一种四氯化铪的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及沸腾床氯化法制取四氯化铪的方法，特别是核级氧化铪制备四氯化铪的方法。
技术背景
[0002]铪是一种稀有金属材料，由于不易提取数量较少，高纯铪主要用作核反应堆的控制材料，而高纯铪可以根据其优异的加工性能，加工成不同的规格的棒、板、丝、管，也是新型合金的研究发展对象。由于铪的熔点高，是航空、航天、硬质合金的微量添加剂，随着国防工业，机械特种加工行业大规模的现代化建设的发展。高纯铪作为航空，航空特种合金，机械加工不可缺重要金属材料。铪已作为合金添加剂，添加少量铪可提高难溶合金的强度及耐热性能，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，另外铪也是常规武器结构上的添加剂，还是水磁合金微量添加剂，因其可以控制晶粒长大速度，细化晶粒，是新型抗高温、抗氧化的合金的添加剂。是机械加工行业等尚子割咀的重大耗材。
[0003]现有氧化铪氯化工序复杂，首先把氧化铪与碳粉磨成一定粒度，再按配比氧化铪:碳粉:纸浆=4.325: I: 1.1，进行混合制球，制球后放入焦化炉进行焦化，焦化10小时后，再把料球放入烘热到800°C的竖式固定化炉，密封上盖，连接过道，在底部通入氯气，进行生产。这种方法周期长，回收率经过几个工序后就降低了。而且竖式固定氯化炉是由石英打结而成，密封性能不好，易泄气，生产环境恶劣，另外杂质难控制，产品质量低，生产周期长、产量低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有氧化铪氯化技术的缺陷，取消旧工艺过程中复杂而难以解决的焦化、固定床氯化工序，提供一种有计量、能连续加料出料、达到温度控制稳定、氯气与混合料匹配的流态化理想的氧化铪氯化方法，大大降低能耗，提高回收率和产品质量。
[0005]本发明采用以下技术方案实现上述目的。一种四氯化铪的制备方法，其工艺步骤如下:
O分别将氧化铪和碳粉进行粉碎；
2)将粉碎后的氧化铪与碳粉均匀混合为混合料；
3)将混合料进行微波烘干脱水；
4)将烘干混合料加入氯化炉内并加入氯气进行氯化；
5)反应后，沸腾床生成的四氯化铪气体经冷凝器冷凝后，获得固体四氯化铪；
6)尾气经过道淋洗后排出。
[0006]所述氧化铪粉碎粒度为-325?500目。
[0007]所述碳粉粉碎粒度为-100?200目。
[0008]所述氧化铪与碳粉的配料比为100: 8?16。
[0009]所述氯化炉反应区温度达到1050K土 100K时加入混合料，氯化炉反应段反应温度为 950 ?1150K。
[0010]所述混合料微波烘干温度为420?470K。
[0011]所述混合料加入氯化炉内的加料速度15?25kg/h，氯气每小时投入10?17kg/h，氯气压力为0.35MPa。
[0012]所述沸腾床压力为0.0015?0.0065MPa。
[0013]所述氯化炉反应段内径为200?300 mm。
[0014]本发明工艺与现有工艺技术相比具有如下优点:
1.工艺流程短:取消了制团、焦化过程，大幅度的缩短粗四氯化铪的生产工艺流程，生产四氯化铪纯度达到98.8% ；(四氯化铪含铪品均为55.03%)。
[0015]2.金属回收率高:旧工艺经烘干、制团、氯化过程的金属回收率仅为80?88%，而新工艺金属回收率为94?97%。
[0016]3.单炉产能高:若设计0.1256 m2的新炉，相当于20台以上旧炉的产量，其原因是粉状物料氯化率及氯化速率比块状物料高，单位面积日产量为22.52吨/日m2。
[0017]4.占地面积小，设备少且集中，易于管理；利于环保，新工艺料比匹配无氯气泄露，物料在密闭条件下输送，减少了粉尘排放，节约了资源。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例对本发明作进一步说明。一种四氯化铪的制备方法，其工艺步骤如下:
1、分别将氧化铪和碳粉进行粉碎；氧化铪粉碎粒度为-325?500目，碳粉粉碎粒度为-100?200目。
[0019]2、将粉碎后的氧化铪与碳粉均匀混合为混合料；氧化铪与碳粉的配料比为100: 8 ?16。
[0020]3、将混合料进行微波烘干脱水；混合料微波烘干温度为420?470K。
[0021]4、将烘干混合料加入氯化炉内并加入氯气进行氯化；氯化炉反应区温度达到1050K±100K时加入混合料，氯化反应段反应温度为950?1150Κ。混合料加入氯化炉内的加料速度为15?25kg/h，氯气每小时投入10?17kg/h，氯气压力为0.35MPa。
[0022]5、反应后沸腾床生成的四氯化铪气体经冷凝器，经冷凝器后获得固体四氯化铪；沸腾床压力为0.0015?0.0065MPa。
[0023]6、尾气经过道淋洗后排出。
[0024]实施例1:本发明的由氯化炉、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互连接过道，一直到尾气出口，构成氯化系统，其控制压力为±50Pa(相对大气压力)。氯化炉反应段内径为200 mm。
[0025]将氧化铪粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均匀，加入沸腾氯化炉氯化，操作步骤如下:
1.氧化铪与碳粉的配料比为100: 9，制成混合料；
2.氯化反应前，混合料微波烘干温度为420?470K，对混合料进行微波脱水；
3.当氯化炉反应区温度达到1050K±100K时，将烘干混合料加入氯化炉内； 4.加料速度为20kg/h，氯气每小时投入13kg/h，氯气压力为0.35MPa ；
5.沸腾床压力为0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化铪气体经冷凝器，每小时生产出固体四氯化铪28公斤。
[0026]氯化反应系统控制压力为±50Pa。
[0027]实施例2:本发明的由氯化炉、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互连接过道，一直到尾气出口，构成氯化系统，其控制压力为±50Pa(相对大气压力)。氯化炉反应段内径为200 mm。
[0028]将氧化铪粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均匀，加入沸腾氯化炉氯化，操作步骤如下:
1.氧化铪与碳粉的配料比为100: 9，制成混合料；
2.氯化反应前，混合料微波烘干温度为420?470K，对混合料进行微波脱水；
3.当氯化炉反应区温度达到1050K±100K时，将烘干混合料加入氯化炉内；
4.加料速度为25kg/h，氯气每小时投入16kg/h，氯气压力为0.35MPa ；
5.沸腾床压力为0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化铪气体经冷凝器，每小时生产出固体四氯化铪35公斤。
[0029]氯化反应系统控制压力为±50Pa。
[0030]实施例3:本发明的由氯化炉、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器及其相互连接过道，一直到尾气出口，构成氯化系统，其控制压力为±50Pa(相对大气压力)。氯化炉反应段内径为200 mm。
[0031]将氧化铪粉碎粒度控制在-325?500目，碳粉粉碎粒度控制在_100?200目，混合均匀，加入沸腾氯化炉氯化，操作步骤如下:
1.氧化铪与碳粉的配料比为100: 10，制成混合料；
2.氯化反应前，混合料微波烘干温度为420?470K，对混合料进行微波脱水；
3.当氯化炉反应区温度达到1050K±100K时，将烘干混合料加入氯化炉内；
4.加料速度为23kg/h，氯气每小时投入15kg/h，氯气压力为0.35MPa ；
5.沸腾床压力为0.0015?0.0025MPa ；
6.生成的四氯化铪气体经冷凝器，每小时生产出固体四氯化铪33公斤。
[0032]氯化反应系统控制压力为±50Pa。
[0033]为了保证产品纯度，氧化铪彡95%，碳粉固定碳彡95%，混合料水份< 0.2%，收尘器控制在620?700K;为了回收铪资源，尾气过道采用负压回收四氯化铪干料装置，尾气淋洗采用浓度为8?12%的氢氧化钠淋洗。
[0034]氧化铪粒度控制在-325?500目，碳粉粒度控制在_100?200目，氧化铪与碳粉配比为100:8?16，混合料微波烘干温度为420?470K。当反应段的温度为1050K±100K时，开始加入氯气，氯气压力为0.35MPa，每小时投入10?17kg/h ;然后加料，加料速度为15?25kg/h。反应后，沸腾床压力控制在0.0015?0.0065MPa ;氯化系统控制压力为±50Pa，生成的四氯化铪气体经冷凝器，获得固体四氯化铪30?37kg/h。
【主权项】
1.一种四氯化铪的制备方法，其特征在于，其工艺步骤如下: 1)分别将氧化铪和碳粉进行粉碎； 2)将粉碎后的氧化铪与碳粉均匀混合为混合料； 3)将混合料进行微波烘干脱水； 4)将烘干混合料加入氯化炉内并加入氯气进行氯化； 5)反应后，沸腾床生成的四氯化铪气体经冷凝器冷凝后，获得固体四氯化铪； 6)尾气经过道淋洗后排出。
2.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述氧化铪粉碎粒度为-325?500目。
3.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述碳粉粉碎粒度为-100?200目。
4.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述氧化铪与碳粉的配料比为100: 8?16。
5.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述氯化炉反应区温度达到1050K±100K时加入混合料，氯化反应段反应温度为950?1150Κ。
6.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述混合料微波烘干温度为420?470Κ。
7.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述混合料加入氯化炉内的加料速度为15?25kg/h，氯气每小时投入10?17kg/h，氯气压力为0.35MPa。
8.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述沸腾床压力为0.0015 ?0.0065MPa。
9.根据权利要求1所述的四氯化铪的制备方法，其特征在于，所述氯化炉反应段内径为200?300腿。
【专利摘要】本发明公开了一种四氯化铪的制备方法，其工艺步骤如下：分别将氧化铪和碳粉进行粉碎，将粉碎后的氧化铪与碳粉均匀混合为混合料，将混合料进行微波烘干脱水，将烘干混合料加入氯化炉内并加入氯气进行氯化，反应后沸腾床生成的四氯化铪气体经冷凝器,经冷凝器后获得固体四氯化铪，尾气经过道淋洗后排出。本发明工艺流程短；金属回收率高：单炉产能高：占地面积小，设备少且集中，易于管理；利于环保，新工艺料比匹配无氯气泄露，物料在密闭条件下输送，减少了粉尘排放，节约了资源。
【IPC分类】C01G27-04
【公开号】CN104692460
【申请号】CN201510132650
【发明人】郑旭
【申请人】中核晶环锆业有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月25日