一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。该方法包括下述步骤：在真空条件下，对卤化物熔盐进行蒸馏处理；其中，真空条件的真空度为10

【技术实现步骤摘要】
一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法


[0001]本专利技术涉及一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。

技术介绍

[0002]熔盐储能技术可与光热发电系统结合，满足电网调峰需要。其中，卤化物熔盐具有一定的应用潜力。例如氯化物熔盐价格便宜，相变潜热较大；氟化物熔盐具有高熔点和大的熔融潜热，且传热性能好。但是，卤化物在生产过程中可能会吸水潮解产生氧，或者在储存过程中会受到氧的污染，从而使得卤化物熔盐中不可避免的含有氧，而氧含量高的卤化物熔盐的腐蚀性会明显增强。
[0003]在核能反应堆的研究中，以熔盐为介质的干法后处理技术具有耐辐照、设备紧凑、低临界风险、防核扩散和放射性废物量少等优点，可用于处理反应堆乏燃料，其中的高温熔盐电解技术主要以卤化物熔盐为介质，将燃料元件于高温下进行电解处理。电解过程中，若熔盐介质氧含量过高，则影响电解过程的电解效率，同时碱土裂变产物或稀土裂变产物也会转化为相应的氧化物或卤氧化物，无法电解净化回收。
[0004]卤化物熔盐体系也可作为熔盐堆的核燃料载体和冷却剂，若载体盐中氧含量过高，则因核燃料裂变产生的部分裂变产物会转化为低溶解度的含氧化合物，从而在熔盐堆中发生沉淀，形成定点放热源和辐射来源，威胁反应堆运行的安全，增加反应堆维护的困难。
[0005]因此，有效降低卤化物熔盐中的氧含量，更有利于卤化物熔盐的应用。
[0006]目前，降低卤化物熔盐中氧含量的方法包括H2‑
卤化氢法、电化学方法或蒸腾法。其中，H2‑
卤化氢法虽然可去除熔盐中的水、氧化物等，但处理时间也较长，同时，在操作过程中，卤化氢具有一定的危险性，且对设备的腐蚀性较强，特别是在处理氧含量较高的卤化物熔盐时，需要花费更长的处理时间，相应地对设备的腐蚀性也更为严重；相比于H2‑
卤化氢法，尽管电化学方法可以处理氧含量水平较低的熔盐，对设备的腐蚀性略有缓解，但其单位时间内的处理量较小，处理效率低；蒸腾法的处理过程较为简单，虽然可对氧含量较高的卤化物熔盐进行处理，但是其在常压下加热，耗费时间较长，处理效率较低。
[0007]因此，亟需提供一种可有效降低卤化物熔盐中氧含量且处理效率高的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术所解决的技术问题是针对现有技术中降低卤化物熔盐中氧含量的方法存在对设备腐蚀性较强，处理效率低，特别是对氧含量较高的卤化物熔盐进行处理时花费时间较长的问题，而提供了一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。本专利技术中降低卤化物熔盐中氧含量的方法可有效降低卤化物熔盐中的氧含量，处理效率高，且对设备腐蚀性较弱。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其包括下述步骤：在真空条件下，对卤化物熔盐进行蒸馏处理，即得蒸馏产物；
[0011]其中，所述真空条件中，真空度为10
‑5～103Pa；所述蒸馏处理中，蒸馏温度高于冷凝温度至少200℃，所述蒸馏温度为400～1200℃。
[0012]本专利技术中，所述卤化物熔盐可为熔盐储能领域或核能反应堆领域常规使用的卤化物熔盐，其中至少包括卤化物。所述卤化物熔盐的来源可为熔盐电池所用的卤化物熔盐、卤化物熔盐燃料载体、熔盐堆所用的卤化物熔盐，或者，反应堆乏燃料的干法后处理过程中生成的废盐。其中，反应堆乏燃料的干法后处理可为本领域常规，例如高温电化学处理过程或裂变产物分离过程。
[0013]所述卤化物熔盐中的氧含量可为500～40000mg/Kg，优选为500～15000mg/Kg，例如1000～15000mg/Kg，再例如1370mg/Kg或者10000mg/Kg。
[0014]所述卤化物熔盐中的氧含量是指卤化物熔盐中以氧化物或卤氧化物形式存在的氧的含量。
[0015]其中，所述卤化物一般是指氟化物、氯化物、溴化物和碘化物中的一种或多种，优选为氟化物或氯化物。
[0016]其中，所述氟化物可为LiF、NaF、KF和BeF2中的一种或多种。
[0017]所述氟化物优选为LiF。
[0018]所述氟化物优选为LiF和BeF2；更优选为67mol％LiF和33mol％BeF2。
[0019]所述氟化物优选为LiF、NaF和KF；更优选为46.5mol％LiF、11.5mol％NaF和42mol％KF。
[0020]其中，所述氯化物可为LiCl、NaCl、KCl和BeCl2中的一种或多种。
[0021]所述氯化物优选为LiCl。
[0022]所述氯化物优选为NaCl。
[0023]所述氯化物优选为KCl。
[0024]所述氯化物优选为LiCl和KCl。
[0025]所述氯化物优选为NaCl和KCl。
[0026]其中，当所述卤化物熔盐中包括两种卤化物时，两种卤化物摩尔百分比的比例可为任意比例，例如(1～2):1。所述两种卤化物中的卤原子可为相同或不同的卤原子，优选为相同的卤原子。
[0027]当所述卤化物熔盐中包括三种卤化物时，三种卤化物摩尔百分比的比例可为任意比例，例如1：(3～4)：(4～5)，再例如1：3.65：4。所述三种卤化物中的卤原子可为相同或不同的卤原子，优选为相同的卤原子。
[0028]本专利技术中，所述蒸馏产物即为蒸馏处理后的卤化物熔盐。其中，所述蒸馏产物中的氧含量可为560mg/Kg以下，例如100～480mg/Kg，再例如180mg/Kg、190mg/Kg、320mg/Kg、450mg/Kg或者560mg/Kg。
[0029]本专利技术中，所述真空度优选为10
‑2～103Pa，更优选为10
‑1～103Pa，例如5～15Pa或90～110Pa。
[0030]本专利技术中，所述蒸馏处理优选为在惰性气氛下进行。
[0031]所述蒸馏处理中，蒸馏温度和冷凝温度的温度差优选为200～500℃，例如230℃或300℃。
[0032]所述蒸馏温度优选为400～1200℃，更优选为700～1000℃，例如730℃、900℃或
950℃。
[0033]所述蒸馏处理的时间可为0.5～5h，优选为1～4h，例如3h。
[0034]所述蒸馏处理的处理量可为5～500g，优选为10～350g，更优选为100g或200g。
[0035]所述蒸馏处理的设备可为本领域常规的蒸馏设备，所述蒸馏设备一般包括蒸发单元、冷凝单元和收集单元；优选还包括惰性气氛单元。所述惰性气氛单元用于为蒸馏过程提供惰性环境，以保证蒸馏处理中的卤化物熔盐和蒸馏处理结束后的蒸馏产物不会再次被氧含量高的气氛污染；同时，所述惰性气氛单元还可提供将蒸馏处理的设备恢复常压时所需的惰性气体。
[0036]其中，所述蒸发单元可包括蒸发炉体和蒸发容器。所述蒸发容器可置于所述蒸发炉体的炉腔内。所述蒸发容器可为蒸发坩埚。所述蒸发坩埚的尺寸可为本领域常规的尺寸，例如
[0037]所述收集单元可为收集坩埚。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，其包括下述步骤：在真空条件下，对卤化物熔盐进行蒸馏处理，即得蒸馏产物；其中，所述真空条件中，真空度为10
‑5～103Pa；所述蒸馏处理中，蒸馏温度高于冷凝温度至少200℃，所述蒸馏温度为400～1200℃。2.如权利要求1所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，所述卤化物熔盐中的氧含量为500～40000mg/Kg，优选为500～15000mg/Kg，例如1000～15000mg/Kg，再例如1370mg/Kg或者10000mg/Kg。3.如权利要求2所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，所述卤化物为氟化物、氯化物、溴化物和碘化物中的一种或多种，优选为氟化物或氯化物；其中，所述氟化物优选为LiF、NaF、KF和BeF2中的一种或多种；所述氟化物更优选为LiF；或者，所述氟化物更优选为LiF和BeF2；进一步优选为67mol％LiF和33mol％BeF2；或者，所述氟化物更优选为LiF、NaF和KF；进一步优选为46.5mol％LiF、11.5mol％NaF和42mol％KF；其中，所述氯化物优选为LiCl、NaCl、KCl和BeCl2中的一种或多种；所述氯化物更优选为LiCl；或者，所述氯化物更优选为NaCl；或者，所述氯化物更优选为KCl；或者，所述氯化物更优选为LiCl和KCl；或者，所述氯化物更优选为NaCl和KCl。4.如权利要求3所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，当所述卤化物熔盐中包括两种卤化物时，两种卤化物摩尔百分比的比例为任意比例，例如(1～2):1；所述两种卤化物熔盐中的卤原子优选为相同的卤原子；或者，当所述卤化物熔盐中包括三种卤化物时，三种卤化物摩尔百分比的比例为任意比例，例如1：(3～4)：(4～5)；所述三种卤化物熔盐中的卤原子优选为相同的卤原子。5.如权利要求1～4中任一项所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，所述蒸馏产物中的氧含量为560mg/Kg以下，例如100～480mg/Kg，再例如180mg/Kg、190mg/Kg、320mg/Kg、450mg/Kg或者560mg/Kg。6.如权利要求1～5中任一项所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，所述真空度为10
‑2～103Pa，优选为10
‑1～103Pa。7.如权利要求1～6中任一项所述的降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其特征在于，所述蒸馏处理中，蒸馏温度和冷凝温度的温度差为200～500℃；更优选为230℃或300℃；和/或，所述蒸馏温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿俊霞，窦强，付海英，李晴暖，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：