專利名稱：一種四氯化鋯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沸騰氯化法制取四氯化鋯的方法，特別是電熔脫硅氧化鋯制備四氯化鋯的方法。
背景技術(shù)：
鋯是一種稀有金屬，它的化合物具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，例如鋯的核發(fā)性能，鋯原子對(duì)氧化強(qiáng)親和力，海綿鋯燃點(diǎn)低、燃燒溫度高，并易與氣體反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物。因些被應(yīng)用在核工業(yè)、火箭導(dǎo)彈、合金添加劑、吸氣劑、磁流體發(fā)電和光纖通訊，并還廣泛應(yīng)用與陶瓷、造紙、耐火材料等工業(yè)中?，F(xiàn)有生產(chǎn)四氯化鋯的方法是鋯英砂與石油焦經(jīng)碳化后制取，該工藝過程的化學(xué)反應(yīng)為
舊工藝中氯化反應(yīng)ZrC+2cl2＝ZrCl4↑+C(粉狀污染物)工藝過程中的水解反應(yīng)舊工藝采用牛奶桶收Z(yǔ)rCI4，然后溶解時(shí)采用人工倒料法，由于ZrCI4在空氣產(chǎn)生煙霧(酸氣)，造成一定的污染。上述工藝流程如圖1所示。
已公開的專利技術(shù)申請(qǐng)?zhí)?9113209.2，是將鋯英砂破碎到325目以上，石油焦破碎到150目左右，鋯英砂與石油焦按100∶26的比例混合均勻后加入到沸騰氯化爐內(nèi)，經(jīng)中頻感應(yīng)加熱到1000～1100℃，通入氯氣得到四氯化鋯和四氯化硅。該方法的缺點(diǎn)是工藝流程長(zhǎng)，耗電量大，生產(chǎn)成本高，需要有副產(chǎn)品四氯化硅的回收處理裝置。最新公開的申請(qǐng)?zhí)枮?00510045899.x，名稱“用沸騰床生產(chǎn)四氯化鋯的方法”，是用氧化鋯、無鉿氧化鋯、電熔脫硅鋯破碎到200目篩下，石油焦破碎到100目篩下，兩者以100∶(20～25)的重量比混合均勻后加入到沸騰爐內(nèi)，于900～1100℃通入氯氣得到四氯化鋯或無鉿四氯化鋯。該方法優(yōu)點(diǎn)是省去了制球焦化工序，縮短了工藝流程，節(jié)省電能；但缺點(diǎn)是在上述工藝條件下，產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，原料的處理，加料速率，反應(yīng)時(shí)間等控制條件對(duì)產(chǎn)品收率和純度有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種較為理想的四氯化鋯制備方法，在該工藝控制條件下，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，從而節(jié)省耗能，減少后序處理和設(shè)備能耗。
本發(fā)明采用鋯英砂直接氯化法生產(chǎn)鋯系列產(chǎn)品，用粉狀脫硅鋯直接氯化法生產(chǎn)粗四氯化鋯，它取消了舊工藝中過程中復(fù)雜而難以解決廢渣及粉塵污染的碳化工序。
工藝過程中的氯化反應(yīng)
本發(fā)明方法是將脫硅氧化鋯粉碎到160～325目細(xì)粉，與100～200目石油焦混合均勻，加入到沸騰氯化爐中進(jìn)行氯化，反應(yīng)溫度為900～1100℃，其特征是a)脫硅氧化鋯與石油焦的重量配比是100∶18～19；b)氯化反應(yīng)前，預(yù)先將氧化鋯和石油焦于80～200℃溫度下脫水處理1～2小時(shí)；c)當(dāng)爐溫升至900±5℃時(shí)，將脫水物料加入到沸騰爐內(nèi)，加料速度為100～150kg/hr，通入氯氣速度為0.6～1.0M3/小時(shí)，于900～1100±5℃溫度下反應(yīng)20～21小時(shí)。
d)將反應(yīng)后的物料冷卻至200±10℃，冷卻時(shí)間8-10小時(shí)，再繼續(xù)冷卻至20±5℃，冷卻時(shí)間3～5小時(shí)。
為了保證產(chǎn)品純度，原料所用脫硅氧化鋯重量百分含量應(yīng)大于92％，脫硅氧化鋯中二氧化硅重量百分含量應(yīng)小于0.5％。本工藝排放的尾氣采用鐵粉與氫氧化鈉水溶液中和處理，鐵粉與氫氧化鈉的重量比為1∶8～10，氫氧化鈉水溶液濃度為10～20％。
本發(fā)明工藝與現(xiàn)有工藝技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、工藝流程短，本發(fā)明工藝取消了現(xiàn)有工藝過程中的碳化工序，從而大幅度地縮短了粗ZrCI4的生產(chǎn)工藝流程，生產(chǎn)四氯化鋯收率和純度分別達(dá)90％和95％以上；2、金屬回收率高，炭化過程的金屬回收率僅為85-90％，而新工藝至少可提高10-15％的回收率；3、單爐產(chǎn)能高，若設(shè)計(jì)0.18m2的新爐，相當(dāng)于4臺(tái)舊爐的產(chǎn)量，其原因是粉狀物料氯化率比塊狀物料氯化率高，單位面積日產(chǎn)量為26噸/日m2；4、占地面積小且節(jié)能，舊工藝生產(chǎn)1噸氧氯化鋯產(chǎn)品耗電8000KWH，而新工藝僅用2000-2500KWH，每噸節(jié)電5500-6000KWH；5、利于環(huán)保，避免了絮狀SiO2的污染，又去除了碳化工序過程打取、破碎所帶來的粉塵污染，粉塵的飛揚(yáng)損失轉(zhuǎn)化成新工藝回收率的提高。


圖1為現(xiàn)有工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用沸騰爐生產(chǎn)四氯化鋯的方法，先將鋯英砂(ZrSiO4)預(yù)先在電弧爐中進(jìn)行脫硅處理，脫硅氧化鋯的重量百分含量大于92％，氧化鋯中SiO2含量應(yīng)低于0.5％(重量)。脫硅鋯粉碎成160～325目細(xì)粉，與100～200目石油焦混合增均勻，其重量配比為100∶18；將脫硅氧化鋯和石油焦細(xì)粉于80～200℃溫度下預(yù)先脫水處理1～2小時(shí)；當(dāng)爐溫升至900±5℃時(shí)，將脫水物料加入到沸騰爐內(nèi)，加料速度為100～150kg/小時(shí)，通入氯氣速度為0.67M3/小時(shí)，于900～1100±5℃溫度下反應(yīng)20～21小時(shí)。反應(yīng)后的物料冷卻至200±10℃，冷卻時(shí)間8～10小時(shí)，然后繼續(xù)冷卻至20±5℃，冷卻時(shí)間3～5小時(shí)。最后排放的鹽酸尾氣尾液用鐵粉與10～20％氫氧化鈉水溶液中合處理，鐵粉∶NaOH＝1∶8～10(重量比)。
實(shí)施例2脫水處理后的原料備用。升沸騰爐溫于0～900℃升溫時(shí)間為2～3小時(shí)，當(dāng)爐溫達(dá)900℃時(shí)加入脫水物料，加料速度為150kg/小時(shí)，加料同時(shí)通入氯氣，氯氣速率為0.85M3/小時(shí)，于900～1100±5℃條件下反應(yīng)20～21小時(shí)，生成的四氯化鋯經(jīng)冷凝器冷凝即得產(chǎn)品。其它條件同實(shí)施例1。
實(shí)施例3將脫硅氧化鋯和石油焦粉于150～200℃溫度下脫水處理1.5小時(shí)；升沸騰爐溫0～900℃升溫時(shí)間為2～3小時(shí)，當(dāng)爐溫升至900℃時(shí)加入脫水物料，加料速度為120kg/小時(shí)，加料同時(shí)通氯氣，流速為0.8M3/小時(shí)，于900～1100±5℃條件下反應(yīng)20～21小時(shí)，其它條件同實(shí)施1。
實(shí)施例4將脫硅氧化鋯和石油焦粉于150～200℃溫度下脫水處理1.5小時(shí)；升沸騰爐溫0～900℃升溫時(shí)間為2～3小時(shí)，當(dāng)爐溫升至900℃時(shí)加入脫水物料，加料速度150kg/小時(shí)，同時(shí)通入氯氣，流速為0.85M3/小時(shí)，于900～1100±5℃條件下反應(yīng)20～21小時(shí)，其它條件同實(shí)施1。
權(quán)利要求
1.一種四氯化鋯的制備方法，是將脫硅氧化鋯粉碎到160～325目細(xì)粉，與100～200目石油焦混合均勻，加入到沸騰氯化爐中進(jìn)行氯化，反應(yīng)溫度為900～1100℃，其特征是a)脫硅氧化鋯與石油焦的重量配比是100∶18～19；b)氯化反應(yīng)前，預(yù)先將氧化鋯和石油焦于80～200℃溫度下脫水處理1～2小時(shí)；c)當(dāng)爐溫升至900±5℃時(shí)，將脫水物料加入到沸騰爐內(nèi)，加料速度為100～150kg/hr，通入氯氣速度為0.6～1.0M3/小時(shí)，于900～1100±5℃溫度下反應(yīng)20～21小時(shí)；d)將反應(yīng)后的物料冷卻至200±10℃，冷卻時(shí)間8-10小時(shí)，再繼續(xù)冷卻至20±5℃，冷卻時(shí)間3～5小時(shí)。
2.按照權(quán)利要求1所述四氯化鋯的制備方法，其特征是所用脫硅氧化鋯含量大于92％，脫硅氧化鋯中SiO2含量小于0.5％。
3.按照權(quán)利要求1所述四氯化鋯的制備方法，其特征是排放的尾氣采用鐵粉與氫氧化鈉水溶液中和處理，鐵粉與氫氧化鈉的重量比為1∶8～10。
全文摘要
本發(fā)明為四氯化鋯的制備方法，是將160～324目脫硅氧化鋯細(xì)粉與100～200目石油焦按100∶18～19(重量)比例混合，加入到沸騰爐中氯化，氯化反應(yīng)前預(yù)先將氧化鋯和石油焦于80～200℃溫度下脫水處理1～2小時(shí)；當(dāng)爐溫升至900±5℃時(shí)，將脫水物料加入到沸騰爐內(nèi)，加料速度為100～150kg/小時(shí)，通入氯氣速度為0.6～1.0M
文檔編號(hào)C01G25/00GK101045557SQ200710010730
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者劉遠(yuǎn)清 申請(qǐng)人:朝陽(yáng)百盛鋯業(yè)有限公司