分离方法技术

一种用于从包含金属和比该金属更易挥发的组分的工艺材料中回收金属的方法，该方法包括：在一个炉中提供的一个干馏釜中输送该工艺材料，该干馏釜是在足以致使该组分从该工艺材料中升华的真空和温度下运作，由此产生纯化的金属；将已升华的该组分沉积于一个冷表面上；将纯化的金属从该干馏釜中移出；并且将沉积的组分从该冷表面上移出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于纯化特定金属的方法和一种进行该方法的反应器。本专利技术还涉及一种通过本专利技术的方法纯化的金属。存在多种不同的方法论来生产金属，例如，钛、铪、锆及其类似物。不变的是，所生产的金属的形式要求进一步的处理来隔离/纯化该金属。例如，并且概括地说，一种生产方法包括用一种合适的还原剂来化学还原该金属的一种盐。这样产生一种还原产物(在下文中称作“工艺材料”)，其典型地包含该金属的元素形式，该还原剂盐对应的盐以及，可能的过量的还原剂。然后必要的是分离/隔离该金属的元素形式。在商业规模上，这倾向于通过分批操作的真空蒸馏来进行，可能花费几天时间。可取的是提供一种新方法，该方法允许从一种包含该金属和比金属更易挥发的种类的工艺材料中回收金属。特别希望的是提供一种方法，该方法能使这些工艺材料中的金属在一个连续的基础上回收。因此，本专利技术提供一种方法，用于从包含该金属和比该金属更易挥发的组分的一种工艺材料中回收金属的方法，该方法包括在一个炉中提供的一个干馏釜中输送进该工艺材料，该干馏釜是在足以致使该组分从该工艺材料中升华的真空和温度下运作，由此产生纯化的金属；将已升华的该组分沉积于一个冷表面上；将纯化的金属从该干馏釜中移出；并且将沉积的组分从该冷表面上移出。在这里术语“干馏釜(retort)”意指依照本专利技术的原则所要求的一个或多个相关的相转变发生在其中的一个容器或腔室。有利的是，本专利技术的方法可以在一种连续的基础上运行，使“新鲜的”工艺材料被连续地供应给该干馏釜(以及该炉)而使纯化的金属以及沉积的一种或多种易挥发的组分被连续地移出。本专利技术的方法是在所要求的配备有多种相互连接的组件的一个单件设备/反应器中进行的。这意味着例如工艺材料被供应入该反应器，而金属与沉积组分被移出该反应器。这还意味着所述必要的升华与沉积转换发生于该同一个反应器功能性设计的组件中。本专利技术的中心是该工艺材料中的一种或多种挥发性的组分在同一个(单个)反应器内的升华与沉积。在此，术语“一种或多种挥发性的组分”意指由于生成工艺材料的反应而存在于该工艺材料中的一种或多种较低沸点的种类。该一种或多种挥发性组分的性质明显地取决于该工艺材料是如何生产的。考虑到在此描述的、本专利技术所基于的原理，可以认为本专利技术的方法具有从广泛范围的反应和/或污染的工艺材料中回收金属的可应用性。即便如此，本专利技术具有特定的可应用性从包含金属和另一种金属的一种或多种易挥发盐的工艺材料中回收金属。因此，本专利技术可以应用于从一种工艺材料中回收金属，该工艺材料是由该金属的一种盐与一种还原剂反应产生的。在这种情况下，该一种或多种易挥发的组分是用于该还原反应中的还原剂的盐以及可能的还原剂(如果在该还原反应中还原剂使用过量的话)。在此使用的术语“金属”可能指一种或多种元素金属，一种或多种金属合金，或一种或多种元素金属与一种或多种合金的组合。该工艺材料中存在的金属的性质可能不同，这取决于生产该工艺材料的反应和包含的反应物。在一个实施方案中，该工艺材料包含一种单一的元素金属或金属合金与一种或多种易挥发的组分的组合。在更复杂的工艺材料中可能存在大量的金属和/或金属合金而且在这种情况下，在本专利技术的方法后可能需要实行进一步的工艺步序，以便隔离特定的一种或多种有价值的金属/金属合金，如果这是所希望的话。不同的工艺材料(而且可能是同一种工艺材料的不同批次)中存在的挥发物的性质是不同的，因此不可能在本专利技术方法的一个单次应用中移出挥发物至所希望的程度。因此本专利技术的方法可能需要被应用许多次才能实现从一种工艺材料中连续地移出挥发物。本专利技术的方法可以直接从发生前提反应(以生成包含金属的工艺材料)的一个上游反应器中接受工艺材料。可替代地，本专利技术的方法可以作为一个单独的方法运行。在任何一种情况下，本专利技术的方法都可以按一种连续的方式运行。用于本专利技术的工艺材料必须是微粒形式而且其颗粒大小可能影响实行该方法的效率。颗粒大小会影响该工艺材料的可流动性和运送其进入该干馏釜并穿过该炉(的热区)的容易程度。颗粒大小还会影响一种或多种易挥发的组分从该工艺材料中释放的程度和速度。因此颗粒大小可以是优化的，而且这可能涉及该工艺材料颗粒大小的调整，比如在用于本专利技术前通过碎化。随着颗粒大小的变化，在热区内的停留时间也可能不同。优选地，本专利技术的方法是在以下温度和压力的条件下并且在选定的含金属的多种工艺材料上实现的，即它们致使一种或多种易挥发的组分在该升华步骤中发生升华。一种元素或化合物的升华是从固相到气相的转换，而没有中间的液态阶段。升华是发生在压力低于而温度高于三相点(一种物质的三相点是指该物质的三相，在这里指气体、液体以及固体在热力学平衡条件下共存的温度和压力)的一种吸热的相变。在大气压条件下，大多数的化合物在不同的温度下具有三种不同的状态。在这些情况下，从固态到气态的转换要求一种中间液态。升华的反转工艺被称为沉积。使用一种升华工艺的优点在于涉及的较低温度，该温度允许使用更多的标准构造物质。通常升华工艺是由蒸汽压差驱使的，而且更高的温度产生更高的蒸汽压。在低压极限(低于三相点)条件下运行该方法仍维持了 一个蒸汽压差但是在一个较低的温度。使用本方法通过升华分离不同的种类，要求的温度条件变化至高于三相点的温度，而压力条件变化至低于三相点的压力。例如，要引起氯化钠(NaCl)的升华，要求温度高于800° C而且压力小于O. 05kPa。本领域普通技术人员能够选择适合的运行状态来如所预期地实现本专利技术。可能的是蒸馏可以在本专利技术中发挥作用，尽管由于可能的沾污问题，它有时候会出现有液体种类存在的问题。易挥发性的种类从该工艺材料中升华后与一个冷表面接触，沉积于其上。在此上下文中，术语“冷”意指在主导压力条件下，该表面处在一个会导致挥发物沉积的温度下。沉积在其上发生的该表面可以是主动冷却的，但这不是强制性的。该表面可以仅凭借其在该反应器的位置就足够冷。该表面可以采取任何形式但优选地是具有一个高的表面积因为这样会产生增加的沉积。随着本专利技术的方法的进行，该冷表面可能被沉积物质涂覆而且可能有必要从该表面移出这些物质，来维持沉积效率。因此，该表面在本专利技术方法的实施过程中可以被清洁/刮擦。本专利技术的一个重要方面是，该工艺材料被输送进入并穿过热区的方式。在一个优选的实施方案中用一个干馏釜实现，用一个螺杆将工艺材料传送穿过该干馏釜。在本专利技术的上下文中，这个螺杆指的是“升华螺杆”而且该干馏釜指的是“升华釜”。工艺材料通过升华釜的一个适合的进入端口供应到该升华螺杆的表面上。在实践中，考虑到该方法的工作特性，供应到该螺杆的工艺材料是计量供应的。典型地，工艺材料是在该反应器热区外的一个区域被运送到升华螺杆的。热区是温度足够高以使挥发物发生升华的区域。在实践中，这是在该反应器的炉部件内。升华釜内升华螺杆的旋转将工艺材料输送进该反应器的热区。在实践中，随着工艺材料沿着升华釜被输送，该工艺材料会遇到不断升高的温度，而且这将导致挥发物的逐渐升华。沿着升华釜输送产品所需要的速度基于以下因素会有所不同原料的形态、遇到的温度梯度、在该反应器中发生升华的区域长度、升华螺杆上工艺材料的负载(这进而会被螺杆尺寸和特性影响)，诸如此类。可以采用一个非稳定的螺杆速度或一个螺杆方向反转来改善产品的运输。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·克里斯，安德里亚斯·蒙奇，贾斯伯·科萨，马修·理查兹，大卫·弗里曼，
申请(专利权)人：联邦科学与工业研究组织，
类型：
国别省市：