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铪的常见化合物

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-06-30 浏览次数:714
二氧化铪:名称 二氧化铪;hafnium dioxide  二氧化铪
资料 分子式:HfO
CAS号:12055-23-1
性质:白色粉末,有单斜、四方和立方三种晶体结构。密度分别为10.3,10.1和10.43g/cm3。熔点2780~2920K。沸点5400K。热膨胀系数5.8×10-6/℃。不溶于水、盐酸和硝酸,可溶于浓硫酸和氟氢酸。由硫酸铪、氯氧化铪等化合物热分解或水解制取。为生产金属铪和铪合金的原料。用作耐火材料、抗放射性涂料和催化剂。[18]
四氯化铪:四氯化铪(Hafnium(IV)chloride,Hafnium tetrachloride) 分子式 HfCl4 分子量 320.30 CAS编号:13499-05-3, 性状: 白色结晶块。对湿敏感。溶于丙酮和甲醇。遇水水解生成氯化氧铪(HfOCl2)。热至250℃挥发。对眼睛、呼吸系统、皮肤有刺激性。[19]
氢氧化铪:氢氧化铪(Hafnium Hydroxide,H4HfO4)CAS号12027-05-3 氢氧化铪通常以水合氧化物HfO2·nH2O存在,难溶于水,易溶于无机酸,不溶于氨水,很少溶于氢氧化钠。加热至100℃,生成羟基氧化铪HfO(OH)2。可由铪(IV)盐与氨水反应得到白色氢氧化铪沉淀。可用于制取其他铪化合物。[20]
制备:可由四氯化铪(HfCl4)与钠共热经还原而制得。从锆化合物中分离铪可用溶剂萃取法,然后用金属镁还原四氯化铪,可得金属铪,再用碘化物热分解法可得高纯金属。
在自然界中,铪常与锆共生,含锆的矿物中都含铪,铪与锆呈类质同像,铪主要赋存在锆英石中。工业上用的锆石中含HfO2量为0.5-2%。次生锆矿石中的铍锆石含HfO2可以高达15%。还有一种变质锆石曲晶石,含HfO2达5%以上。后两种矿物的储量少,工业上尚未采用。铪主要由生产锆的过程中回收。 铪的冶炼与锆基本相同,一般分五步。第一步为矿石的分解,有三种方法:①锆石氯化得(Zr,Hf)Cl4。②锆石的碱熔,锆石与NaOH在600℃左右熔融,有90%以上的(Zr,Hf)O2转变为Na2(Zr,Hf)O3,其中的SiO2变成Na2SiO3,用水溶除去。Na2(Zr,Hf)O3用HNO3溶解后可作锆铪分离的原液,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)系统的溶剂萃取分离方法。利用高压下(高于20大气压)HfCl4和ZrCl4熔体蒸气压的差异而进行多级分馏的技术早有研究,可省去二次氯化过程,降低成本。但由于(Zr,Hf)Cl4和HCl的腐蚀问题,既不易找到合适的分馏柱材质,又会使ZrCl4和HfCl4质量降低,增加提纯费用。第三步为HfO2的二次氯化以制得还原用粗HfCl4。第四步为HfCl4的提纯和加镁还原。本过程与ZrCl4的提纯和还原相同,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和回收多余的金属镁,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的小块,以便压成自耗电极,再熔铸成锭。破碎时也应防止自燃。海绵铪的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,在碘化罐四周的海绵铪小块,保持温度为600℃,而中心的热丝温度为1600℃,比制取锆的“结晶棒”时的1300℃为高。铪的加工成型包括锻造、挤压、拉管等步骤,与加工锆的方法一样。[21]

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