本发明涉及四氯化锆生产技术领域，特别是涉及一种利用硅酸锆生产四氯化锆的方法。
背景技术：
四氯化锆是一种重要的锆化合物，是生产金属锆及其他锆化学品的原料。沸腾氯化法生产四氯化锆有以下几种工艺：
硅酸锆工艺：以氯气、锆英砂(硅酸锆)、石油焦为原料，生产四氯化锆并副产四氯化硅。主要反应如下：
zrsio4+4c+4cl2＝zrcl4+sicl4+4co
zrsio4+2c+4cl2＝zrcl4+sicl4+2co2
上述两个反应是强吸热反应，反应温度为950-1250℃。为维持反应进行，须提供热源。
目前常用的方法有以下两种：
1、使用加热反应器，使反应物维持合适的温度，通常是电加热。
2、在原料中加入金属硅(或碳化硅或二者混合物)与氯气发生如下反应放热，使反应体系维持合适的温度。若只添加金属硅，添加量大约为锆英砂重量的20％。反应方程式如下：
si+2cl2＝sicl4
sic+2cl2＝sicl4+c
氧化锆工艺：以氯气、氧化锆、石油焦为原料，生产四氯化锆。主要反应如下：
zro2+4c+4cl2＝zrcl4+4co
zro2+2c+4cl2＝zrcl4+2co2
上述两个反应是少量吸热反应，反应温度为500-700℃。为维持反应进行，通常采用具有电加热功能的反应器来补充热量。同时，碳化锆比重为6.73、氧化锆比重为5.85、硅酸锆比重为4.65石油焦比重为2.0。由此可知，石油焦比重与其他几种固体的比重差异较大，在沸腾炉中容易发生分层，导致反应不均匀，甚至由于局部反应物比例失调导致副反应的发生。
碳化锆工艺：以氯气、碳化锆为原料，生产四氯化锆。主要反应如下：
zrc+2cl2＝zrcl4+c
上述反应是大量放热的反应，反应温度为400℃，反应过程中需要散热、降温。
硅酸锆工艺和氧化锆工艺均为吸热反应，为弥补反应热的不足，生产过程中需要消耗电能或化学能(金属硅)，造成生产过程的能耗高、设备复杂、控制参数多难度大；两工艺均需要用石油焦等碳类原料参与反应，石油焦比重与锆英砂、二氧化锆的差距较大，在流化床反应过程中极易被反应产物气体带出流化床，导致氯化尾气中含碳量高且易堵塞管道和设备；
硅酸锆工艺每生产1mol四氯化锆需要消耗大约6.6mol氯气，仅有一少部分氯元素进入到四氯化锆中，大部分进入了四氯化硅里，副产约2.3mol四氯化硅，一方面造成需要处理的副产物量大，另一方面，氯气通入量与设备横截面积成正比，导致同样的设备采用硅酸锆工艺的四氯化锆产量远低于其他工艺；
碳化锆是强放热反应，需要在反应器设置冷却装置以降低反应温度，防止反应器烧坏；反应生成大量的碳，碳的存在使反应体系呈现较强的还原性，导致耐火材料制成的反应器内部不断受到高温、氯气、碳的联合作用而发生化学反应，主要有如下副反应：
sio2+2c+2cl2＝sicl4+2co
sio2+c+2cl2＝sicl4+co2
al2o3+3c+3cl2＝2alcl3+3co
2al2o3+3c+6cl2＝4alcl3+3co2
这些化学反应的发生，导致反应设备腐蚀严重，检修频繁，并且生成大量的副产物导致下游设备出现故障且使产品杂质含量上升。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用硅酸锆生产四氯化锆的方法，以解决现有技术的缺陷。
本发明公开了利用硅酸锆生产四氯化锆的方法，利用硅酸锆、碳化锆、氯气一步法反应生产四氯化锆，反应温度为900-1300℃。反应方程式如下：
zrsio4+4zrc+12cl2＝5zrcl4+sicl4+4co
zrsio4+2zrc+8cl2＝3zrcl4+sicl4+4co2
进一步地，硅酸锆投料量为1摩尔份，碳化锆投料量为2-4.摩尔份，氯气投料量不小于8摩尔份。
优选地，氯气投料量为8-12摩尔份。
进一步地，投料时硅酸锆粒度选用100-400目，碳化锆粒度选用100-400目。
优选地，投料时硅酸锆粒度选用150-200目，碳化锆粒度选用150-200目。
进一步地，反应过程中过量氯气处理后回用。
进一步地，反应器采用沸腾炉，生产方式采用连续进料连续出料的方式。
本发明公开的技术方案，反应产物在反应温度下呈气态，从沸腾氯化炉的炉顶排出，经高温除尘、冷凝、提纯后获得纯净的四氯化锆、尾气。除尘得到的粉尘为原料细颗粒，可重新进入氯化炉氯化。原料中含有的不与氯气反应的杂质形成炉渣，从沸腾氯化炉的下部排出。尾气成分为一氧化碳、二氧化碳、氯气中的一种或几种混合物，经分离后氯气回用到沸腾氯化炉中再次参加反应。本工艺为连续进料、连续出料的连续操作工艺。
本发明的有益效果在于：
1、使用一步法反应，反应为放热，可自发维持反应进行，不需要外加热源维持反应；
2、固体原料密度相近，在沸腾炉中不易分层，分散均匀，有利于反应；
3、反应为微放热，反应热用于维持反应和加热原料，不需要外接冷凝设备，对设备腐蚀小；
4、反应产物在反应条件下为气体，便于与固体原料分离；
5、反应为连续反应，生产效率高。
6、反应所用的氯气大部分转化为四氯化锆，单位反应器截面积的四氯化锆产能高；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术实施例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明公开了利用硅酸锆生产四氯化锆的方法，利用硅酸锆、碳化锆、氯气一步法反应生产四氯化锆，反应温度为900-1300℃。反应方程式如下：
zrsio4+4zrc+12cl2＝5zrcl4+sicl4+4co
zrsio4+2zrc+8cl2＝3zrcl4+sicl4+4co2
硅酸锆投料量为1摩尔份，碳化锆投料量为4摩尔份，氯气投料量为12摩尔份。投料时硅酸锆粒度选用100-400目，碳化锆粒度选用100-400目。反应器采用沸腾炉，生产方式采用连续进料连续出料的方式。
反应产物在反应温度下呈气态，从沸腾氯化炉的炉顶排出，经高温除尘、冷凝、提纯后获得纯净的四氯化锆、尾气。除尘得到的粉尘为原料细颗粒，可重新进入氯化炉氯化。原料中含有的不与氯气反应的杂质形成炉渣，从沸腾氯化炉的下部排出。尾气成分为一氧化碳、二氧化碳、氯气中的一种或几种混合物，经分离后氯气回用到沸腾氯化炉中再次参加反应。本工艺为连续进料、连续出料的连续操作工艺。
实施例2
本发明公开了利用硅酸锆生产四氯化锆的方法，利用硅酸锆、碳化锆、氯气一步法反应生产四氯化锆，反应温度为900-1300℃。反应方程式如下：
zrsio4+4zrc+12cl2＝5zrcl4+sicl4+4co
zrsio4+2zrc+8cl2＝3zrcl4+sicl4+4co2
硅酸锆投料量为1摩尔份，碳化锆投料量为2摩尔份，氯气投料量为8摩尔份。投料时硅酸锆粒度选用150-200目，碳化锆粒度选用150-200目。反应器采用沸腾炉，生产方式采用连续进料连续出料的方式。
反应产物在反应温度下呈气态，从沸腾氯化炉的炉顶排出，经高温除尘、冷凝、提纯后获得纯净的四氯化锆、尾气。除尘得到的粉尘为原料细颗粒，可重新进入氯化炉氯化。原料中含有的不与氯气反应的杂质形成炉渣，从沸腾氯化炉的下部排出。尾气成分为一氧化碳、二氧化碳、氯气中的一种或几种混合物，经分离后氯气回用到沸腾氯化炉中再次参加反应。本工艺为连续进料、连续出料的连续操作工艺。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。