[科普中国]-锆铪重结晶法分离

锆铪重结晶法分离(Separation of zirconiumand hafnium by recrystallization)是指含K2ZrF6和K2HfF6溶液经多次结晶的锆铪分离方法。含铪0.5%~2.0%的锆氟酸钾经过16-18次重结晶，可得到含铪0.01%以下的用于生产原子能级海绵锆的锆氟酸钾。前苏联在20世纪50年代首先用此法生产原子能级氧化锆，现已被锆铪溶剂萃取法分离取代1。

简介锆铪重结晶法分离(Separation of zirconiumand hafnium by recrystallization)是指含K2ZrF6和K2HfF6溶液经多次结晶的锆铪分离方法。含铪0.5%~2.0%的锆氟酸钾经过16-18次重结晶，可得到含铪0.01%以下的用于生产原子能级海绵锆的锆氟酸钾。前苏联在20世纪50年代首先用此法生产原子能级氧化锆，现已被锆铪溶剂萃取法分离取代1。

原理K2zrF6在293K温度的水中的溶解度为0.0576mol/L，K2HfF6为0.083mol/L，后者为前者的1.45倍。利用两者在水溶液中溶解度的微小差异和它们的溶解度随温度降低而明显减少的性质，在控制适当温度下进行含K2ZrF6和K2HfF6水溶液的结晶。在结晶过程中，溶解度大的K2HfF6留在母液中，而溶解度小的K2ZrF6则结晶析出。经多次结晶后，锆铪便得到很好的分离2。

工艺锆铪重结晶法分离工艺包括含锆铪氟酸钾制取、重结晶分离和无铪氧化锆及富铪料制取三道作业。

1.重结晶分离。用于重结晶分离的粗K2ZrF6一般含铪0.8%-2.0%。在不锈钢溶解槽中，用前周期的第三次结晶母液(水溶液)在363K温度下溶解粗K2rF6，液固比为7/1，相当于溶液含K2ZrF6 0.5mol/L或140g/L，然后冷却溶液至290-292K温度析出K2ZrF6结晶。静置后将母液倒出，再将前周期的第四次结晶母液加入此结晶槽中，进行第二次结晶过程。以此类推进行，但最后两次结晶采用纯水。第一次和第二次结晶母液为富铪溶液。

2.无铪氧化锆和富铪料制取。将无铅K2ZrF6溶于水，使溶液含锆18-20g/L。在353K温度下往溶液中加入理论量15%的氨水，便发生生成Zr(OH)4的反应。

用热水洗涤Zr(OH)4除去氟和钾离子，然后在1173K温度下煅烧，得到无铪二氧化锆。 富铪母液经浓缩至原体积的1/5-1/6，冷却结晶，析出的K2ZrF6返回第一次结晶槽中，余下的母液用氨水沉淀，得到含铪约6%-8%的富铪氢氧化物，用作制取纯铪的原料3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学