[發(fā)明專利]氟提取系統(tǒng)和相關工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980159089.3
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN102421699A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 加利·懷德曼
• 申請（專利權）人: 國際同位素公司
• 主分類號: C01B7/20
• 分類號: C01B7/20
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 戴建波

技術領域

本公開內容總體上涉及氟提取系統(tǒng)和相關的工藝。

背景技術

氟是在所有化學元素當中電負性最強的一種化學元素。由于此種特性，氟具有許多獨特的用途。例如，氟已經被用于半導體晶片的等離子體蝕刻，用于生產處理器，存儲器件，和/或其它微電子器件。在另一實施例中，氟的化合物(例如，氟聚合物，氟化鉀，和冰晶石)由于具有非比尋常的低折射指數，已經被用于抗反射涂料和二向色鏡。

氟的工業(yè)生產技術一般包括在氟化鉀(KF)存在下電解氟化氫(HF)。電解所需的氟化氫一般從具有大量氟化鈣的含磷酸鹽礦物質(例如，鈣螢石，CaF₂)中獲取。用硫酸(H₂SO₄)處理后，該含磷酸鹽的礦物質如下釋放氟化氫：

CaF₂+H₂SO₄→2HF+CaSO₄

然而，此種氟生產工藝可以是高能源消耗的，因為需要大量能量進行電解。此外，由于對礦物提取具有恒定的需求，這種工藝還可以具有高運行成本。

氟也可以作為鈾富集工藝的副產品而被獲取。在自然界中，鈾以約99.284％的²³⁸U，約0.711％的²³⁵U，和約0.0058％的²³⁴U存在。²³⁵U能被用作核裂變的燃料，然而其它同位素²³⁸U和²³⁴U則不能。因此，含鈾的礦物質必須先被富集，以具有足夠濃度的²³⁵U來支持核裂變。鈾富集工藝的常規(guī)副產品包括貧鈾六氟化物(²³⁸UF₆/²³⁴UF₆)，其為放射性和有害的化合物，通常存儲代價很大。相應地，利用此種來源的氟進行有效和成本經濟地以工業(yè)規(guī)模生產氟是可以被期許的。

附圖說明

圖1是根據此公開的實施方式的氟提取系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據此公開的實施方式的適用于圖1的氟提取系統(tǒng)的反應貯器。

發(fā)明內容

概述

氟提取系統(tǒng)和相關工藝的各種實施方式被描述如下。術語“氧化劑”通常指能通過與至少一個氟原子結合而被還原的化合物。在某些實施方式中，氧化劑可以為元素形式。例如，氧化劑可以包括元素形式的硅(Si)。在其它實施方式中，氧化劑可以為混合形式。例如，氧化劑可以包括氧化鍺(GeO)，二氧化鍺(GeO₂)，二氧化硅(SiO₂)，三氧化二砷(As₂O₃)，氧化鈦(TiO)，三氧化二硼(B₂O₃)，和/或可以與至少一個氟原子結合的其它化合物。本領域技術人員也能夠理解，此公開可能具有另外的實施方式，并且可以不具有如下參照圖1和2所述的實施方式的一些細節(jié)而實施此公開。

圖1是根據此公開的實施方式的氟提取系統(tǒng)100的示意圖。如圖1所示，氟提取系統(tǒng)100可以包括彼此串聯(lián)的載氣存儲器102，反應器104，和產品分離器106。任選地，氟提取系統(tǒng)100還可以包括氧氣存儲器105，其通過控制閥107被連接至反應器104。盡管圖1僅顯示氟提取系統(tǒng)100的一些部件，在其它實施方式中，氟提取系統(tǒng)100還可以包括閥，啟動器，泵，壓縮機，和/或其它適合的裝置。

反應器104可以包括反應室108，設置在反應室108中的反應貯器110，和至少貼近反應室108的加熱器112。反應室108可以包括與出口116隔開的進口114，以及在進口114和出口116之間的反應器主體118。反應室108可以由基本上為剛性的材料(例如，316L不銹鋼)構造而成，該材料的至少一側被涂覆以鎳，氟聚合物，和/或其它適合的氟耐蝕材料。在此示意的實施方式中，反應器主體118被顯示為具有大致圓柱形的在進口114和出口116之間延伸的形狀。在其它實施方式中，反應器主體118還可以具有其它適合的形狀和結構。