[发明专利]四氯化锆提纯方法

说明书

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的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；