置换工艺制造技术

本申请涉及金属钠渣提纯处理技术领域，特别涉及一种置换工艺

【技术实现步骤摘要】
置换工艺、钠渣提纯分离金属钠的方法及复盐


[0001]本申请涉及金属钠渣提纯处理
，特别涉及一种置换工艺
、
钠渣提纯分离金属钠的方法及复盐
。

技术介绍

[0002]在传统化石能源面临枯竭的当下，具有良好导电性导热性，对应电池能量密度高的金属钠得到了化工领域的青睐
。
目前，制备金属钠的主流方法为东斯法，生产工艺为将氯化钠
、
氯化钙
、
氯化钡按比例混合形成三元电解质降低混合盐熔点后进行电解生成金属钠和氯气
。
然而，由于钙的分解电位和钠较为接近，因此经过上述步骤，在阴极处往往有少量金属钙伴生，其与液钠结合后得到钠渣，造成电解体系内氯化钙量不断消耗
。
[0003]随着精钠提纯工艺的改进，目前钠渣生成量为金属钠产量的
1.5
‑3％，钠渣中含有高达
60
‑
85
％的金属钠成分，并含有
15
‑
40
％的金属钙组分
。
由于钠渣中高金属钠组分含量，如何安全处置回收钠渣是金属钠工业的难题
。
金属钙的活性强于金属钠，因此在特定的条件下，采用氯化钠作为置换反应物可将钠渣中的钙组分置换出来，从而实现钠渣中钠渣组分的分离与回收
。
然而氯化钠的熔点高达
801℃
，目前现有的钠渣处理方法为了实现钠的回收需要大批量使用有机溶剂或使用较高热压，危险性高，极大地增大了处理成本，不符合原子经济法的理念
。
因此开发一种危险性小，经济成本低的钠渣提纯分离金属钠的方法是金属钠制备行业亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本申请公开了一种置换工艺
、
钠渣提纯分离金属钠的方法及复盐，以解决现有的钠渣处理方法需要消耗大量能源且危险性较高的问题
。
[0005]为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供一种用于钠渣提纯分离金属钠的方法的置换工艺，该置换工艺包括如下步骤：将氯化钠和至少一种金属化合物混合得到混合物，将部分混合物经过初步熔融得到熔融物；将熔融物
、
剩余混合物
、
以及第一钠渣混合，第一钠渣包括金属
B
，金属
B
的金属活动性大于钠，以使金属
B
和氯化钠发生置换反应，经过分离得到第二钠渣
、
以及含有
BCl
X
和
NaCl
的复盐；其中，
X
选自
1、2
或者3，金属化合物包括金属氯化物或者金属氟化物
。
[0007]进一步地，初步熔融的温度为
300
‑
800℃
，用于初步熔融的混合物与全部混合物的质量比为
10
％
‑
40
％
。
[0008]进一步地，混合物和第一钠渣的重量比为
(5
‑
30):1。
[0009]进一步地，置换反应的温度为
300
‑
750℃
，时间为3‑
12h。
[0010]进一步地，金属氯化物包括氯化钡
、
氯化锶
、
氯化锆
、
氯化镁
、
氟化钠，金属氟化物包括氟化钡
、
氟化锶
。
[0011]第二方面，本申请提供一种钠渣提纯分离金属钠的方法，该钠渣提纯分离金属钠
的方法包括制备第一钠渣：在保护气氛下，对待回收的液态钠渣进行第一离心处理，以得到第一钠渣和金属钠；采用第一方面的置换工艺对第一钠渣进行置换反应
。
[0012]进一步地，还包括对第二钠渣进行第二离心处理得到金属钠和第三钠渣，第三钠渣回收后用于置换反应中
。
[0013]进一步地，第一离心处理的离心因数为
2000
‑
5000xg
，离心时间为1‑
20min
，温度为
90
‑
300℃
；第二离心处理的离心因数为
2000
‑
5000xg
，离心时间为1‑
20min
，温度为
90
‑
200℃。
[0014]进一步地，混合物包括氯化钠
、
氯化锶和氯化钡，且氯化钠
、
氯化锶和氯化钡的重量比为
(20
‑
70):(16
‑
45):(5
‑
60)。
[0015]进一步地，氯化钠的还原电位与金属化合物的还原电位的差值大于等于
0.3V。
[0016]第三方面，本申请提供一种复盐，该复盐采用第一方面的置换工艺得到
。
[0017]采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：
[0018]本申请提供的用于钠渣提纯分离金属钠的方法的置换工艺，其中，通过将氯化钠和至少一种金属化合物混合得到混合物，从而降低置换反应的熔点，此外，先将部分混合物初步熔融得到熔融物，随后将熔融物
、
剩余混合物
、
第一钠渣混合，通过浸润作用，剩余混合物熔融，以使混合物的熔化速率大幅度提升的前提下，减少熔融过程所需的能源，推动了反应的进程，使第一钠渣中的金属
B
可以在较低的温度下置换出氯化钠中的钠组分，从而降低了置换反应的能源损耗，与使用有机溶剂或者外加高热压的现有工艺相比，大幅提升了反应的安全可控性
。
附图说明
[0019]图1为本申请中钠渣提纯分离金属钠的方法的流程图
。
具体实施方式
[0020]为了使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部份实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0021]本申请实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用
。
其中，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上
。
[0022]为了实现对钠渣中金属钠的回收，可以采用置换工艺将氯化钠中的钠置换出来，然而，氯化钠的熔点高达
801℃
，需要耗费大量的能源，而且危险性较高
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于钠渣提纯分离金属钠的方法的置换工艺，其特征在于，包括如下步骤：将氯化钠和至少一种金属化合物混合得到混合物，将部分所述混合物经过初步熔融得到熔融物；将所述熔融物
、
剩余所述混合物
、
以及第一钠渣混合，所述第一钠渣包括金属
B
，所述金属
B
的金属活动性大于钠，以使所述金属
B
和所述氯化钠发生置换反应，经过分离得到第二钠渣
、
以及含有
BCl
X
和
NaCl
的复盐；其中，
X
选自
1、2
或者3，所述金属化合物包括金属氯化物或者金属氟化物
。2.
根据权利要求1所述的置换工艺，其特征在于，所述初步熔融的温度为
300
‑
800℃
，用于初步熔融的所述混合物与全部所述混合物的质量比为
10
％
‑
40
％
。3.
根据权利要求1所述的置换工艺，其特征在于，所述混合物和所述第一钠渣的重量比为
(5
‑
30):1。4.
根据权利要求1所述的置换工艺，其特征在于，所述置换反应的温度为
300
‑
750℃
，时间为3‑
12h。5.
根据权利要求1所述的置换工艺，其特征在于，所述金属氯化物包括氯化钡
、
氯化锶
、
氯化锆
、
氯化镁
、
氟化钠，所述金属氟化物包括氟化...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘军青，王柯宇，王秋臣，孙艳芝，陈岩，
申请(专利权)人：内蒙古瑞信化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：