2.2.2 Материал тигля для плавления

Для данного процесса необходимо использовать тигель, изготовленный из такого материала, который не будет реагировать ни с цинком, ни с другими компонентами сплава. Так же он должен быть устойчивым к температуре выше 950 ^oC.

2.2.2.1 Оксид алюминия Al2o3

Оксид алюминия является самым распространенным высокоогнеупорным оксидом. Имеет температуру плавления 2050 ^oC. Выпускаемые изделия из оксида алюминия содержат 97% оксида при пористости 26% и имеют температуру плавления 1800-1900 ^oC. Так же оксид алюминия не взаимодействует с такими металлами как Ni, Co, Fe, W, Mo при температуре до 1800 ^oC, а с Zr и Ti – до 1400 ^oC. Не взаимодействует с цинком при используемых при его перегонке температурах (950-1100 ^oC) [6].

2.2.2.2 Оксид циркония ZrO2

Чистый оксид циркония имеет температуру плавления 2710 ^oC, однако при температуре 1000 ^oC претерпевает полиморфное превращение, что приводит к образованию трещин вследствие изменения параметров кристаллической решетки. В качестве стабилизатора могут быть использованы примеси оксидов магния, кальция или иттрия. Выпускаемые изделия из оксида циркония содержат не менее 90% ZrO₂, имеют пористость до 26% и применяются при температурах до 1750-2000 ^oC. Изделия же с уплотненным черепком имеют пористость до 6% и могут применяться при температуре выше 2000 ^oC.

Оксид циркония не взаимодействует с большинством металлов до температуры выше 1400 ^oC. Так же не реагирует с цинком [6].

2.2.2.3 Оксид магния MnO

Оксид магния имеет температуру плавления 2800 ^oC и является одним из самых тугоплавких оксидов. Широкое распространение и низкая стоимость позволяют интенсивно использовать его в высокотемпературных установках. Однако при высоких температурах в вакууме он начинает интенсивно испаряться, что несколько ограничивает его применение по температуре до 1600 ^oC.

Выпускаемые в промышленности изделия содержат не менее 98% оксида магния с пористостью 18%. Изделия применяются в качестве тиглей для плавки металлов и специальных стекол, а так же для защиты термопар.

Не взаимодействует ни с одним из компонентов сплава [6].

2.2.2.4 Нитрид алюминия AlN

Температура плавления нитрида алюминия – 2300 ^oC, однако использование при температуре выше 1500 ^oC возможно только в атмосфере азота. Не взаимодействует ни с одним из компонентов сплава [6,7].

2.2.2.5 Нитрид бора BN

α-BN имеет температуру плавления 2830 ^oC и не взаимодействует с компонентами перегоняемого сплава цинка, однако может окисляться при разгерметизации аппарата и попадании внутрь него воздуха. Использование при высоких температурах так же возможно только в атмосфере азота [6,7].

2.2.2.6 Нитрид кремния Si₃N₄

Нитрид кремния имеет температуру плавления 2600 ^oC. При температуре 1000 ^oC практически не окисляется кислородом воздуха в плотном или компактном состоянии. Не взаимодействует с цинком, железом и никелем, однако при температуре 1100-1150 ^oC взаимодействует с медью, что несколько ограничивает его использование. При высоких температурах возможно использование только в атмосфере азота. [6,7].

2.2.3 Выводы

Процесс перегонки цинка из сплава, содержащего материал оболочки твэлов, возможен и, в связи с отсутствием примесей кадмия или свинца, позволит получить цинк высокой чистоты и регенерировать таким образом до 98% использованного цинка, что выгодно с экономической точки зрения и с точки зрения простоты очистки и утилизации отходов.

Процесс рекомендуется проводить при температуре 950-1100 ^oC, так как при этой температуре достигается максимальное давление паров цинка, и отсутствует взаимодействие между компонентами сплава и материалом тигля. Для перегонки стоит использовать тигель из оксидов алюминия или магния, или же из нитридов алюминия и кремния, так как они устойчивы при температуре 1000-1100 ^oC, причем нитрид кремния возможно использовать вне атмосферы азота вплоть до 1860 ^oC [8].