的工业级锆产品，产品中Fe、Ni、Cr、Mn等杂质分别由2700%10°、540×10°、350×10~600×10~2降低到30×10~0×10~6、18×10~、100%10~5以下，产品纯度达到99%以上。
目前采用熔盐电解精炼制备提纯金属锆给的企业有有研科技集团有限公司(原北京有色金属研究总院)、中信锦州金属股份有限公司以及锦州周边的一些小企业，主要利用次级海绵锆来生产弹药引燃所需的锆粉。
碘化提纯金属锆(给)
以金属锆为例，碘化法是处理海绵锆、锆废料，提高其纯度和可加工性的一种生产方法。碘化法是把粗锆转化为挥发性的四碘化锆，使四碘化锆在炽热的锆丝上高温离解，锆在锆丝上沉积，可得到纯净而有延性的金属锆，即碘化锆。作为使碘化过程顺利进行，必须满足以下要求：
(1)必须能生成一种较易挥发的化合物;
(2)该化合物须容易在较低温度下生成;
(3)该化合物要能在较高温度下，最好在金属熔点以下离解;(4)金属的离解速度和沉积速度必须大于其从炽热灯丝上蒸发的速度。
因此，该法只适用于在沉积温度下具有低蒸气压力的高熔点金属。而锆完全能满足这些要求。
原理性的设备如图8-8所示。一根U形锆丝(钨丝和钼丝也能用)悬挂于封固的容器上方的两根钨电极下。锆置于钼质圆筒形多孔隔罩的外围和器壁间。抽气过程中，要冷却池中的碘，同时加热设备的其余部分，以加快除气。抽真空后，整个系统在A处进行密封，使碘蒸馏入容器，再把容器在B处密封。
将两根电极连接到自耦变压器上，这个变压器是当灯丝直径增大时，调节灯丝加热电流用的。整个容器放在既可加热又能冷却的恒温器中。
在操作过程中，一部分四碘化锆蒸气(包括原先引入容器的及由碘与海绵锆反应生成的)在热丝上分解，锆沉积并放碘蒸气;碘蒸气又与海绵锆反应，生成四碘化锆，过程反复进行。
最初，输入灯丝的电力低，必须加热容器以维持操作温度，当碘化锆不断生长，从热丝发散的热超过维持容器温度所需，应冷却容器，以保持恒温。
在生产上通常使用金属碘化器。金属碘化器是较大型的碘化设备，但金属容器的结构用料和设计必须满足两个要求：一是金属必须对四碘化锆和碘蒸气耐蚀。腐蚀会缩短容器的寿命，且腐蚀产物如果是挥发性的，就会沉积在热丝上，沾污产品。二是容器必须抽成高真空，抽真空后，又必须能经受住长时间的高温，而只允许微量的气体渗漏。还是因为这些气体会被炽热锆丝吸收，使得锆丝变脆。尤其应当注意，勿遭受氮气污染，因为即使极少量的氮也会严重损害锆在高温水中的耐蚀性。一般采用Hastelloy B合金作为制造容器的材料，其化学成分为：26%~30%Mo，4%~6%Fe，62%Ni及约0.12%C。
在设计实用的金属碘化器时，所遇到的问题主要是温度，各个部分必须在这种温度下进行工作。容器内部温度如低于230℃左右时，将降低碘化物的蒸气压力，从而使沉积速度急剧降低。韦斯廷霍斯公司研究了实验型碘化器的设计。产品的质量如因分解或腐蚀而降低时，则不用有机材料或可被侵蚀金属。整个容器可置入恒温的流体内，如图8-9所示。
容器由Hastelloy B合金制成，盛海绵锆的钼隔罩与容器同心。两根电极经由Hastelloy B合金管进入容器头部。合金管的下端用螺丝旋接。暴露于碘及碘化物蒸气内的部分是钼质的，与之加固并向上延伸高出头部的部分由高导热的无氧铜制成。
在电极的铜质部分中心钻一小孔，在其顶部装有通冷却水用的接头。在电极钼质部分的钼突缘上下两面安放两片无松孔氧化铝、氧化锆或高温电工瓷的陶瓷套，使电极与顶板底部绝缘。电极与陶瓷套由旋入顶板的Hastelloy B合金环固定，并用0形橡皮垫圈将电极上部封入顶部的Hastelloy套管内。0形垫和云母压盖使电极居中并绝缘。由上层0形垫与下层垫圈之间的Hastelloy合金电极套管中的空间，通过与抽真空阀相连的小型辅助管而被抽成真空。
适合于金属碘化器的真空阀，是经过特别设计的，具有一根冷却的非升式杆，附有0形垫圈，阀芯经过磨光，加工成针状与阀体相互配合。
目前能进行碘化锆给生产的企业为：有研科技集团有限公司(原北京有色金属研究总院)、南京佑天金属科技有限公司、中核晶环锆业有限公司。
801
0 
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
