1. Izejvielu sagatavošana.
Minerālu apstrāde: Cirkonijs dabā galvenokārt atrodams rūdās, piemēram, cirkona smiltīs (ZrSiO4). Pirmais solis ir šo rūdu apstrāde, lai atdalītu noderīgos cirkonija minerālus no citiem piemaisījumiem, palielinot cirkonija saturu. Cirkona smilšu atdalīšanai no saistītajiem minerāliem, piemēram, kvarca un laukšpata, tiek izmantotas tādas metodes kā gravitācijas atdalīšana, flotācija un magnētiskā atdalīšana, iegūstot koncentrātu.
Bagātināšana: koncentrātā, kas iegūts pēc minerālu apstrādes, var nebūt pietiekami augsts cirkonija saturs, un tam ir nepieciešama turpmāka bagātināšana. Šajā posmā tiek izmantotas ķīmiskas vai fizikālas metodes, lai palielinātu cirkonija saturu, sagatavojoties turpmākai ekstrakcijai.
2. Cirkona smilšu sadalīšanās.
Sārmu saplūšanas metode: Cirkona smiltis sajauc ar spēcīgu sārmu, piemēram, nātrija hidroksīdu, un reaģē augstā temperatūrā. Tas pārvērš cirkonija smiltīs esošo cirkonija elementu ūdenī šķīstošos savienojumos, piemēram, nātrija cirkonātā, savukārt piemaisījumi, piemēram, silīcijs, veido nešķīstošas silikāta nogulsnes. Pēc reakcijas tiek veikta ūdens izskalošana, lai iegūtu nātrija cirkonāta šķīdumu, atdalot to no nešķīstošā atlikuma. Skābes šķīdināšanas metode: spēcīgas skābes, piemēram, sērskābe un sālsskābe, reaģē ar cirkona smiltīm, pārvēršot cirkoniju šķīstošos cirkonija sāļos, kas nonāk šķīdumā. Tomēr šis process ir sarežģīts, jo dažādas skābes rada dažādus reakcijas apstākļus un produktus. Turklāt rūpīga reakcijas temperatūras, laika un skābes koncentrācijas kontrole ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu efektīvu cirkonija izšķīšanu un tīrību.
3. Šķīduma attīrīšana.
Piemaisījums: Šķīdums, kas iegūts pēc sadalīšanās, papildus cirkonija sāļiem satur daudzus citus piemaisījumu jonus, piemēram, dzelzi, alumīniju un titānu. Šie piemaisījumi ir jānoņem, izmantojot ķīmiskas metodes. Piemēram, nogulsnētāju pievienošana ļauj piemaisījumu joniem izgulsnēties un atdalīties no šķīduma; vai izmantojot jonu apmaiņas sveķus, izmantojot sveķu atšķirīgās adsorbcijas spējas dažādiem joniem, var atdalīt cirkonija jonus no piemaisījumu joniem, tādējādi iegūstot salīdzinoši tīru cirkoniju -saturošu šķīdumu.
4. Cirkonija savienojumu sagatavošana.
Izgulsnēšana: tīram cirkonija{0}}saturošam šķīdumam pievieno nogulsnētāju, lai izgulsnētu cirkonija jonus. Parasti lietotās nogulsnes ietver amonjaku un skābeņskābi, un iegūtās nogulsnes var būt cirkonija hidroksīds, cirkonija oksalāts utt. Šīs nogulsnes pēc filtrēšanas un mazgāšanas rada salīdzinoši tīrus cirkonija savienojumus.
Kalcinēšana: iegūtās cirkonija savienojumu nogulsnes tiek kalcinētas augstā temperatūrā, lai tās varētu sadalīties vai pārveidoties, iegūstot cirkonija oksīda produktus, piemēram, cirkonija dioksīdu (ZrO). Dažādiem cirkonija savienojumiem ir nepieciešami dažādi kalcinēšanas apstākļi; temperatūra un laiks ir rūpīgi jākontrolē, lai nodrošinātu produkta kvalitāti.
5. Metāliskā cirkonija sagatavošana
Cirkonija savienojumu samazināšana: lai iegūtu metālisku cirkoniju, ir jāsamazina cirkonija savienojumi, piemēram, cirkonija dioksīds. Izplatīta metode ir reducēt cirkonija dioksīdu ar reaktīviem metāliem, piemēram, magniju un kalciju, augstā temperatūrā, kā rezultātā rodas metālisks cirkonijs un attiecīgie metālu oksīdi. Šo procesu parasti veic vakuumā vai ar inertu gāzi aizsargātā vidē, lai novērstu metāliskā cirkonija oksidēšanos.
Rafinēšana: reducēšanas rezultātā iegūtā metāliskā cirkonija tīrība nav pietiekami augsta, un ir nepieciešama turpmāka attīrīšana. Ir daudzas rafinēšanas metodes, piemēram, jodēšana un kausēšana ar elektronu staru kūli. Par piemēru ņemot jodēšanas metodi, neapstrādāts cirkonijs noteiktā temperatūrā reaģē ar jodu, veidojot gaistošu cirkonija jodīdu. Pēc tam cirkonija jodīdu karsē un sadala, lai iegūtu augstas -tīrības pakāpes metālisku cirkoniju.
