1. Preparação de Matéria Prima.
Processamento Mineral: O zircônio na natureza é encontrado principalmente em minérios como a areia de zircão (ZrSiO4). O primeiro passo é processar esses minérios para separar os minerais úteis de zircônio de outras impurezas, aumentando o teor de zircônio. Métodos como separação por gravidade, flotação e separação magnética são usados para separar a areia de zircão de minerais associados como quartzo e feldspato, obtendo um concentrado.
Enriquecimento: O concentrado obtido após o processamento mineral pode não ter um teor de zircônio suficientemente alto e requer enriquecimento adicional. Esta etapa utiliza métodos químicos ou físicos para aumentar o teor de zircônio, preparando-se para posterior extração.
2. Decomposição da Areia de Zircão.
Método de fusão alcalina: A areia de zircão é misturada com um álcali forte, como o hidróxido de sódio, e reage em alta temperatura. Isso converte o elemento zircônio na areia de zircão em compostos-solúveis em água, como o zirconato de sódio, enquanto impurezas como o silício formam precipitados de silicato insolúveis. Após a reação, é realizada a lixiviação com água para obtenção de uma solução de zirconato de sódio, separando-a do resíduo insolúvel. Método de dissolução ácida: Ácidos fortes como ácido sulfúrico e ácido clorídrico reagem com areia de zircônio, convertendo zircônio em sais solúveis de zircônio que entram na solução. No entanto, este processo é complexo porque diferentes ácidos produzem diferentes condições de reação e produtos. Além disso, o controle cuidadoso da temperatura, do tempo e da concentração de ácido da reação é crucial para garantir a dissolução e a pureza eficazes do zircônio.
3. Purificação da solução.
Impurificação: A solução obtida após a decomposição contém muitos outros íons de impureza além dos sais de zircônio, como ferro, alumínio e titânio. Essas impurezas precisam ser removidas por métodos químicos. Por exemplo, a adição de precipitantes permite que os íons de impureza precipitem e se separem da solução; ou usar resinas de troca iônica, utilizando as diferentes capacidades de adsorção da resina para diferentes íons, pode separar íons de zircônio de íons de impureza, resultando em uma solução contendo zircônio-relativamente puro.
4. Preparação de compostos de zircônio.
Precipitação: um precipitante é adicionado à solução contendo zircônio-puro para precipitar os íons de zircônio. Os precipitantes comumente usados incluem amônia e ácido oxálico, e o precipitado resultante pode ser hidróxido de zircônio, oxalato de zircônio, etc. Esses precipitados, após filtração e lavagem, produzem compostos de zircônio relativamente puros.
Calcinação: Os precipitados de compostos de zircônio obtidos são calcinados em altas temperaturas para permitir sua decomposição ou transformação, produzindo produtos de óxido de zircônio, como dióxido de zircônio (ZrO). Diferentes compostos de zircônio requerem diferentes condições de calcinação; a temperatura e o tempo devem ser cuidadosamente controlados para garantir a qualidade do produto.
5. Preparação de Zircônio Metálico
Redução de Compostos de Zircônio: Para obter zircônio metálico, os compostos de zircônio, como o dióxido de zircônio, precisam ser reduzidos. Um método comum é reduzir o dióxido de zircônio com metais reativos, como magnésio e cálcio, em altas temperaturas, resultando em zircônio metálico e nos óxidos metálicos correspondentes. Este processo é geralmente realizado em um ambiente protegido por vácuo ou gás inerte para evitar a oxidação do zircônio metálico.
Refinação: A pureza do zircónio metálico obtido através da redução não é suficientemente elevada e é necessária uma refinação adicional. Existem muitos métodos de refino, como iodação e fusão por feixe de elétrons. Tomando o método de iodação como exemplo, o zircônio bruto reage com o iodo a uma determinada temperatura para produzir iodeto de zircônio volátil. Em seguida, o iodeto de zircônio é aquecido e decomposto para obter zircônio metálico de alta{3}}pureza.
