{"id":119662,"date":"2023-02-07T22:19:12","date_gmt":"2023-02-07T21:19:12","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/o-que-e-producao-de-zirconio-processo-kroll-definicao\/"},"modified":"2023-02-14T08:27:10","modified_gmt":"2023-02-14T07:27:10","slug":"o-que-e-producao-de-zirconio-processo-kroll-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/pt-br\/o-que-e-producao-de-zirconio-processo-kroll-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Produ\u00e7\u00e3o de Zirc\u00f4nio – Processo Kroll – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"

A produ\u00e7\u00e3o de zirc\u00f4nio met\u00e1lico requer t\u00e9cnicas especiais devido \u00e0s propriedades qu\u00edmicas particulares do zirc\u00f4nio.\u00a0A maior parte do metal Zr \u00e9 produzida a partir do zirc\u00e3o (ZrSiO4) pela redu\u00e7\u00e3o do cloreto de zirc\u00f4nio com magn\u00e9sio met\u00e1lico no processo Kroll.<\/div><\/div><\/span><\/p>\n

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\n
\"Conjunto<\/a>
Conjunto de combust\u00edvel t\u00edpico<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

O zirc\u00f4nio puro \u00e9 um metal de transi\u00e7\u00e3o brilhante, branco-acinzentado e forte que se assemelha ao h\u00e1fnio e, em menor grau, ao tit\u00e2nio.\u00a0O zirc\u00f4nio \u00e9 usado principalmente como refrat\u00e1rio e opacificante, embora pequenas quantidades sejam usadas como agente de liga por sua forte resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.\u00a0<\/span>O zirc\u00f4nio e suas ligas<\/span><\/strong>\u00a0s\u00e3o amplamente utilizados como\u00a0<\/span>revestimento para combust\u00edveis de reatores nucleares<\/span><\/strong><\/a>.\u00a0Zirc\u00f4nio ligado com ni\u00f3bio ou estanho tem\u00a0<\/span>excelentes propriedades de corros\u00e3o<\/span><\/strong>. A alta resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o das ligas de zirc\u00f4nio resulta da forma\u00e7\u00e3o natural de um \u00f3xido denso e est\u00e1vel na superf\u00edcie do metal. Este filme \u00e9 auto-reparador, continua a crescer lentamente em temperaturas de at\u00e9 aproximadamente 550\u00b0C (1020\u00b0F) e permanece fortemente aderente. A propriedade desejada dessas ligas tamb\u00e9m \u00e9 uma <\/span>se\u00e7\u00e3o de choque de baixa captura de n\u00eautrons<\/span><\/strong><\/a>.\u00a0As desvantagens do zirc\u00f4nio s\u00e3o propriedades de baixa resist\u00eancia e baixa resist\u00eancia ao calor, que podem ser eliminadas, por exemplo, ligando-se ao ni\u00f3bio.<\/span><\/p>\n

Produ\u00e7\u00e3o de zirc\u00f4nio<\/span><\/h2>\n

A produ\u00e7\u00e3o de zirc\u00f4nio met\u00e1lico requer t\u00e9cnicas especiais devido \u00e0s propriedades qu\u00edmicas particulares do zirc\u00f4nio. A maior parte do metal Zr \u00e9 produzida a partir do zirc\u00e3o (ZrSiO<\/span>4<\/span><\/sub>) pela redu\u00e7\u00e3o do cloreto de zirc\u00f4nio com magn\u00e9sio met\u00e1lico no\u00a0<\/span>processo Kroll<\/span><\/strong>.\u00a0A principal caracter\u00edstica do processo Kroll \u00e9 a redu\u00e7\u00e3o do cloreto de zirc\u00f4nio para zirc\u00f4nio met\u00e1lico por magn\u00e9sio.\u00a0O zirc\u00f4nio comercial de grau n\u00e3o nuclear normalmente cont\u00e9m\u00a0<\/span>1\u20135% de h\u00e1fnio<\/span><\/strong>, cuja se\u00e7\u00e3o transversal de absor\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons \u00e9 600x a do zirc\u00f4nio.\u00a0O h\u00e1fnio deve, portanto, ser quase totalmente removido (reduzido para < 0,02% da liga) para aplica\u00e7\u00f5es em reatores.<\/span><\/p>\n

Custos de zirc\u00f4nio<\/span><\/h2>\n

Em termos de custo, essas ligas tamb\u00e9m s\u00e3o frequentemente os materiais de escolha para\u00a0<\/span>trocadores de calor<\/span><\/a> e sistemas de tubula\u00e7\u00e3o para processamento qu\u00edmico e ind\u00fastrias nucleares. O zirc\u00f4nio \u00e9 um subproduto da minera\u00e7\u00e3o e processamento dos minerais de tit\u00e2nio, bem como da minera\u00e7\u00e3o de estanho. De 2003 a 2007, enquanto os pre\u00e7os do mineral zirc\u00f4nio aumentaram de US$ 360 para US$ 840 por tonelada, o pre\u00e7o do zirc\u00f4nio bruto diminuiu de US$ 39900 para US$ 22700 por tonelada. O zirc\u00f4nio met\u00e1lico \u00e9 muito mais caro que o zirc\u00f4nio porque os\u00a0<\/span>processos de redu\u00e7\u00e3o s\u00e3o caros<\/span><\/strong>.\u00a0Todos os custos variam significativamente com certa pureza.<\/span><\/p>\n

Ligas de Zirc\u00f4nio na Ind\u00fastria Nuclear<\/span><\/h2>\n

Revestimento de combust\u00edvel<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 a camada externa das varetas de combust\u00edvel, ficando entre o\u00a0<\/span>refrigerante do reator<\/span><\/strong>\u00a0e o\u00a0<\/span>combust\u00edvel nuclear<\/span><\/strong><\/a> (isto \u00e9,\u00a0<\/span>pastilhas de combust\u00edvel<\/span><\/strong><\/a>).\u00a0\u00c9 feito de um material resistente \u00e0 corros\u00e3o com se\u00e7\u00e3o transversal de baixa absor\u00e7\u00e3o para\u00a0<\/span>n\u00eautrons t\u00e9rmicos<\/span><\/a> (~ 0,18 \u00d7 10<\/span>\u201324<\/span><\/sup> cm<\/span>2<\/span><\/sup>), geralmente\u00a0<\/span>liga de zirc\u00f4nio<\/span><\/strong>. O revestimento de combust\u00edvel normalmente tem um raio interno de\u00a0<\/span>r<\/span>Zr,2<\/span><\/sub> = 0,408 cm<\/span><\/strong>\u00a0e um raio externo\u00a0<\/span>de r<\/span>Zr,1<\/span><\/sub> = 0,465 cm<\/span><\/strong>.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com o pellet de combust\u00edvel, quase n\u00e3o h\u00e1 gera\u00e7\u00e3o de calor no revestimento do combust\u00edvel (o revestimento \u00e9\u00a0\u00a0<\/span>ligeiramente aquecido pela radia\u00e7\u00e3o<\/span><\/a>). Todo o calor gerado no combust\u00edvel deve ser transferido por\u00a0<\/span>condu\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong> atrav\u00e9s do revestimento e, portanto, a superf\u00edcie interna \u00e9 mais quente que a externa.<\/span><\/p>\n

Uma composi\u00e7\u00e3o t\u00edpica de ligas de zirc\u00f4nio de grau nuclear \u00e9 mais de 95% em peso de zirc\u00f4nio e menos de 2% de estanho, ni\u00f3bio, ferro, cromo, n\u00edquel e outros metais, que s\u00e3o adicionados para melhorar as propriedades mec\u00e2nicas e a resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.\u00a0A liga mais utilizada, at\u00e9 o momento, em PWRs, tem sido o Zircaloy 4, por\u00e9m atualmente esta est\u00e1 sendo substitu\u00edda por novas ligas \u00e0 base de zirc\u00f4nio-ni\u00f3bio, apresentando melhor resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.\u00a0A temperatura m\u00e1xima na qual as ligas de zirc\u00f4nio podem ser usadas em reatores refrigerados a \u00e1gua depende de sua resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.\u00a0As ligas de zirc\u00f4nio mais comuns, Zircaloy-2 e Zircaloy-4, cont\u00eam os fortes estabilizadores \u03b1 estanho e oxig\u00eanio, al\u00e9m dos estabilizadores \u03b2 ferro, cromo e n\u00edquel.\u00a0Ligas do tipo Zircalloy, nas quais o estanho \u00e9 o elemento de liga b\u00e1sico que proporciona melhoria de suas propriedades mec\u00e2nicas,\u00a0t\u00eam ampla distribui\u00e7\u00e3o no mundo.\u00a0Por\u00e9m, neste caso, ocorre a diminui\u00e7\u00e3o da resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o em \u00e1gua e vapor que resultou na necessidade de ligas adicionais.\u00a0A melhoria provocada pelo ni\u00f3bio aditivo provavelmente envolve um mecanismo diferente.\u00a0A alta resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o de ligas met\u00e1licas de ni\u00f3bio em \u00e1gua e vapor em temperaturas de 400\u2013550\u00b0C \u00e9 causada por sua capacidade de passiva\u00e7\u00e3o com forma\u00e7\u00e3o de filmes protetores.<\/span><\/p>\n

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<\/span>Refer\u00eancias:<\/div>
Ci\u00eancia dos Materiais:<\/div><\/div><\/div><\/span><\/p>\n

Departamento de Energia dos EUA, Ci\u00eancia de Materiais.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Janeiro de 1993.<\/span>
\nDepartamento de Energia dos EUA, Ci\u00eancia de Materiais.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 e 2. Janeiro de 1993.<\/span>
\nWilliam D. Callister, David G. Rethwisch.\u00a0Ci\u00eancia e Engenharia de Materiais: Uma Introdu\u00e7\u00e3o 9\u00aa Edi\u00e7\u00e3o, Wiley;\u00a09 edi\u00e7\u00e3o (4 de dezembro de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.<\/span>
\nEberhart, Mark (2003).\u00a0Por que as coisas quebram: entendendo o mundo pela maneira como ele se desfaz.\u00a0Harmonia.\u00a0ISBN 978-1-4000-4760-4.<\/span>
\nGaskell, David R. (1995).\u00a0Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Termodin\u00e2mica dos Materiais (4\u00aa ed.).\u00a0Editora Taylor e Francis.\u00a0ISBN 978-1-56032-992-3.<\/span>
\nGonz\u00e1lez-Vi\u00f1as, W. & Mancini, HL (2004).\u00a0Uma Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Ci\u00eancia dos Materiais.\u00a0Princeton University Press.\u00a0ISBN 978-0-691-07097-1.<\/span>
\nAshby, Michael;\u00a0Hugh Shercliff;\u00a0David Cebon (2007).\u00a0Materiais: engenharia, ci\u00eancia, processamento e design (1\u00aa ed.).\u00a0Butterworth-Heinemann.\u00a0ISBN 978-0-7506-8391-3.<\/span>
\nJR Lamarsh, AJ Baratta, Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Engenharia Nuclear, 3\u00aa ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.<\/span>
\n<\/span><\/p><\/div><\/div>

<\/div>
<\/div>
<\/div><\/div>
\n

Veja acima:<\/span>
\nLigas de zirc\u00f4nio<\/i> <\/span><\/a><\/span><\/p><\/div><\/div>

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Esperamos que este artigo,\u00a0<\/span>Produ\u00e7\u00e3o de Zirc\u00f4nio – Processo Kroll<\/span><\/strong>, ajude voc\u00ea.\u00a0Se sim,\u00a0<\/span>d\u00ea um like<\/span><\/strong>\u00a0na barra lateral.\u00a0O objetivo principal deste site \u00e9 ajudar o p\u00fablico a aprender algumas informa\u00e7\u00f5es interessantes e importantes sobre materiais e suas propriedades.<\/span><\/p>\n

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Esperamos que este artigo,\u00a0Produ\u00e7\u00e3o de Zirc\u00f4nio – Processo Kroll, ajude voc\u00ea.\u00a0Se sim,\u00a0d\u00ea um like\u00a0na barra lateral.\u00a0O objetivo principal deste site \u00e9 ajudar o p\u00fablico a aprender algumas informa\u00e7\u00f5es interessantes e importantes sobre materiais e suas propriedades.  <\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[53],"tags":[],"yoast_head":"\nO que \u00e9 Produ\u00e7\u00e3o de Zirc\u00f4nio - Processo Kroll - Defini\u00e7\u00e3o | Propriedades do Material<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"A produ\u00e7\u00e3o de zirc\u00f4nio met\u00e1lico requer t\u00e9cnicas especiais devido \u00e0s propriedades qu\u00edmicas particulares do zirc\u00f4nio. 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