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光学级四氟化铪

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光学级四氟化铪
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光学级四氟化铪

【摘要】:
在自然界中,铪常与锆共生,含锆矿物中都含铪,铪与锆呈类质同像,铪主要赋存在锆英石中
中文名称:四氟化铪
CAS:13709-52-9
EINECS:237-258-0
分子式:HfF4
分子量:254.4836
在自然界中,铪常与锆共生,含锆矿物中都含铪,铪与锆呈类质同像,铪主要赋存在锆英石中.工业上用锆石中含HfO2量为0.5-2%.次生锆矿石中铍锆石含HfO2可以高达15%.还有一种变质锆石曲晶石,含HfO2达5%以上.后两种矿物储量少,工业上尚未采用.铪主要由生产锆过程中回收.
铪冶炼与锆基本相同,一般分五步.第一步为矿石分解,有三种方法:①锆石氯化得(Zr,Hf)Cl4.②锆石碱熔,锆石与NaOH在600℃左右熔融,有90%以上(Zr,Hf)O2转变为Na2(Zr,Hf)O3,其中SiO2变成Na2SiO3,用水溶除去.Na2(Zr,Hf)O3用HNO3溶解后可作锆铪分离原液,但因含有SiO2胶体,给溶剂萃取分离造成困难.③用K2SiF6烧结,水浸后得K2(Zr,Hf)F6溶液.溶液可以通过分步结晶分离锆铪.第二步为锆铪分离,可用盐酸-MIBk(甲基异丁基酮)系统和HNO3-TBP(磷酸三丁酯)系统溶剂萃取分离方法.利用高压下(高于20大气压)HfCl4和ZrCl4熔体蒸气压差异而进行多级分馏技术早有研究,可省去二次氯化过程,降低成本.但由于(Zr,Hf)Cl4和HCl腐蚀问题,既不易找到合适分馏柱材质,又会使ZrCl4和HfCl4质量降低,增加提纯费用.第三步为HfO2二次氯化以制得还原用粗HfCl4.第四步为HfCl4提纯和加镁还原.本过程与ZrCl4提纯和还原相同,所得半成品为粗海绵铪.第五步为真空蒸馏粗海绵铪,以除去MgCl2和回收多余金属镁,所得成品为海绵金属铪.如还原剂不用镁而用钠,则第五步改为水浸.
  海绵铪自坩埚中取出时要格外小心,以免自燃.大块海绵铪要破碎成一定尺寸小块,以便压成自耗电极,再熔铸成锭.破碎时也应防止自燃.海绵铪进一步提纯与钛和锆一样,用碘化物热分解法.控制条件与锆略有不同,在碘化罐四周海绵铪小块,保持温度为600℃,而中心热丝温度为1600℃,比制取锆“结晶棒”时1300℃为高.铪加工成型包括锻造、挤压、拉管等步骤,与加工锆方法一样.
  铪主要用途是制作原子核反应堆控制棒.纯铪具有可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀,是原子能工业重要材料.铪热中子捕获截面大,是较理想中子吸收体,可作原子反应堆控制棒和保护装置.铪粉可作火箭推进器.在电器工业上可制造X射线管阴极.铪合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层飞行器前沿保护层,Hf-Ta合金可制造工具钢及电阻材料.在耐热合金中铪用作添加元素,例如钨、钼、钽合金中有添加铪.HfC由于硬度和熔点高,可作硬质合金添加剂.熔点约为4215℃,为已知熔点最高化合物.
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