Abstract: Problem. Calciothermic reduction of zirconium dioxide is one of the promising methods for producing zirconium powders. To reduce the synthesis temperature and modify the product morphology, calcium chloride is often introduced into the charge; however, its influence on phase formation and the final powder characteristics is insufficiently studied. Aim. To investigate the influence of calcium chloride introduced into the charge during the calciothermic reduction of zirconium dioxide on the phase composition, morphology, dispersity, and reactivity of the resulting zirconium powder. Methods. A comparative analysis was performed on two series of samples obtained with and without flux (CaCl2). Chemical composition was determined by arc atomic emission analysis; phase composition – by X-ray diffraction analysis; particle size distribution – by laser diffraction; specific surface area – by the BET method; particle morphology – by scanning electron microscopy; and active zirconium content – by gravimetric method. Results. It was shown that the addition of calcium chloride to the charge by wetting in an alcohol solution increased the specific surface area of the powder from 0.56 m2/g (without CaCl2) to 2.9 m2/g (with CaCl2) while maintaining the average particle size (d50 ~5 μm). However, this was accompanied by the retention of the calcium zirconate (CaZrO3) phase in the product, which was not removed during standard hydrometallurgical processing, leading to an increased residual calcium content (1.10 wt.% vs. 0.05 wt.%) and a decrease in active zirconium content (64.7 % vs. 96.9 %). Conclusions. The obtained results indicate the need to optimise process parameters when using CaCl2 as a flux. The calciothermic method without flux additives made it possible to produce a powder with characteristics comparable to literature data.
Аннотация: Проблема. Кальциетермическое восстановление диоксида циркония является одним из перспективных методов получения порошков циркония. Для снижения температуры синтеза и модификации морфологии продукта в шихту часто вводят хлорид кальция, однако его влияние на фазообразование и итоговые характеристики порошка изучено недостаточно. Цель. Исследование влияния хлорида кальция, вводимого в шихту при кальциетермическом восстановлении диоксида циркония, на фазовый состав, морфологию, дисперсность и реакционную способность получаемого циркониевого порошка. Методы. Проведен сравнительный анализ двух серий образцов, полученных с использованием флюса (CaCl2) и без него. Химический состав определен методом дугового атомно-эмиссионного анализа, фазовый состав – рентгенофазовым анализом, гранулометрический состав – лазерной дифракцией, удельная поверхность – методом БЭТ, морфология частиц –сканирующей электронной микроскопией, содержание активного циркония – гравиметрическим методом. Результаты. Показано, что добавление хлорида кальция в шихту путем смачивания в спиртовом растворе повысило удельную поверхность порошка с 0,56 м2/г (без CaCl2) до 2,9 м2/г (с CaCl2) при сохранении среднего размера частиц (d50 ~5 мкм). Однако это сопровождалось сохранением в продукте фазы цирконата кальция CaZrO3, не удаляемой при стандартной гидрометаллургической обработке, что привело к повышенному остаточному содержанию кальция (1,10 масс.% против 0,05 масс.%) и снижению содержания активного циркония (64,7% против 96,9%). Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости оптимизации параметров процесса при использовании CaCl2 в качестве флюса. Кальциетермический метод без флюсовых добавок позволил получить порошок с характеристиками, сопоставимыми с литературными данными.