[發明專利]一種熔鹽電解法制備金屬鋯粉的方法

有效

• 申請號: 201410342224.0
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104109884B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 齊牧;崔傳海;李廣明;李杰;任彤;任芝灝;孫秀煥;鞠業亮
• 申請（專利權）人: 中信錦州金屬股份有限公司
• 主分類號: C25C5/04
• 分類號: C25C5/04
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝

技術領域

本發明涉及一種熔鹽電解法制備金屬鋯粉的方法。

背景技術

金屬鋯屬于第五周期ⅣB族元素，由于其提煉和加工困難，被歸為稀有金屬。鋯具有比不銹鋼、鎳基合金及鈦更優異的耐腐蝕性能、力學性能和加工性能，廣泛應用于核工業多個等領域。在冶金領域中，金屬鋯常用做添加劑來獲得特殊性能的合金。鋯與人體的生物相容性較好，也常用作醫療設備和醫療材料。

目前，工業上用熔鹽電解法是生產金屬鋯，主要流程是：將氯化鈉和鋯氟酸鉀熔鹽電解質進行電解后，進行水洗分離，得到金屬鋯。該方法具有工藝簡單，不消耗金屬還原劑，生產成本低，產品純度高的優點。但存在電解過程不能連續進行，使單次電解過程中鋯氟酸鉀利用率低，產生的廢電解質含鋯7%～8%無法再利用，不易處理，長期堆放容易造成環境的污染以及資源的浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、可提高鋯氟酸鉀的利用率、充分利用廢電解質廢棄資源、對環境友好的熔鹽電解法制備金屬鋯粉的方法。

本發明的技術解決方案是：

一種熔鹽電解法制備金屬鋯粉的方法，其具體步驟如下：

a.?原料預處理

將鋯氟酸鉀、氯化鈉、海綿鋯和熔鹽電解制金屬鋯產生的廢電解質分別在60℃～80℃下，烘干24h～30h；

b.混料和電解

按重量份數計，將步驟a中經干燥的10份～12份廢電解質、23份～25份鋯氟酸鉀和55份～56份氯化鈉混合均勻配制混合底料；取2/3混合底料投入電解爐內，電解爐通電加熱使混合底料熔化，加熱電流為2600A～3400A，電壓為18V～32V，待混合底料熔化形成熔池后，加入剩余1/3混合底料，繼續加熱，待混合底料熔化形成熔池后，加入2份海綿鋯，通2000A～3000A直流電進行電解，電壓為10V～20V，在660℃～800℃電解1h～2h，將電解過程中的陰極電解產物取出冷卻；

c.陰極電解產物的處理

將陰極電解產物粉碎至過40目篩網，然后用80℃～100℃熱水和常溫水交替洗滌至料液澄清，用鹽酸浸泡20min～30min后，再用80℃～100℃熱水洗滌3次～5次，烘干，制得電解金屬鋯粉。

所述廢電解質為氯化鈉和鋯氟酸鉀質進行熔鹽電解后產生含鋯7%～8%的廢電解質。

所述海綿鋯為火器海綿鋯。

本發明的化學反應方程式：

陰極反應：Zr⁴⁺＋4e?＝?Zr⁰

陽極反應：Zr^０－4e?＝?Zr^4+???????

2Cl^-－2e?＝?Cl₂↑

本發明的有益效果：

以鋯氟酸鉀、氯化鈉、海綿鋯和廢電解質為電解原料，原料易得，價格低廉，使廢電解質廢棄資源充分別利用，解決了熔鹽電解生產金屬鋯產生的廢電解質堆放容易造成環境的污染；在鋯氟酸鉀、氯化鈉、海綿鋯和廢電解質形成的熔鹽體系內，通過直流電的作用，發生鋯氟酸鉀電解和海綿鋯的精煉提純反應，鋯氟酸鉀和廢電解質中的鋯離子（Zr⁴⁺）在陰極鋼棒表面還原成鋯粉（Zr^０），海綿鋯在陽極被氧化成鋯離子（Zr⁴⁺），進入熔鹽，電解操作容易，同時提高了鋯氟酸鉀的利用率，提高了金屬鋯的總回收率。

具體實施方式

實施例1

a.?原料預處理

將鋯氟酸鉀、氯化鈉、火器海綿鋯和廢電解質分別在60℃下，烘干30h，所述廢電解質為氯化鈉和鋯氟酸鉀質進行熔鹽電解后產生含鋯8%的廢電解質；

b.混料和電解

將步驟a中經干燥的廢電解質100kg、鋯氟酸鉀240kg和氯化鈉560kg混合均勻配制混合底料；取2/3混合底料投入電解爐內，電解爐通電加熱使混合底料熔化，加熱電流為2600A，電壓為32V，待混合底料熔化形成熔池后，加入剩余1/3混合底料，繼續加熱，待混合底料熔化形成熔池后，加入20kg火器海綿鋯，通2000A直流電進行電解，電壓為20V，在660℃電解2h，將電解過程中的陰極電解產物取出冷卻；

c.陰極電解產物的處理

將陰極電解產物粉碎至過40目篩網，然后用80℃～100℃熱水和常溫水交替洗滌至料液澄清，用鹽酸浸泡20min后，再用80℃～100℃熱水洗滌3次，烘干，制得電解金屬鋯粉，金屬鋯的總回收率為68%。

實施例2

a.?原料預處理