碳化锆制取(preparation of zirconium carbide)

用碳还原锆英石精矿产出碳化锆的锆化合物制取方法。所得碳化锆主要用作锆氯化的原料。本法在20世纪40年代由美国矿务局(U．S．Bureau of Mine)提出而于50年代进行工业生产。这是通过火法冶金来分解锆英石的一种方法，所得的碳化锆可用于制备四氯化锆。

锆英石精矿的主要成分(质量分数ω／％)为：ZrO251～67，SiO230～33，HfO20．5～2.0。熔炼在电弧炉内进行，用电阻加热，物料在2273～2773K高温下分解生成碳化锆(或氮碳化锆)，大量硅呈一氧化硅形态而被排除，主要反应为：

ZrSiO4+4C→ZrC+SiO↑+3CO↑

SiO在2073～2173K温度下的蒸气压接近一个大气压，从排气口逸出，经水淋洗后由收尘器捕集。

电弧炉分单相和三相两种。单相电弧炉的电极之一是由石墨砖和碳填料组成的炉底本身，而另一根石墨电极从炉盖中心孔插入炉内。上下电极间放置用电墨板拼接的盛料坩埚，上电极借助自动升降机构可作上下运动。炉料由未磨细的锆英石砂粒和磨细到-0.074mm粒级的石墨粉混合组成，配碳量为18％～20％。熔炼时一般使用低电压，以形成短而粗的电弧，减少热的侧面辐射。靠近炉壁的炉料不起反应，成为保温层，起减少热量损失的作用。在熔炼作业完成后，产物要经过长时间的冷却，碳化锆易着火，从炉中移出时要用石墨粉覆盖。锆英石熔炼的主要技术经济指标为：碳化锆收率90％，除硅率95％。产物的主要成分(质量分数ω／％)为：Zr75～85，C3～5，Si2～4，N2，O1～2。产物外观呈金黄色和银灰色，具有NaCl型立方晶型，密度6900kg／m3，熔点3803K。电弧法熔炼碳化锆的工艺只保持到20世纪60年代末，从70年代起世界各国相继采用锆英石直接流态化氯化法生产四氯化锆。