碘化锆的主要应用

发布日期:2020/10/20 9:12:51

背景及概述^[1]

锆为稀有高熔点金属，熔点为1852±2℃，沸点为4377℃，密度为6.49g/cm3。金属锆的热中子吸收截面很小(0.18b)，被广泛用于制作核反应堆堆芯的包壳材料。同时锆作为合金材料具有优异的耐蚀性、强度及加工性能，金属锆及其合金在石油化工、有色冶金、钢铁冶金等领域均得到广泛的应用。金属锆的纯度能显著影响其金属的固有特性。因此，研究高纯金属锆的制备方法得到了国内外学者的广泛关注。碘化精炼法是制备高纯金属锆的重要方法，其制备的结晶锆棒具有纯度高、气体含量小、加工性能好等诸多优点，国内外关于碘化制备结晶锆的研究成为热点。碘化锆又名“四碘化锆”。化学式ZrI4。白色或黄色针状晶体或粉末，易吸湿。在638.3kPa下熔点499℃±2℃。约在660℃分解。热430℃时升华。遇水和醇也发生分解，溶于醚，微溶于二硫化碳和苯，不溶于液氨。由金属锆与碘直接作用或将氧化锆与无水碘化铝共热反应而制得。用于热裂解法制取高纯度的金属锆，也用于制造低压合成聚乙烯的催化剂。

应用^[2]

碘化锆可用于制备结晶锆棒，以海绵锆为原料，通过碘化提纯，制备的金属锆纯度可达到99.9%。其反应过程可用如下反应式表示:

碘化锆提纯金属锆是个比较复杂的过程，原料、原料温度、母丝温度及加碘量等均对提纯效果具有影响。原料温度决定了生成可挥发性碘化锆的种类与生成的速度。研究发现，随着原料温度升高，沉积速率增加，并出现极大值，随着温度进一步升高，沉积速率降低。沉积速率降低的原因是生成了低价碘化锆，覆盖于原料表面，阻碍了碘蒸气与原料的进一步反应。所以，为了更好地得到碘化沉积速率，碘化反应设备应能达到所需真空度并能维持在所需范围内。