Chimica industriale: come viene impiegato l’afnio

di Simone Ricci Commenta

L’afnio metallico ha una densità pari a 13,3 e riesce a fondere a una temperatura di circa 2.600 gradi. Questo elemento chimico (il simbolo è Hf per la precisione) ha tra i suoi composti più importanti l’ossido, il carburo e il fluoruro. L’afnio presenta inoltre una certa importanza per quel che riguarda la preparazione di filamenti utili per le lampadine elettriche. Un altro impiego interessante è quello che ha a che fare con il controllo di alcuni tipi di reattori nucleari, visto che presenta un’alta sezione di cattura dei neutroni termici.

La preparazione stessa del metallo al grado di purezza richiesto per il suo uso nei reattori nucleari (contenuto di ossigeno non superiore a cinquecento parti per milione) viene eseguita mediante il cosiddetto Processo Krol, messo a punto in origine per la produzione del titanio duttile. Nell’ambito della chimica industriale, l’ossido di afnio, il quale viene ottenuto principalmente da minerali di zirconi, viene trasformato in tetracloruro, per riscaldamento in atmosfera di cloro e in presenza di carbone a settecento gradi. Questo viene poi trasferito in un forno a 350 gradi, dove è presente del magnesio fuso in quantità tale da poter eseguire una adeguata operazione di riduzione.

Quest’ultima, inoltre, avviene in atmosfera di elio. A contatto con il magnesio fuso, il tetracloruro di afnio si riduce ad afnio metallico, il quale si deposita sul fondo del recipiente. Il cloruro di magnesio forma uno strato liquido che è immediatamente superiore all’afnio stesso e il magnesio in eccesso si stratifica, fuso, come terzo strato. Dopo altri passaggi, rimane una spugna di afnio allo stato metallico, che viene ulteriormente purificata dall’ossigeno mediante il processo allo ioduro De Boer-Van Arkel. La spugna in questione viene quindi trasformata in lingotti per fusione all’arco elettrico, in presenza di gas inerte e in appositi crogiuoli di rame. Ne vengono prodotte diverse tonnellate per anno, di solito usate come moderatore nei reattori di potenza.

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