ジルコニウムとハフニウムの分離
ジルコニウムとは？
ジルコニウム（Zr）は原子番号40、原子量91.224の元素である。ほとんどのジルコニウムは、鉱物のジルコンを精製することによって生産される。ジルコニウムは中性子捕獲断面積が小さいため、原子力産業で利用されています。Zrはジルカロイの形で消費され、通常はジルカロイ-2とジルカロイ-4で原子炉の燃料棒を作る。
ジルコニウムは耐薬品性に非常に優れているため、ジルコニウム管やジルコニウム 板などのジルコニウム形材は、化学工業用の装置の製造に使用される。また、Zrは鉄鋼の添加剤としても使用され、ジルコニアとして知られる酸化ジルコニウムはセラミックの製造に使用されます。
ハフニウムとは？
ハフニウムはZrと同じ基を持つ元素で、密度が高く、中性子捕獲断面積が非常に大きい。ジルカロイ製品が原子力産業で使用される場合、Hf不純物の含有量は非常に低くなければなりません。
ジルコンとは？
純粋なZrの主要資源であるジルコンは、通常Hfを若干含んでおり、ZrとHfの分離は極めて困難である。この2つの元素は同じグループであるため、化学的性質も似ています。
通常、ジルコニウムとハフニウムの分離には液体抽出法が適用され、いくつかのシステムが開発されている。また、溶融塩を蒸留して分離する方法も開発されている。しかし、上記のプロセスはいずれも一般的な金属精製プロセスに比べて高価である。その上、液体抽出プロセスは大量の水を使用し、廃棄物も多い。
通常、ジルコニウムからハフニウムをすべて除去する必要は、原子力産業向けに発行される場合を除き、ない。そのため、ハフニウムの少ない製品は、通常の市場では入手しにくい。通常、マグネシウムによってジルコニウムをスラットから還元するプロセスの方が安価であるが、高品質の純ジルコニウムは依然としてZr結晶棒の形で生産されている。低ハフニウムジルコニウム材料の市場価格は、高Hfジルコニウムと比較して50～100％高い可能性があります。
ハフニウムとジルコニウムの分離方法
ハフニウムからのジルコニウムの抽出と精製には3つの主要な方法があり、それぞれ特定の産業で必要とされる高純度のジルコニウムを得るために調整されています。まず、熱分解分離は、高温または高圧下でのジルコニウムと塩化ハフニウムの蒸気圧の差を利用します。この方法は合理的な製造工程を提供し、高い効率と環境への影響の少なさを誇る。複数の製造段階を置き換えることができるため、ジルコニウム・ハフニウム分離において有望なアプローチとなる。
もうひとつの効果的な手法は溶媒抽出で、ソルベントレザーと、ケトン、リン含有、アミン抽出剤などのさまざまな抽出剤を用いる。この方法は、そのスケーラビリティ、簡便さ、連続運転で際立っている。大規模生産が可能なため、ジルコニウムとハフニウムを分離する重要な手段として認識されており、様々な産業で要求される必要な純度レベルの達成を保証している。
イオン交換分離は、あまり利用されていないが、イオン交換によってジルコニウムとハフニウムを分離する。この分離法は、主に生産量が少ない場合に限定的に使用されている。例えば、旧ソ連では、ジルコニウム・ハフニウム再結晶法で得られたハフニウムリッチな材料からハフニウムをさらに分離するために採用されていた。この精製された酸化ハフニウムは、原子レベルのスポンジハフニウム製造の前駆体として使用された。これらの異なる方法は、多様な産業にわたるジルコニウム用途に必要な厳しい純度要件を達成するための的を絞ったソリューションを提供する。より包括的な情報については、https://www.samaterials.com/。
結論
スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズは、お客様のZrソースとして高純度ジルコニウム結晶棒を提供します。低ハフニウム製品と高ハフニウム製品の両方が入手可能です。Hf含有量は250ppm以下です。
