CN101638249A - 四氯化锆提纯方法 - Google Patents
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Abstract
一种四氯化锆提纯方法，解决了现有提纯方法存在一定危险性、分离低沸点杂质靠人工放气调整很难保证产量质量、不能连续生产、产能很低、回收率低的问题。先将粗ZrCl4与NaCl、KCl混合加入熔盐炉内，加热至290～350℃使其形成低熔点共熔体熔盐；另取粗ZrCl4加入熔盐炉中，每小时加入的粗ZrCl4与熔盐的重量比1∶44～1∶80，连续加料；加完后，用泵将熔盐总重量的20～30％打入蒸发炉内，控制炉温500～650℃，使ZrCl4蒸发冷凝；间断换熔盐，每小时从蒸发炉内向熔盐炉放回打入的熔盐重量10～20％，再用泵按照放回的熔盐量打上新熔盐，如此反复，连续出料。该提纯方法无危险性，确保安全生产，产品除杂过程简单、质量稳定，能够连续生产且产能高，没有高低温放气环节，回收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种四氯化锆提纯方法。
背景技术
粗四氯化锆含Si≤0.1、Al≤0.1、Fe≤0.1、Ti≤0.1，提纯后精ZrCl4含Fe≤0.02、Si≤0.003、Al≤0.005、Ti≤0.003，此四种杂质都是以氯化物存在于四氯化锆中。四氯化锆提纯主要是将四氯化锆中的杂质Si、Al、Fe、Ti杂质与四氯化锆分离，使得四氯化锆产品质量提高。目前四氯化锆提纯主要通过低温放气、高温放气、加氢还原等手段，通过四氯化锆蒸发冷凝过程来实现。具体为：加氢提纯粗ZrCl4，将1至1.2吨粗四氯化锆装入提纯炉内密封加热、放气、加氢、蒸发冷凝、拆卸、取料，每炉周期80-90小时。这种方法利用ZrCl4与杂质氯化物的沸点和蒸汽压差异而将杂质分离除去，如ZrCl4：331℃升华，SiCl4：沸点57℃，AlCl3：沸点183℃，TiCl4：沸点138℃，FeCl3：沸点319℃。低沸点物可以通过高低温放气来实现除杂质目的，由于FeCl3与ZrCl4沸点相近很难除去，因此要加氢气还原，反应式为：FeCl3+H2→FeCl2+HCl，FeCl2沸点在1200℃以上，成为高沸点杂质留在残渣中，蒸发冷凝的四氯化锆被收集在冷凝器中。上述方法存在的问题是：1、氢气储存使用存在一定危险性，2、分离低沸点杂质靠人工放气调整很难保证产量质量，3、不能连续生产、产能很低，4、由于经常放气除杂质，回收率低，只有90％。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种确保安全生产，产品除杂过程简单、质量稳定，能够连续生产且产能高，没有高低温放气环节，回收率高的四氯化锆提纯方法。
本发明的技术解决方案是：
1)先将粗ZrCl4与NaCl、KCl按照重量份数比5∶1∶1～12∶1∶1的比例混合加入熔盐炉内，加热至290～350℃使其形成低熔点共熔体熔盐；
2)另取粗ZrCl4加入熔盐炉中，每小时加入的粗ZrCl4与熔盐的重量比1∶44～1∶80，连续加料；
3)加完后，用泵将熔盐总重量的20～30％打入蒸发炉内，控制炉温500～650℃，使ZrCl4蒸发冷凝，在冷凝器中收集出来；
4)间断换熔盐，每小时从蒸发炉内向熔盐炉放回打入的熔盐重量10～20％，再用泵按照放回的熔盐量打上新熔盐，如此反复，连续出料。
上述的四氯化锆提纯方法，在加料过程中产生的废气经淋洗塔淋洗后由风机排出。
该方法利用粗ZrCl4与NaCl、KCl按一定比例混合、加热，形成低熔点共熔体，熔点在290℃，利用此熔体做载体，将粗ZrCl4连续加入此熔体内，用泵将熔体打到蒸发炉内使ZrCl4不断蒸发出来，粗ZrCl4中的杂质SiCl4 TiCl4在加入熔体表面时由于熔体温度在300℃左右，可直接全部挥发出去；而AlCl3、FeCl3一部分挥发掉，一部分可熔在熔体中直接与熔盐中的K、Na离子形成高沸点的复合物；FeKNa+、AlKNa+留熔盐中，通过二次加热熔盐使ZrCl4又挥发出来，冷凝在冷凝器中收集下来。此过程可连续加热，连续蒸发出料，废气经淋洗塔淋洗(可再进行NaOH中和处理)后由风机排出；生产连续进料，连续出料，实现了生产连续进行，产能提高6倍以上，产品回收率提高6％(达到96％)；不使用氢气，无危险性，确保安全生产。
具体实施方式
实施例1
先将6000kg粗ZrCl4与1000kgNaCl、1000kgKCl混合加入熔盐炉内，加热至290℃使其形成低熔点共熔体熔盐8吨；
每小时向熔体内加入粗四氯化锆100kg，连续加料；
加完后，用泵将2200kg熔盐打入蒸发炉内，蒸发炉控制炉温500～550℃，使ZrCl4蒸发冷凝，在冷凝器中收集出来；
间断换熔盐，每小时从蒸发炉内向熔盐炉放回220kg，再用泵向蒸发炉内补充220kg熔盐，如此反复，蒸发炉内连续蒸发，连续出料，每班8小时产量达到770kg。
实施例2
先将6400kg粗ZrCl4与800kgNaCl、800kgKCl混合加入熔盐炉内，加热至330℃使其形成低熔点共熔体熔盐8吨；
每小时向熔体内加入粗四氯化锆180kg，连续加料；
加完后，用泵将2000kg熔体连续打入蒸发炉，蒸发炉控制炉温600～650℃，使ZrCl4蒸发冷凝，在冷凝器中收集出来；
间断换熔盐，每小时从蒸发炉内向熔盐炉放回360kg再用泵向蒸发炉内补充360kg熔盐，如此反复，蒸发炉内连续蒸发，连续出料，每班8小时产量达到1380kg。
实施例3
先将6800kg粗ZrCl4与600kgNaCl、600kgKCl混合加入熔盐炉内，加热至350℃使其形成低熔点共熔体熔盐8吨；
每小时向熔体内加入粗四氯化锆150kg，连续加料；
加完后，用泵将1800kg熔体连续打入蒸发炉，蒸发炉控制炉温550～600℃，使ZrCl4蒸发冷凝，在冷凝器中收集出来；
间断换熔盐，每小时从蒸发炉内向熔盐炉放回280kg，再用泵向蒸发炉内补充280kg熔盐，如此反复，蒸发炉内连续蒸发，连续出料，每班8小时产量达到1160kg。
实施例1～实施例3提纯的四氯化锆测得的结果如下：
实施例1
提纯前Fe 0.05 Al 0.04 Si 0.08 Ti 0.076
提纯后Fe 0.016 Al 0.002 Si 0.0025 Ti 0.0022
产品回收率96.25％
实施例2
提纯前Fe 0.06 Al 0.11 Si 0.13 Ti 0.066
提纯后Fe 0.011 Al 0.0026 Si 0.0011 Ti 0.0015
产品回收率95.83％
实施例3
提纯前Fe 0.068 Al 0.088 Si 0.076 Ti 0.055
提纯后Fe 0.013 Al 0.0022 Si 0.0008 Ti 0.0010
产品回收率96.66％
通过以上三批物料的理化分析，此方法完成能达到预想的杂质成份要求，质量非常稳定，生产能够连续进行，
能高，常压操作安全环保，回收率高。
Claims (2)
1、一种四氯化锆提纯方法，其特征是：
1.1先将粗ZrCl4与NaCl、KCl按照重量份数比5∶1∶1～12∶1∶1的比例混合加入熔盐炉内，加热至290～350℃使其形成低熔点共熔体熔盐；
1.2另取粗ZrCl4加入熔盐炉中，每小时加入的粗ZrCl4与熔盐的重量比1∶44～1∶80，连续加料；
1.3加完后，用泵将熔盐总重量的20～30％打入蒸发炉内，控制炉温500～650℃，使ZrCl4蒸发冷凝，在冷凝器中收集出来；
1.4间断换熔盐，毎小时从蒸发炉内向熔盐炉放回打入的熔盐重量10～20％，再用泵按照放回的熔盐量打上新熔盐，如此反复，连续出料。
2、根据权利要求1所述的四氯化锆提纯方法，其特征是：在加料过程中产生的废气经淋洗塔淋洗后由风机排出。
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