ฮาฟเนียม, โลหะ Hf เลขอะตอม 72 น้ำหนักอะตอม 178.49 เป็นโลหะทรานซิชันสีเทาเงินมันเงา
แฮฟเนียมมีไอโซโทปเสถียรตามธรรมชาติ 6 ชนิด ได้แก่ แฮฟเนียม 174, 176, 177, 178, 179 และ 180 แฮฟเนียมไม่ทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง กรดซัลฟิวริกเจือจาง และสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้น แต่ละลายได้ในกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดกัดทองในน้ำชื่อองค์ประกอบมาจากชื่อภาษาละตินของเมืองโคเปนเฮเกน
ในปี 1925 นักเคมีชาวสวีเดน Hervey และนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Koster ได้รับเกลือแฮฟเนียมบริสุทธิ์โดยการตกผลึกแบบแยกส่วนของเกลือเชิงซ้อนที่มีฟลูออริเนต แล้วรีดิวซ์ด้วยโซเดียมโลหะเพื่อให้ได้แฮฟเนียมโลหะบริสุทธิ์ฮาฟเนียมประกอบด้วยเปลือกโลก 0.00045% และมักเกี่ยวข้องกับเซอร์โคเนียมในธรรมชาติ
ชื่อสินค้า: แฮฟเนียม
สัญลักษณ์ธาตุ: Hf
น้ำหนักอะตอม: 178.49
ประเภทองค์ประกอบ: องค์ประกอบโลหะ
คุณสมบัติทางกายภาพ:
ฮาฟเนียมเป็นโลหะสีเทาเงินที่มีความแวววาวของโลหะโลหะฮาฟเนียมมีสองรูปแบบ: α แฮฟเนียมเป็นรูปแบบที่อัดแน่นเป็นรูปหกเหลี่ยม (1750 ℃) โดยมีอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงสูงกว่าเซอร์โคเนียมโลหะฮาฟเนียมมีรูปแบบที่จัดสรรได้หลากหลายที่อุณหภูมิสูงโลหะฮาฟเนียมมีส่วนตัดขวางการดูดกลืนนิวตรอนสูงและสามารถใช้เป็นวัสดุควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ได้
โครงสร้างผลึกมีสองประเภท: การบรรจุหนาแน่นหกเหลี่ยมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1300 ℃ ( α- สมการ);ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1300 ℃ ร่างกายจะมีลูกบาศก์เป็นศูนย์กลาง ( β- สมการ)โลหะที่มีความเป็นพลาสติกซึ่งจะแข็งตัวและเปราะเมื่อมีสิ่งสกปรกมีความเสถียรในอากาศ จะมืดลงเฉพาะบนพื้นผิวเมื่อถูกเผาเส้นใยสามารถจุดไฟได้ด้วยเปลวไฟจากไม้ขีดคุณสมบัติคล้ายกับเซอร์โคเนียมไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ กรดเจือจาง หรือเบสแก่ แต่ละลายได้ง่ายในกรดอะควารีเจียและกรดไฮโดรฟลูออริกส่วนใหญ่อยู่ในสารประกอบที่มีเวเลนซ์ a+4โลหะผสมแฮฟเนียม (Ta4HfC5) เป็นที่รู้กันว่ามีจุดหลอมเหลวสูงสุด (ประมาณ 4215 ℃)
โครงสร้างผลึก: เซลล์คริสตัลเป็นรูปหกเหลี่ยม
หมายเลข CAS: 7440-58-6
จุดหลอมเหลว: 2227 ℃
จุดเดือด: 4602 ℃
คุณสมบัติทางเคมี:
คุณสมบัติทางเคมีของแฮฟเนียมมีความคล้ายคลึงกับเซอร์โคเนียมมาก และมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี และไม่กัดกร่อนได้ง่ายด้วยสารละลายกรดด่างในน้ำทั่วไปละลายได้ง่ายในกรดไฮโดรฟลูออริกเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนฟลูออริเนตที่อุณหภูมิสูง ฮาฟเนียมยังสามารถรวมตัวกับก๊าซ เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจน ได้โดยตรงเพื่อสร้างออกไซด์และไนไตรด์
แฮฟเนียมมักมีเวเลนซ์ +4 ในสารประกอบสารประกอบหลักคือแฮฟเนียมออกไซด์เอชเอฟโอ2แฮฟเนียมออกไซด์มีสามสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน:แฮฟเนียมออกไซด์ที่ได้จากการเผาแฮฟเนียมซัลเฟตและคลอไรด์ออกไซด์อย่างต่อเนื่องเป็นตัวแปรโมโนคลินิกฮาฟเนียมออกไซด์ที่ได้จากการให้ความร้อนไฮดรอกไซด์ของแฮฟเนียมที่อุณหภูมิประมาณ 400 ℃ เป็นตัวแปรแบบเตตระโกนัลหากเผาที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ℃ จะได้ตัวแปรลูกบาศก์สารประกอบอีกชนิดหนึ่งคือแฮฟเนียมเตตระคลอไรด์ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการเตรียมแฮฟเนียมโลหะและสามารถเตรียมได้โดยการทำปฏิกิริยาก๊าซคลอรีนกับส่วนผสมของแฮฟเนียมออกไซด์และคาร์บอนแฮฟเนียม เตตระคลอไรด์สัมผัสกับน้ำและไฮโดรไลซ์ทันทีเป็น HfO (4H2O) 2+ไอออนที่มีความเสถียรสูงHfO2+ไอออนมีอยู่ในสารประกอบแฮฟเนียมหลายชนิด และสามารถตกผลึกแฮฟเนียมออกซีคลอไรด์ที่มีรูปทรงเข็มเป็นผลึก HfOCl2 · 8H2O ในสารละลายแฮฟเนียมเตตระคลอไรด์ที่ทำให้เป็นกรดของกรดไฮโดรคลอริก
ฮาฟเนียม 4 วาเลนต์ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดสารเชิงซ้อนกับฟลูออไรด์อีกด้วย ซึ่งประกอบด้วย K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6 และ (NH4) 3HfF7สารเชิงซ้อนเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อแยกเซอร์โคเนียมและฮาฟเนียม
สารประกอบทั่วไป:
แฮฟเนียมไดออกไซด์ ชื่อ แฮฟเนียมไดออกไซด์;แฮฟเนียมไดออกไซด์;สูตรโมเลกุล: HfO2 [4];คุณสมบัติ: ผงสีขาวที่มีโครงสร้างผลึกสามแบบ: โมโนคลินิก เตตรากอนอล และลูกบาศก์ความหนาแน่นคือ 10.3, 10.1 และ 10.43g/cm3 ตามลำดับจุดหลอมเหลว 2780-2920K.จุดเดือด 5400K.ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 5.8 × 10-6/℃ไม่ละลายในน้ำ กรดไฮโดรคลอริก และกรดไนตริก แต่ละลายได้ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไฮโดรฟลูออริกผลิตโดยการสลายตัวด้วยความร้อนหรือการไฮโดรไลซิสของสารประกอบ เช่น แฮฟเนียมซัลเฟต และแฮฟเนียมออกซีคลอไรด์วัตถุดิบสำหรับการผลิตโลหะแฮฟเนียมและโลหะผสมแฮฟเนียมใช้เป็นวัสดุทนไฟ สารเคลือบป้องกันกัมมันตภาพรังสี และตัวเร่งปฏิกิริยา[5] ระดับพลังงานปรมาณู HfO เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับพร้อมกันเมื่อผลิตระดับพลังงานปรมาณู ZrOเริ่มต้นจากการทำคลอรีนทุติยภูมิ กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ การลดขนาด และการกลั่นแบบสุญญากาศแทบจะเหมือนกับกระบวนการของเซอร์โคเนียม
แฮฟเนียมเตตระคลอไรด์: แฮฟเนียม (IV) คลอไรด์, แฮฟเนียม เตตราคลอไรด์ สูตรโมเลกุล HfCl4 น้ำหนักโมเลกุล 320.30 ลักษณะ: บล็อกผลึกสีขาวไวต่อความชื้นละลายได้ในอะซิโตนและเมทานอลไฮโดรไลซ์ในน้ำเพื่อผลิตแฮฟเนียมออกซีคลอไรด์ (HfOCl2)ตั้งความร้อนถึง 250 ℃ แล้วระเหยระคายเคืองต่อดวงตา ระบบทางเดินหายใจ และผิวหนัง.
แฮฟเนียมไฮดรอกไซด์: แฮฟเนียมไฮดรอกไซด์ (H4HfO4) ซึ่งมักปรากฏเป็นไฮเดรตออกไซด์ HfO2 · nH2O ไม่ละลายในน้ำ ละลายได้ง่ายในกรดอนินทรีย์ ไม่ละลายในแอมโมเนีย และไม่ค่อยละลายในโซเดียมไฮดรอกไซด์ให้ความร้อนถึง 100 ℃ เพื่อสร้างแฮฟเนียมไฮดรอกไซด์ HfO (OH) 2. ตะกอนแฮฟเนียมไฮดรอกไซด์สีขาวสามารถรับได้โดยการทำปฏิกิริยาเกลือแฮฟเนียม (IV) ด้วยน้ำแอมโมเนียสามารถใช้ผลิตสารประกอบแฮฟเนียมอื่นๆ ได้
ประวัติการวิจัย
ประวัติการค้นพบ:
ในปี 1923 นักเคมีชาวสวีเดน Hervey และนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ D. Koster ค้นพบแฮฟเนียมในเพทายที่ผลิตในนอร์เวย์และกรีนแลนด์ และตั้งชื่อให้ว่าแฮฟเนียม ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากชื่อภาษาละติน Hafnia แห่งโคเปนเฮเกนในปี 1925 เฮอร์วีย์และคอสเตอร์แยกเซอร์โคเนียมและไทเทเนียมโดยใช้วิธีการตกผลึกแบบแยกส่วนของเกลือเชิงซ้อนที่มีฟลูออริเนตเพื่อให้ได้เกลือแฮฟเนียมบริสุทธิ์และลดเกลือแฮฟเนียมด้วยโซเดียมโลหะเพื่อให้ได้แฮฟเนียมโลหะบริสุทธิ์เฮอร์วีย์เตรียมตัวอย่างฮาฟเนียมบริสุทธิ์จำนวนหลายมิลลิกรัม
การทดลองทางเคมีกับเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม:
ในการทดลองที่ดำเนินการโดยศาสตราจารย์คาร์ล คอลลินส์ แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสเมื่อปี 1998 อ้างว่าแฮฟเนียมที่ผ่านการฉายรังสีแกมมา 178 ตร.ม. (ไอโซเมอร์แฮฟเนียม-178 ตร.ม. [7]) สามารถปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาได้ ซึ่งสูงกว่าปฏิกิริยาทางเคมีถึง 5 เท่า มีขนาดต่ำกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์สามเท่า[8] Hf178m2 (แฮฟเนียม 178m2) มีอายุขัยยาวนานที่สุดในบรรดาไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวที่คล้ายกัน: Hf178m2 (แฮฟเนียม 178m2) มีครึ่งชีวิต 31 ปี ส่งผลให้มีกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติประมาณ 1.6 ล้านล้านเบคเคอเรลรายงานของคอลลินส์ระบุว่า Hf178m2 บริสุทธิ์หนึ่งกรัม (แฮฟเนียม 178m2) มีประมาณ 1,330 เมกะจูล ซึ่งเทียบเท่ากับพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการระเบิดของระเบิดทีเอ็นที 300 กิโลกรัมรายงานของคอลลินส์ระบุว่าพลังงานทั้งหมดในปฏิกิริยานี้ถูกปล่อยออกมาในรูปของรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมา ซึ่งปล่อยพลังงานในอัตราที่รวดเร็วมาก และ Hf178m2 (แฮฟเนียม 178m2) ยังคงสามารถทำปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นต่ำมาก[9] เพนตากอนได้จัดสรรเงินทุนเพื่อการวิจัยในการทดลอง อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนต่ำมาก (โดยมีข้อผิดพลาดที่สำคัญ) และตั้งแต่นั้นมา แม้จะมีการทดลองหลายครั้งโดยนักวิทยาศาสตร์จากหลายองค์กร รวมถึงสำนักงานวิจัยโครงการขั้นสูงของกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา (DARPA) และที่ปรึกษาด้านการป้องกันของ JASON กลุ่ม [13] ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดสามารถบรรลุปฏิกิริยานี้ภายใต้เงื่อนไขที่คอลลินส์อ้างสิทธิ์ และคอลลินส์ไม่ได้ให้หลักฐานที่หนักแน่นเพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของปฏิกิริยานี้ คอลลินส์เสนอวิธีการใช้การปล่อยรังสีแกมมาเหนี่ยวนำเพื่อปลดปล่อยพลังงานจาก Hf178m2 (แฮฟเนียม 178m2) [15] แต่นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้พิสูจน์ในทางทฤษฎีแล้วว่าปฏิกิริยานี้ไม่สามารถทำได้[16] Hf178m2 (แฮฟเนียม 178m2) เชื่อกันอย่างกว้างขวางในชุมชนวิชาการว่าไม่เป็นแหล่งพลังงาน
ฟิลด์แอปพลิเคชัน:
แฮฟเนียมมีประโยชน์มากเนื่องจากสามารถปล่อยอิเล็กตรอนออกมาได้ เช่น ใช้เป็นไส้หลอดในหลอดไส้ใช้เป็นแคโทดสำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์ และโลหะผสมของแฮฟเนียม ทังสเตน หรือโมลิบดีนัมถูกใช้เป็นอิเล็กโทรดสำหรับท่อระบายไฟฟ้าแรงสูงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตลวดแคโทดและทังสเตนสำหรับรังสีเอกซ์ฮาฟเนียมบริสุทธิ์เป็นวัสดุที่สำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานปรมาณู เนื่องจากมีความเป็นพลาสติก แปรรูปง่าย ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการกัดกร่อนฮาฟเนียมมีหน้าตัดจับนิวตรอนความร้อนขนาดใหญ่ และเป็นตัวดูดซับนิวตรอนในอุดมคติ ซึ่งสามารถใช้เป็นแกนควบคุมและอุปกรณ์ป้องกันสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูผงแฮฟเนียมสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนจรวดได้แคโทดของหลอดเอ็กซ์เรย์สามารถผลิตได้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโลหะผสมแฮฟเนียมสามารถใช้เป็นชั้นป้องกันด้านหน้าสำหรับหัวฉีดจรวดและเครื่องบินร่อนกลับ ในขณะที่โลหะผสม Hf Ta สามารถใช้ในการผลิตเหล็กกล้าเครื่องมือและวัสดุต้านทานแฮฟเนียมถูกใช้เป็นองค์ประกอบเสริมในโลหะผสมทนความร้อน เช่น ทังสเตน โมลิบดีนัม และแทนทาลัมHfC สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับโลหะผสมแข็งได้เนื่องจากมีความแข็งและจุดหลอมเหลวสูงจุดหลอมเหลวของ 4TaCHfC อยู่ที่ประมาณ 4215 ℃ ทำให้เป็นสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูงสุดที่ทราบแฮฟเนียมสามารถใช้เป็นสารทะเยอทะยานได้ในระบบอัตราเงินเฟ้อหลายระบบตัวรับแฮฟเนียมสามารถกำจัดก๊าซที่ไม่จำเป็น เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจนที่มีอยู่ในระบบได้แฮฟเนียมมักถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันไฮดรอลิกเพื่อป้องกันการระเหยของน้ำมันไฮดรอลิกในระหว่างการปฏิบัติงานที่มีความเสี่ยงสูง และมีคุณสมบัติป้องกันความผันผวนสูงดังนั้นจึงมักใช้กับน้ำมันไฮดรอลิกอุตสาหกรรมน้ำมันไฮดรอลิกทางการแพทย์
องค์ประกอบฮาฟเนียมยังใช้ในโปรเซสเซอร์นาโน Intel 45 รุ่นล่าสุดอีกด้วยเนื่องจากความสามารถในการผลิตซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) และความสามารถในการลดความหนาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์อย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตโปรเซสเซอร์จึงใช้ซิลิกอนไดออกไซด์เป็นวัสดุสำหรับไดอิเล็กทริกเกตเมื่อ Intel เปิดตัวกระบวนการผลิต 65 นาโนเมตร แม้ว่าจะพยายามทุกวิถีทางเพื่อลดความหนาของอิเล็กทริกเกทซิลิคอนไดออกไซด์เหลือ 1.2 นาโนเมตร ซึ่งเทียบเท่ากับอะตอม 5 ชั้น ความยากในการใช้พลังงานและการกระจายความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกันเมื่อทรานซิสเตอร์ ถูกลดขนาดลงเหลือเท่าอะตอม ส่งผลให้เกิดของเสียในปัจจุบันและพลังงานความร้อนที่ไม่จำเป็นดังนั้น หากยังคงใช้วัสดุในปัจจุบันต่อไปและความหนาลดลงอีก การรั่วไหลของไดอิเล็กตริกเกตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งเป็นการนำเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์ไปสู่ขีดจำกัดเพื่อแก้ไขปัญหาที่สำคัญนี้ Intel กำลังวางแผนที่จะใช้วัสดุ K สูงที่มีความหนามากขึ้น (วัสดุที่ใช้แฮฟเนียม) เป็นเกตไดอิเล็กตริกแทนซิลิคอนไดออกไซด์ ซึ่งประสบความสำเร็จในการลดการรั่วไหลได้มากกว่า 10 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี 65 นาโนเมตรรุ่นก่อนหน้า กระบวนการ 45 นาโนเมตรของ Intel ช่วยเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ได้เกือบสองเท่า ทำให้สามารถเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ทั้งหมดหรือลดปริมาณโปรเซสเซอร์ลงได้นอกจากนี้ พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสลับทรานซิสเตอร์ยังลดลง ช่วยลดการใช้พลังงานได้เกือบ 30%การเชื่อมต่อภายในทำจากลวดทองแดงจับคู่กับอิเล็กทริก k ต่ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างราบรื่นและลดการใช้พลังงาน และความเร็วในการเปลี่ยนเร็วขึ้นประมาณ 20%
การกระจายแร่ธาตุ:
ฮาฟเนียมมีความอุดมสมบูรณ์ของเปลือกโลกสูงกว่าโลหะที่ใช้กันทั่วไป เช่น บิสมัท แคดเมียม และปรอท และมีปริมาณเทียบเท่ากับเบริลเลียม เจอร์เมเนียม และยูเรเนียมแร่ธาตุทั้งหมดที่มีเซอร์โคเนียมประกอบด้วยแฮฟเนียมเพทายที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีแฮฟเนียม 0.5-2%เบริลเลียมเพทาย (Alvite) ในแร่เซอร์โคเนียมทุติยภูมิสามารถมีฮาฟเนียมได้มากถึง 15%นอกจากนี้ยังมีประเภทของเพทายแปรสภาพ cyrtolite ซึ่งมี HfO มากกว่า 5%ปริมาณสำรองของแร่ธาตุทั้งสองชนิดหลังมีขนาดเล็กและยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมแฮฟเนียมส่วนใหญ่จะได้รับการกู้คืนในระหว่างการผลิตเซอร์โคเนียม
มันมีอยู่ในแร่เซอร์โคเนียมส่วนใหญ่[18] [19] เนื่องจากมีเนื้อหาอยู่ในเปลือกโลกน้อยมากมักอยู่ร่วมกับเซอร์โคเนียมและไม่มีแร่แยกจากกัน
วิธีการเตรียม:
1. สามารถเตรียมได้โดยการลดแมกนีเซียมของแฮฟเนียมเตตระคลอไรด์หรือการสลายตัวทางความร้อนของแฮฟเนียมไอโอไดด์HfCl4 และ K2HfF6 ยังสามารถใช้เป็นวัตถุดิบได้อีกด้วยกระบวนการผลิตด้วยไฟฟ้าในการหลอม NaCl KCl HfCl4 หรือ K2HfF6 นั้นคล้ายคลึงกับการผลิตเซอร์โคเนียมด้วยไฟฟ้า
2. แฮฟเนียมอยู่ร่วมกับเซอร์โคเนียม และไม่มีวัตถุดิบแยกต่างหากสำหรับแฮฟเนียมวัตถุดิบสำหรับการผลิตแฮฟเนียมคือแฮฟเนียมออกไซด์ดิบที่แยกจากกันในระหว่างกระบวนการผลิตเซอร์โคเนียมแยกแฮฟเนียมออกไซด์โดยใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออน จากนั้นใช้วิธีการเดียวกับเซอร์โคเนียมในการเตรียมโลหะแฮฟเนียมจากแฮฟเนียมออกไซด์นี้
3. สามารถเตรียมได้โดยการให้ความร้อนร่วมกับแฮฟเนียมเตตระคลอไรด์ (HfCl4) กับโซเดียมโดยการรีดิวซ์
วิธีแรกสุดในการแยกเซอร์โคเนียมและฮาฟเนียมคือการตกผลึกแบบแยกส่วนของเกลือเชิงซ้อนที่มีฟลูออริเนตและการตกตะกอนแบบแยกส่วนของฟอสเฟตวิธีการเหล่านี้ยุ่งยากในการใช้งานและจำกัดเฉพาะการใช้ในห้องปฏิบัติการเท่านั้นเทคโนโลยีใหม่สำหรับการแยกเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม เช่น การกลั่นแบบแยกส่วน การสกัดด้วยตัวทำละลาย การแลกเปลี่ยนไอออน และการดูดซับแบบแยกส่วน ได้เกิดขึ้นทีละส่วน ด้วยการสกัดด้วยตัวทำละลายซึ่งใช้งานได้จริงมากขึ้นระบบแยกที่ใช้กันทั่วไปสองระบบคือระบบไทโอไซยาเนตไซโคลเฮกซาโนนและระบบกรดไนตริกไตรบิวทิลฟอสเฟตผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีการข้างต้นคือแฮฟเนียมไฮดรอกไซด์ทั้งหมด และสามารถรับแฮฟเนียมออกไซด์บริสุทธิ์ได้โดยการเผาฮาฟเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถหาได้จากวิธีแลกเปลี่ยนไอออน
ในอุตสาหกรรม การผลิตโลหะฮาฟเนียมมักเกี่ยวข้องกับทั้งกระบวนการ Kroll และกระบวนการ Debor Akerกระบวนการ Kroll เกี่ยวข้องกับการลดฮาฟเนียมเตตราคลอไรด์โดยใช้แมกนีเซียมของโลหะ:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
วิธี Debor Aker หรือที่เรียกว่าวิธีการเติมไอโอดีน ใช้ในการทำให้ฟองน้ำ เช่น แฮฟเนียมบริสุทธิ์ และได้รับแฮฟเนียมโลหะอ่อนได้
5. การถลุงฮาฟเนียมโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับการถลุงเซอร์โคเนียม:
ขั้นตอนแรกคือการสลายตัวของแร่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับสามวิธี: การคลอรีนของเพทายเพื่อให้ได้ (Zr, Hf) Clอัลคาไลละลายของเพทายเพทายละลายด้วย NaOH ที่ประมาณ 600 และมากกว่า 90% ของ (Zr, Hf) O เปลี่ยนเป็น Na (Zr, Hf) O โดยที่ SiO จะถูกเปลี่ยนเป็น NaSiO ซึ่งถูกละลายในน้ำเพื่อกำจัดออกNa (Zr, Hf) O สามารถใช้เป็นสารละลายดั้งเดิมสำหรับแยกเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียมหลังจากละลายใน HNOอย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของคอลลอยด์ SiO ทำให้การแยกตัวด้วยตัวทำละลายทำได้ยากเผาด้วย KSiF แล้วแช่ในน้ำเพื่อให้ได้สารละลาย K (Zr, Hf) Fสารละลายสามารถแยกเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียมได้โดยการตกผลึกแบบเศษส่วน
ขั้นตอนที่สองคือการแยกเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้วิธีการแยกด้วยตัวทำละลายโดยใช้ระบบ MIBK (เมทิลไอโซบิวทิลคีโตน) ของกรดไฮโดรคลอริก และระบบ HNO-TBP (ไตรบิวทิลฟอสเฟต)เทคโนโลยีการแยกส่วนแบบหลายขั้นตอนโดยใช้ความแตกต่างของความดันไอระหว่าง HfCl และ ZrCl ละลายภายใต้แรงดันสูง (มากกว่า 20 บรรยากาศ) ได้รับการศึกษามานานแล้ว ซึ่งสามารถประหยัดกระบวนการคลอรีนทุติยภูมิและลดต้นทุนได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัญหาการกัดกร่อนของ (Zr, Hf) Cl และ HCl ทำให้การค้นหาวัสดุคอลัมน์การแยกส่วนที่เหมาะสมไม่ใช่เรื่องง่าย และยังจะลดคุณภาพของ ZrCl และ HfCl อีกด้วย ทำให้ต้นทุนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1970 ยังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบพืชขั้นกลาง
ขั้นตอนที่สามคือการเติมคลอรีนทุติยภูมิของ HfO เพื่อให้ได้ HfCl ดิบสำหรับรีดิวซ์
ขั้นตอนที่สี่คือการทำให้ HfCl และแมกนีเซียมลดลงกระบวนการนี้เหมือนกับการทำให้บริสุทธิ์และการลด ZrCl และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่ได้คือแฮฟเนียมฟองน้ำหยาบ
ขั้นตอนที่ห้าคือการกลั่นฮาฟเนียมฟองน้ำดิบด้วยสุญญากาศเพื่อกำจัด MgCl และนำแมกนีเซียมของโลหะส่วนเกินกลับคืนมา ส่งผลให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของฟองน้ำโลหะฮาฟเนียมถ้าตัวรีดิวซ์ใช้โซเดียมแทนแมกนีเซียม ขั้นตอนที่ห้าควรเปลี่ยนเป็นการแช่น้ำ
วิธีการเก็บรักษา:
เก็บในคลังสินค้าที่เย็นและมีอากาศถ่ายเทเก็บให้ห่างจากประกายไฟและแหล่งความร้อนควรเก็บแยกจากสารออกซิแดนท์ กรด ฮาโลเจน ฯลฯ และหลีกเลี่ยงการจัดเก็บแบบผสมใช้อุปกรณ์ส่องสว่างและการระบายอากาศที่ป้องกันการระเบิดห้ามใช้อุปกรณ์เครื่องจักรกลและเครื่องมือที่เสี่ยงต่อการเกิดประกายไฟพื้นที่จัดเก็บควรมีวัสดุที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการรั่วซึม
เวลาโพสต์: Sep-25-2023