一種四氯化鉿的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及沸騰床氯化法制取四氯化鉿的方法，特別是核級氧化鉿制備四氯化鉿的方法。
技術背景
[0002]鉿是一種稀有金屬材料，由于不易提取數量較少，高純鉿主要用作核反應堆的控制材料，而高純鉿可以根據其優異的加工性能，加工成不同的規格的棒、板、絲、管，也是新型合金的研究發展對象。由于鉿的熔點高，是航空、航天、硬質合金的微量添加劑，隨著國防工業，機械特種加工行業大規模的現代化建設的發展。高純鉿作為航空，航空特種合金，機械加工不可缺重要金屬材料。鉿已作為合金添加劑，添加少量鉿可提高難溶合金的強度及耐熱性能，如(Nb-30Hf-15W-l.5Zr) (Nb-lOff-lOHf-0.07Y) (Nb-lOHf-lTi )等，是成熟的航空、航天材料，另外鉿也是常規武器結構上的添加劑，還是水磁合金微量添加劑，因其可以控制晶粒長大速度，細化晶粒，是新型抗高溫、抗氧化的合金的添加劑。是機械加工行業等尚子割咀的重大耗材。
[0003]現有氧化鉿氯化工序復雜，首先把氧化鉿與碳粉磨成一定粒度，再按配比氧化鉿:碳粉:紙漿=4.325: I: 1.1，進行混合制球，制球后放入焦化爐進行焦化，焦化10小時后，再把料球放入烘熱到800°C的豎式固定化爐，密封上蓋，連接過道，在底部通入氯氣，進行生產。這種方法周期長，回收率經過幾個工序后就降低了。而且豎式固定氯化爐是由石英打結而成，密封性能不好，易泄氣，生產環境惡劣，另外雜質難控制，產品質量低，生產周期長、產量低。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于針對現有氧化鉿氯化技術的缺陷，取消舊工藝過程中復雜而難以解決的焦化、固定床氯化工序，提供一種有計量、能連續加料出料、達到溫度控制穩定、氯氣與混合料匹配的流態化理想的氧化鉿氯化方法，大大降低能耗，提高回收率和產品質量。
[0005]本發明采用以下技術方案實現上述目的。一種四氯化鉿的制備方法，其工藝步驟如下:
O分別將氧化鉿和碳粉進行粉碎；
2)將粉碎后的氧化鉿與碳粉均勻混合為混合料；
3)將混合料進行微波烘干脫水；
4)將烘干混合料加入氯化爐內并加入氯氣進行氯化；
5)反應后，沸騰床生成的四氯化鉿氣體經冷凝器冷凝后，獲得固體四氯化鉿；
6)尾氣經過道淋洗后排出。
[0006]所述氧化鉿粉碎粒度為-325?500目。
[0007]所述碳粉粉碎粒度為-100?200目。
[0008]所述氧化鉿與碳粉的配料比為100: 8?16。
[0009]所述氯化爐反應區溫度達到1050K土 100K時加入混合料，氯化爐反應段反應溫度為 950 ?1150K。
[0010]所述混合料微波烘干溫度為420?470K。
[0011]所述混合料加入氯化爐內的加料速度15?25kg/h，氯氣每小時投入10?17kg/h，氯氣壓力為0.35MPa。
[0012]所述沸騰床壓力為0.0015?0.0065MPa。
[0013]所述氯化爐反應段內徑為200?300 mm。
[0014]本發明工藝與現有工藝技術相比具有如下優點:
1.工藝流程短:取消了制團、焦化過程，大幅度的縮短粗四氯化鉿的生產工藝流程，生產四氯化鉿純度達到98.8% ；(四氯化鉿含鉿品均為55.03%)。
[0015]2.金屬回收率高:舊工藝經烘干、制團、氯化過程的金屬回收率僅為80?88%，而新工藝金屬回收率為94?97%。
[0016]3.單爐產能高:若設計0.1256 m2的新爐，相當于20臺以上舊爐的產量，其原因是粉狀物料氯化率及氯化速率比塊狀物料高，單位面積日產量為22.52噸/日m2。
[0017]4.占地面積小，設備少且集中，易于管理；利于環保，新工藝料比匹配無氯氣泄露，物料在密閉條件下輸送，減少了粉塵排放，節約了資源。
【具體實施方式】
[0018]以下結合實施例對本發明作進一步說明。一種四氯化鉿的制備方法，其工藝步驟如下:
1、分別將氧化鉿和碳粉進行粉碎；氧化鉿粉碎粒度為-325?500目，碳粉粉碎粒度為-100?200目。
[0019]2、將粉碎后的氧化鉿與碳粉均勻混合為混合料；氧化鉿與碳粉的配料比為100: 8 ?16。
[0020]3、將混合料進行微波烘干脫水；混合料微波烘干溫度為420?470K。
[0021]4、將烘干混合料加入氯化爐內并加入氯氣進行氯化；氯化爐反應區溫度達到1050K±100K時加入混合料，氯化反應段反應溫度為950?1150Κ。混合料加入氯化爐內的加料速度為15?25kg/h，氯氣每小時投入10?17kg/h，氯氣壓力為0.35MPa。
[0022]5、反應后沸騰床生成的四氯化鉿氣體經冷凝器，經冷凝器后獲得固體四氯化鉿；沸騰床壓力為0.0015?0.0065MPa。
[0023]6、尾氣經過道淋洗后排出。
[0024]實施例1:本發明的由氯化爐、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互連接過道，一直到尾氣出口，構成氯化系統，其控制壓力為±50Pa(相對大氣壓力)。氯化爐反應段內徑為200 mm。
[0025]將氧化鉿粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均勻，加入沸騰氯化爐氯化，操作步驟如下:
1.氧化鉿與碳粉的配料比為100: 9，制成混合料；
2.氯化反應前，混合料微波烘干溫度為420?470K，對混合料進行微波脫水；
3.當氯化爐反應區溫度達到1050K±100K時，將烘干混合料加入氯化爐內； 4.加料速度為20kg/h，氯氣每小時投入13kg/h，氯氣壓力為0.35MPa ；
5.沸騰床壓力為0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化鉿氣體經冷凝器，每小時生產出固體四氯化鉿28公斤。
[0026]氯化反應系統控制壓力為±50Pa。
[0027]實施例2:本發明的由氯化爐、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互連接過道，一直到尾氣出口，構成氯化系統，其控制壓力為±50Pa(相對大氣壓力)。氯化爐反應段內徑為200 mm。
[0028]將氧化鉿粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均勻，加入沸騰氯化爐氯化，操作步驟如下:
1.氧化鉿與碳粉的配料比為100: 9，制成混合料；
2.氯化反應前，混合料微波烘干溫度為420?470K，對混合料進行微波脫水；
3.當氯化爐反應區溫度達到1050K±100K時，將烘干混合料加入氯化爐內；
4.加料速度為25kg/h，氯氣每小時投入16kg/h，氯氣壓力為0.35MPa ；
5.沸騰床壓力為0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化鉿氣體經冷凝器，每小時生產出固體四氯化鉿35公斤。
[0029]氯化反應系統控制壓力為±50Pa。
[0030]實施例3:本發明的由氯化爐、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互連接過道，一直到尾氣出口，構成氯化系統，其控制壓力為±50Pa(相對大氣壓力)。氯化爐反應段內徑為200 mm。
[0031]將氧化鉿粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均勻，加入沸騰氯化爐氯化，操作步驟如下:
1.氧化鉿與碳粉的配料比為100: 10，制成混合料；
2.氯化反應前，混合料微波烘干溫度為420?470K，對混合料進行微波脫水；
3.當氯化爐反應區溫度達到1050K±100K時，將烘干混合料加入氯化爐內；
4.加料速度為23kg/h，氯氣每小時投入15kg/h，氯氣壓力為0.35MPa ；
5.沸騰床壓力為0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化鉿氣體經冷凝器，每小時生產出固體四氯化鉿33公斤。
[0032]氯化反應系統控制壓力為±50Pa。
[0033]為了保證產品純度，氧化鉿彡95%，碳粉固定碳彡95%，混合料水份< 0.2%，收塵器控制在620?700K;為了回收鉿資源，尾氣過道采用負壓回收四氯化鉿干料裝置，尾氣淋洗采用濃度為8?12%的氫氧化鈉淋洗。
[0034]氧化鉿粒度控制在-325?500目，碳粉粒度控制在_100?200目，氧化鉿與碳粉配比為100:8?16，混合料微波烘干溫度為420?470K。當反應段的溫度為1050K±100K時，開始加入氯氣，氯氣壓力為0.35MPa，每小時投入10?17kg/h ;然后加料，加料速度為15?25kg/h。反應后，沸騰床壓力控制在0.0015?0.0065MPa ;氯化系統控制壓力為±50Pa，生成的四氯化鉿氣體經冷凝器，獲得固體四氯化鉿30?37kg/h。
【主權項】
1.一種四氯化鉿的制備方法，其特征在于，其工藝步驟如下: 1)分別將氧化鉿和碳粉進行粉碎； 2)將粉碎后的氧化鉿與碳粉均勻混合為混合料； 3)將混合料進行微波烘干脫水； 4)將烘干混合料加入氯化爐內并加入氯氣進行氯化； 5)反應后，沸騰床生成的四氯化鉿氣體經冷凝器冷凝后，獲得固體四氯化鉿； 6)尾氣經過道淋洗后排出。
2.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述氧化鉿粉碎粒度為-325?500目。
3.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述碳粉粉碎粒度為-100?200目。
4.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述氧化鉿與碳粉的配料比為100: 8?16。
5.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述氯化爐反應區溫度達到1050K±100K時加入混合料，氯化反應段反應溫度為950?1150Κ。
6.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述混合料微波烘干溫度為420?470Κ。
7.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述混合料加入氯化爐內的加料速度為15?25kg/h，氯氣每小時投入10?17kg/h，氯氣壓力為0.35MPa。
8.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述沸騰床壓力為0.0015 ?0.0065MPa。
9.根據權利要求1所述的四氯化鉿的制備方法，其特征在于，所述氯化爐反應段內徑為200?300腿。
【專利摘要】本發明公開了一種四氯化鉿的制備方法，其工藝步驟如下：分別將氧化鉿和碳粉進行粉碎，將粉碎后的氧化鉿與碳粉均勻混合為混合料，將混合料進行微波烘干脫水，將烘干混合料加入氯化爐內并加入氯氣進行氯化，反應后沸騰床生成的四氯化鉿氣體經冷凝器,經冷凝器后獲得固體四氯化鉿，尾氣經過道淋洗后排出。本發明工藝流程短；金屬回收率高：單爐產能高：占地面積小，設備少且集中，易于管理；利于環保，新工藝料比匹配無氯氣泄露，物料在密閉條件下輸送，減少了粉塵排放，節約了資源。
【IPC分類】C01G27-04
【公開號】CN104692460
【申請號】CN201510132650
【發明人】鄭旭
【申請人】中核晶環鋯業有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日