1. การเตรียมวัตถุดิบ
การแปรรูปแร่: เซอร์โคเนียมในธรรมชาติมักพบในแร่ เช่น ทรายเพทาย (ZrSiO4) ขั้นตอนแรกคือการประมวลผลแร่เหล่านี้เพื่อแยกแร่เซอร์โคเนียมที่เป็นประโยชน์ออกจากสิ่งเจือปนอื่นๆ เพื่อเพิ่มปริมาณเซอร์โคเนียม วิธีการต่างๆ เช่น การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การลอยอยู่ในน้ำ และการแยกด้วยแม่เหล็ก ใช้เพื่อแยกทรายเพทายออกจากแร่ธาตุที่เกี่ยวข้อง เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ เพื่อให้ได้ความเข้มข้น
การเพิ่มปริมาณ: ความเข้มข้นที่ได้รับหลังการแปรรูปแร่อาจมีปริมาณเซอร์โคเนียมไม่เพียงพอและจำเป็นต้องเสริมสมรรถนะเพิ่มเติม ขั้นตอนนี้ใช้วิธีการทางเคมีหรือกายภาพเพื่อเพิ่มปริมาณเซอร์โคเนียม เพื่อเตรียมการสกัดในภายหลัง
2. การสลายตัวของทรายเพทาย
วิธีการฟิวชั่นอัลคาไล: ทรายเพทายผสมกับด่างเข้มข้น เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ และทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง วิธีนี้จะแปลงธาตุเซอร์โคเนียมในทรายเพทายให้เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้- เช่น โซเดียมเซอร์โคเนต ในขณะที่สิ่งเจือปน เช่น ซิลิคอนจะเกิดการตกตะกอนของซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ หลังการทำปฏิกิริยา จะทำการชะล้างน้ำเพื่อให้ได้สารละลายโซเดียมเซอร์โคเนต โดยแยกออกจากสารตกค้างที่ไม่ละลายน้ำ วิธีการละลายกรด: กรดแก่ เช่น กรดซัลฟูริกและกรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับทรายเพทาย โดยเปลี่ยนเซอร์โคเนียมเป็นเกลือเซอร์โคเนียมที่ละลายน้ำได้ซึ่งเข้าสู่สารละลาย อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากกรดที่ต่างกันจะทำให้เกิดสภาวะปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ การควบคุมอุณหภูมิ เวลา และความเข้มข้นของกรดอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าเซอร์โคเนียมจะละลายและบริสุทธิ์อย่างมีประสิทธิผล
3. การทำให้สารละลายบริสุทธิ์
การทำให้บริสุทธิ์: สารละลายที่ได้รับหลังการสลายตัวประกอบด้วยไอออนที่ไม่บริสุทธิ์อื่นๆ อีกมากมาย นอกเหนือจากเกลือเซอร์โคเนียม เช่น เหล็ก อลูมิเนียม และไทเทเนียม สิ่งสกปรกเหล่านี้จำเป็นต้องกำจัดออกโดยใช้วิธีทางเคมี ตัวอย่างเช่น การเติมสารตกตะกอนจะทำให้ไอออนที่ไม่บริสุทธิ์ตกตะกอนและแยกออกจากสารละลาย หรือใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออน โดยใช้ความสามารถในการดูดซับที่แตกต่างกันของเรซินสำหรับไอออนต่างๆ สามารถแยกเซอร์โคเนียมไอออนออกจากไอออนที่ไม่บริสุทธิ์ ส่งผลให้ได้สารละลายที่มีเซอร์โคเนียมค่อนข้างบริสุทธิ์-
4. การเตรียมสารประกอบเซอร์โคเนียม
การตกตะกอน: มีการเติมสารตกตะกอนลงในเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์-สารละลายที่มีเพื่อตกตะกอนเซอร์โคเนียมไอออน สารตกตะกอนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ แอมโมเนียและกรดออกซาลิก และผลการตกตะกอนอาจเป็นเซอร์โคเนียมไฮดรอกไซด์ เซอร์โคเนียมออกซาเลต ฯลฯ การตกตะกอนเหล่านี้หลังจากการกรองและการล้างจะทำให้เกิดสารประกอบเซอร์โคเนียมที่ค่อนข้างบริสุทธิ์
การเผา: ตะกอนของสารประกอบเซอร์โคเนียมที่ได้รับจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้พวกมันสลายตัวหรือเปลี่ยนรูป ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์เซอร์โคเนียมออกไซด์ เช่น เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO) สารประกอบเซอร์โคเนียมต่างกันต้องมีสภาวะการเผาที่แตกต่างกัน ต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาอย่างระมัดระวังเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์
5. การเตรียมโลหะเซอร์โคเนียม
การลดสารประกอบเซอร์โคเนียม: เพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมโลหะ จำเป็นต้องลดสารประกอบเซอร์โคเนียม เช่น เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ วิธีการทั่วไปคือการลดเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ด้วยโลหะที่เกิดปฏิกิริยา เช่น แมกนีเซียมและแคลเซียมที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดเซอร์โคเนียมของโลหะและออกไซด์ของโลหะที่สอดคล้องกัน โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกันสุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อย เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของเซอร์โคเนียมโลหะ
การกลั่น: ความบริสุทธิ์ของเซอร์โคเนียมโลหะที่ได้จากการลดขนาดไม่สูงเพียงพอและจำเป็นต้องทำการกลั่นเพิ่มเติม มีวิธีการทำให้บริสุทธิ์หลายวิธี เช่น การเติมไอโอดีน และการหลอมลำอิเล็กตรอน เมื่อใช้วิธีไอโอดีนเป็นตัวอย่าง เซอร์โคเนียมดิบจะทำปฏิกิริยากับไอโอดีนที่อุณหภูมิหนึ่งเพื่อผลิตเซอร์โคเนียมไอโอไดด์ที่ระเหยได้ จากนั้น เซอร์โคเนียมไอโอไดด์จะถูกให้ความร้อนและสลายตัวเพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูง-
