Procédé Van-Arkel-de-Boer

Le procédé Van-Arkel-de-Boer, développé en 1925 par Anton Eduard van Arkel et Jan Hendrik de Boer, est le premier procédé industriel de purification du zirconium, permettant ainsi une production commerciale de zirconium pur. Dans l'industrie chimique, ce procédé a été remplacé par le procédé Kroll.

Le procédé « Van-Arkel-de-Boer » repose sur la formation réversible d'iodures, qui se redécomposent en métal pur.
Dans le cas du titane :

\mathrm {Ti\;+2I_{2}\;\rightleftharpoons \;TiI_{4}}

(formation : 600 °C ; décomposition : 1 200 °C).

Le zirconium à purifier est chauffé sous vide dans un creuset à 50-250 °C (800 °C pour le titane) en présence d'iode. Un iodure de zirconium ou de titane (ZrI₄ ou TiI₄) se forme et volatilise le métal, laissant un résidu d'impuretés. À la pression atmosphérique, le TiI₄ fond à 150 °C et bout à 377 °C, et le ZrI₄ fond à 499 °C et bout à 600 °C. Les températures d'ébullition sont plus faibles à pression réduite.

Le tétraiodure gazeux s'échappe par convection, puis est décomposé au contact d'un filament de tungstène chauffé à blanc (1 400 °C). Au fur et à mesure que le métal se dépose, le filament devient de plus en plus conducteur, et le courant le traversant doit être augmenté en conséquence.

Lingot de titane cristallisé
Lingot de zirconium cristallisé
Lingot de hafnium cristallisé
Lingot de vanadium cristallisé

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