في الكيمياء إن مركب فلوريد الزركونيوم الرباعي عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يتكون من عنصري الزكونيوم والفلور، وهو عبارة عن مسحوق أو بودرة بيضاء، وهو قليل الذوبان في الماء وفلوريد الهيدروجين، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (ZrF4)، ويمتلك نقطة انصهار مقدارها 640 درجة مئوية، ونقطة الغليان 905 درجة مئوية، والكثافة 4.43 جم لكل سم مكعب، أما قابلية الذوبان في الماء فهي بمقدار 1.388 جم لكل 100 مل، يستخدم فلوريد الزركونيوم كمصدر للزركونيوم في التطبيقات الحساسة للأكسجين مثل إنتاج المعادن.
فلوريد الزركونيوم الرباعي
- إن مركب رباعي فلوريد الزركونيوم عبارة عن مركب غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (ZrF4)، ويستخدم رباعي فلوريد الزركونيوم في بعض الزجاجات التي تعتمد على الفلورايد، وهذه الزجاجات هي أول زجاج سائب ثابت كيميائيًا وميكانيكيًا يتمتع بشفافية عالية مستمرة من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء (0.3-6 ميكرومتر).
- إن مركب رباعي فلوريد الزركونيوم سام عن طريق الوريد، وعند تسخينها للتحلل تنبعث منها أبخرة سامة من الفلور، كما أنه عبارة عن مهيج قوي، وهو مادة أكالة من الممكن أن تسبب إصابة للجلد والعينين والجهاز التنفسي، كما وقد يؤدي الاستنشاق إلى حدوث التهاب رئوي كيميائي.
- ويستخدم فلوريد الزركونيوم كمصدر للزركونيوم في التطبيقات الحساسة للأكسجين مثل إنتاج المعادن، وهو مكون الأملاح المنصهرة للمفاعلات النووية إذ تستخدم في المفاعلات النووية، وهناك اختراع يتعلق بمجال الصناعة الكيميائية ويتعلق تحديدًا بطريقة تحضير فلوريد الزركونيوم، حيث تشتمل طريقة تحضير فلوريد الزركونيوم على عدة من الخطوات.
- وهذه الخطوات كالتالي: خلط مادة تحتوي على الزركونيوم مع فلوريد للحصول على خليط، ثم تفاعل الخليط للحصول على رباعي فلوريد الزركونيوم الغازي وأكسيد صلب، ثم إجراء فصل الغازات الصلبة من أجل الحصول على رباعي فلوريد الزركونيوم الغازي حيث تشتمل المادة المحتوية على الزركونيوم على معادن تحتوي على الزركونيوم أو مواد خردة تحتوي على أكسيد الزركونيوم.
طريقة تحضير رباعي فلوريد الزركونيوم
المجال التقني
يتعلق الاختراع الحالي بالمجال الكيميائي، على وجه الخصوص لطريقة تحضير رباعي فلوريد الزركونيوم، ورباعي فلوريد الزركونيوم صلب أبيض قابل للذوبان في الماء قليلاً وقابل للذوبان في (HF) وفي الهيدرات، به ماء ورباعي فلوريد الزركونيوم له نوعان من التكوينات البلورية: منها نوع ألفا (α) ونوع بيتا.
- عند درجة حرارة أقل من 450 درجة مئوية الاصطناعية تكون (α ～ ZrF 4)، أما عندما تصل درجة الحرارة إلى 450 درجة مئوية، يتم تحويلها إلى أعلى من (ZrF4)، عند التقطير تكون درجة الحرارة عالية، ودرجة حرارة التسامي 905 درجة مئوية، أما عن طريقة تحضير فلوريد الزركونيوم التي يوفرها نموذج الاختراع فهي منخفضة التكلفة وبسيطة.
- طريقة التحضير لرباعي فلوريد الزركونيوم اللامائي تحتوي بشكل أساسي على طريقة تحلل فلوزركونات الأمونيوم وثاني أكسيد الزركونيوم وطريقة تحميص حمض الأمونيوم وترطيب الزركونيوم رباعي فلوريد الزركونيوم وما إلى ذلك، إلى (ZrO2nH2o)، ثم نقوم بتغيير أكسيد الزركونيوم المائي إلى (H مع HF 2zrF 6).
- ثم نضيف سائل الأمونيا ونجعل (H2zrF) تصبح ((NH4) 2zrF6)، يتحلل ((NH4)2zrF6) عند درجة الحرارة المرتفعة النهائية، ونحصل على رباعي فلوريد الزركونيوم اللامائي، وثاني أكسيد، أما طريقة تحميص الأمونيوم بحمض النقش فإنه يتم أخذ ثاني أكسيد الزركونيوم كمادة خام، وحمض الأمونيوم النمش هو ذلك العامل المفلور الذي يتم تحضيره من رابع فلوريد الزركونيوم.
- جنبًا إلى جنب مع ارتفاع درجة حرارة التسخين، وهذا الأخير يتم حله إلى رباعي فلوريد الزركونيوم وفلوريد الأمونيوم المحايد مرة أخرى، ويتم تبخر (trafluoride) مع (Zr(NO3)4) للمواد الخام مع (HF)، ويتم تحويله إلى رباعي فلوريد الزركونيوم وهناك مشكلة أن تكلفة المواد الخام أعلى، والعملية التكنولوجية أكثر تعقيدًا بالطريقة المذكورة.
ملخص الاختراع
- الهدف من الاختراع الحالي هو توفير طريقة تحضير رباعي فلوريد الزركونيوم لحل المشكلات المذكورة أعلاه، وطريقة التحضير التي يتم توفير نوع من رباعي فلوريد الزركونيوم فيها في أحد نماذج الاختراع الحالي، والتي تشتمل على: الخلط مع مادة كيميائية فلورية تحتوي على مادة الزركونيوم ونحصل على خليط.
- يتفاعل الخليط ونحصل على رباعي فلوريد الزركونيوم والأكسيد الصلب للحالة الغازية، وتحدث عملية فصل الغاز عن المواد الصلبة على الحالة الغازية لرباعي فلوريد الزركونيوم، وفي هذه الحالة تشتمل مادة الزركونيوم الموصوفة التي تحتوي على: عنصر خام الزركونيوم أو تحتوي على نفايات الزركونيوم.
- في نماذج معينة، في حالة التفاعل يحصل الخليط الموصوف أيضًا على الحالة الغازية لرباعي فلوريد السيليكون، وفي عملية الفصل الصلب عن الغاز الموصوف يتم الحصول أيضًا على مشتمل في الحالة الغازية على رباعي فلوريد الزركونيوم، ويحصل الفصل الصلب للغاز الموصوف أيضًا على رباعي فلوريد السيليكون في الحالة الغازية.
