一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法技术

本发明专利技术公开了一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，该方法包括以下步骤：一、将铪合金富集渣和碳粉加入氯化炉；二、将氯化炉内的气体置换为氯气后进行第一次氯化处理，得到混合气体A；三、将混合气体A通入收尘室进行收尘处理，得到粗制四氯化铪；四、将粗制四氯化铪加入氯化炉，将氯化炉内的气体置换为氯气后进行第二次氯化处理，得到混合气体B；五，将混合气体B通入收尘室进行收尘处理，得到四氯化铪。本发明专利技术以铪合金富集渣和碳粉作为原料，通过进行两次氯化和收尘处理，实现了四氯化铪以气体的形式被收尘室收集并与其它杂质金属进行分离，得到了纯度大于99％的四氯化铪，具有流程短、附加值高等优势，减少了资源浪费和环境污染。

A method of preparing hafnium tetrachloride from hafnium alloy enriched slag

【技术实现步骤摘要】
一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法
本专利技术属于有色冶金领域，具体涉及一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法。
技术介绍
四氯化铪为白色晶体粉末，是生产金属铪最为重要的中间化合物，金属铪有可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀，是原子能工业重要材料，主要用途是制作原子核反应堆的控制棒，同时铪粉可作火箭的推进器，在电器工业上可制造X射线管的阴极，铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层，铪钽合金可制造工具钢及电阻材料，开发从铪合金富集渣中制备四氯化铪的工艺将给企业带来可观的经济效益。铪是重要的战略储备资源，随着矿产资源的日益枯竭，进行含铪二次资源的再生循环利用，有效缓解国内需求压力，近几年，随着航空工业的迅猛发展，每年产生数千吨的合金废料，从含铪合金废料中综合回收铪蕴藏较大的市场潜力。我国属于铪储量较为贫乏的国家，每年有约3吨金属铪的进口量，每年的废旧合金回收料约在0.8万吨左右，这些废旧合金大都降级处理，造成了资源浪费、环境污染，若能回收其中的铪，不仅可以弥补我国铪资源的对外依赖度，保护我国战略需求，而且可以为我国提供更多的铪储备。目前国际上从矿石锆英石中分离提纯铪的工业生产已非常成熟，美国、法国及日本等国家都开发出了可以从锆英石中分离提纯并制备原子能级铪的湿法分离工艺，对于矿石中铪的分离提纯，锆、铪伴生矿床经选矿处理即可得到除锆、铪以外杂质元素较低的锆英石，铪分离提纯的主要任务是锆、铪分离，但在废旧合金中，其所含元素种类极多，各元素含量也不低，从中进行铪的分离提纯除锆、铪分离外，还有铪与其它多种元素的分离，其中锆、铪、钛化学性质最为相似，彼此之间分离也最为困难，相比于比较成熟的锆、铪分离技术，以合金废料经湿法预处理得到的铪合金富集渣为原料进行铪和钛的分离的研究还较少，铪合金富集渣主要含有Hf，Ti，Fe，Al，Zr等金属，其中铪、钛主要以金属氧化物形态存在，经化学分析，铪含量为25％左右，如能将铪合金富集渣进行充分利用将极大增加我国的铪储量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法。本专利技术以铪合金富集渣和碳粉作为原料，通过进行两次的氯化处理和收尘处理，实现了四氯化铪与其它杂质金属的分离，得到了质量纯度大于99％的四氯化铪。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将铪合金富集渣和碳粉作为原料加入氯化炉；步骤二、将步骤一中加入铪合金富集渣和碳粉的氯化炉内的气体置换为氯气，然后在850℃～900℃条件下进行第一次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体A；步骤三、将步骤二中得到的混合气体A通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第一次收尘处理，在收尘室中得到粗制四氯化铪，然后将剩余气体通入冷凝器进行冷凝处理，在冷凝器中得到冷凝物；步骤四、将步骤三中得到的粗制四氯化铪加入氯化炉，然后将氯化炉内的气体置换为氯气，再在318℃～325℃条件下进行第二次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体B；步骤五，将步骤四中得到的混合气体B通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第二次收尘处理，在收尘室中得到质量纯度大于99％的四氯化铪。上述的一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，步骤一中所述铪合金富集渣中的氧化铪与碳粉的摩尔比为1:(3～5)。本专利技术采用铪合金富集渣中的氧化铪与碳粉的摩尔比为1:(3～5)，在氧化铪与碳和氯气的反应中，1mol氧化铪与1mol或2mol的碳进行反应，本专利技术采用氧化铪与碳粉的特定摩尔比为1:(3～5)，通过加入过量的碳粉，保证了氧化铪与碳粉和氯气能够充分进行反应，提高了反应效率和四氯化铪的产量。上述的一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，步骤二中所述气体置换的过程为：先向氯化炉内通入氮气置换出氯化炉内的空气，然后通入氯气置换出氯化炉内的氮气；所述第一次氯化处理的过程为：以800mL/min～1000mL/min的流量向氯化炉内持续通入干燥的氯气并进行第一次氯化处理，其中，干燥的氯气采用将氯气通过浓硫酸后得到。本专利技术先将氯化炉内通入氮气置换出氯化炉内的空气，然后通入氯气置换出氯化炉中的氮气，实现了氯化炉中的气体全为氯气，避免了氧气存在导致的氯化物被氧化造成的纯度降低和产量降低的影响，保证了得到的四氯化铪的纯度，提高了得到的四氯化铪的产量，本专利技术采用以800mL/min～1000mL/min的流量向氯化炉内通入干燥的氯气，然后进行第一次氯化处理，保持氯化炉中的氯气量充足，确保了氯化反应的顺利进行，保证了氧化铪与碳粉和氯气能够充分进行反应，保证了生成的四氯化铪以气体的形式存在从而能够被收尘室收集，提高了反应的效率和四氯化铪的产量，本专利技术采用干燥的氯气，避免了水存在导致的氯化物水解造成的纯度降低和产量降低的影响，提高了得到的四氯化铪的纯度和产量。上述的一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，步骤三中所述冷凝器采用喷淋式冷凝器，所述冷凝物为四氯化钛。本专利技术采用喷淋式冷凝器，提高了冷却的效果和生产效率，本专利技术冷凝物为四氯化钛，得到的四氯化钛作为本专利技术的副产物，从而实现了对钛的二次利用，减少了资源浪费和环境污染，降低了四氯化铪的制备成本。上述的一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，步骤四中所述第二次氯化处理的过程为：以400mL/min～600mL/min的流量向氯化炉内通入干燥的氯气，然后进行第二次氯化处理，其中，干燥的氯气采用将氯气通过浓硫酸后得到。本专利技术采用以400mL/min～600mL/min的流量向氯化炉内通入干燥的氯气，然后进行第二次氯化处理，保持了氯化炉中的氯气量充足，确保了氯化反应的顺利进行，保证了氯化炉内的温度略高于四氯化铪的升华点317℃，实现了四氯化铪和其他杂质的分离，提高四氯化铪的纯度和产量，本专利技术采用干燥的氯气，避免了水存在导致的氯化物水解造成的纯度降低和产量降低的影响，提高了得到的四氯化铪的纯度和产量。本专利技术从铪合金富集渣中制备四氯化铪的原理为：本专利技术采用合金中其它有价元素经分离后富集的铪合金富集渣和碳粉进行两次氯化处理，使铪合金富集渣中铪和钛等主要金属的氧化物发生如下的反应：(1)HfO2+2Cl2+C＝HfCl4+CO2；(2)HfO2+2Cl2+2C＝HfCl4+2CO；(3)TiO2+2Cl2+C＝TiCl4+CO2；然后利用四氯化铪与其它杂质金属氯化物的沸点不同，通过控制第一次的氯化处理和收尘处理的温度，去除了沸点低于四氯化铪的金属杂质，通过控制第二次的氯化处理和收尘处理的温度，去除了沸点高于四氯化铪的金属杂质，实现了铪合金富集渣中的铪以四氯化铪的形式得到分离和提纯。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术以铪合金富集渣和碳粉作为原料，通过控制氯化处理的温度和收尘温度，进行两次的氯化处理和收尘处理，实现了四氯化铪和其他杂质的分离，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、将铪合金富集渣和碳粉作为原料加入氯化炉；/n步骤二、将步骤一中加入铪合金富集渣和碳粉的氯化炉内的气体置换为氯气，然后在850℃～900℃条件下进行第一次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体A；/n步骤三、将步骤二中得到的混合气体A通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第一次收尘处理，在收尘室中得到粗制四氯化铪，然后将剩余气体通入冷凝器进行冷凝处理，在冷凝器中得到冷凝物；/n步骤四、将步骤三中得到的粗制四氯化铪加入氯化炉，然后将氯化炉内的气体置换为氯气，再在318℃～325℃条件下进行第二次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体B；/n步骤五，将步骤四中得到的混合气体B通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第二次收尘处理，在收尘室中得到质量纯度大于99％的四氯化铪。/n

【技术特征摘要】
1.一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将铪合金富集渣和碳粉作为原料加入氯化炉；
步骤二、将步骤一中加入铪合金富集渣和碳粉的氯化炉内的气体置换为氯气，然后在850℃～900℃条件下进行第一次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体A；
步骤三、将步骤二中得到的混合气体A通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第一次收尘处理，在收尘室中得到粗制四氯化铪，然后将剩余气体通入冷凝器进行冷凝处理，在冷凝器中得到冷凝物；
步骤四、将步骤三中得到的粗制四氯化铪加入氯化炉，然后将氯化炉内的气体置换为氯气，再在318℃～325℃条件下进行第二次氯化处理，在氯化炉内得到混合气体B；
步骤五，将步骤四中得到的混合气体B通入温度为180℃～220℃的收尘室进行第二次收尘处理，在收尘室中得到质量纯度大于99％的四氯化铪。


2.根据权利要求1所述的一种从铪合金富集渣中制备四氯化铪的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许万祥，陈兴飞，周严，王靖坤，孙晓亮，李波，
申请(专利权)人：西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61