[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)高純氧氯化鋯及聯(lián)產(chǎn)四氯化硅的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510098825.6
• 申請(qǐng)日: 2015-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104817110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭志斌;李宏彬;李毅南;董法強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 郭志斌
• 主分類(lèi)號(hào): C01G25/04
• 分類(lèi)號(hào): C01G25/04;C01B33/107
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

1.一種鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)高純氧氯化鋯及聯(lián)產(chǎn)四氯化硅的方法，其特征在于：采用鋯英砂、還原劑和穩(wěn)定劑，在0.07～0.12m/s的氣速下通入氯氣于氯化爐內(nèi)，以1150～1200℃進(jìn)行沸騰氯化反應(yīng)，生成四氯化鋯、四氯化硅，然后進(jìn)行氣固分離，分離獲得的四氯化鋯固體水解、純化、氧氯化鋯溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、分離即得到高純氧氯化鋯及聯(lián)產(chǎn)物四氯化硅；

所述鋯英砂、還原劑、穩(wěn)定劑和氯氣的質(zhì)量比為0.9～1.1：0.2～0.3：0.3～0.4:2.7～2.8。

2.按權(quán)利要求1所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述氣固分離所獲得氣體,進(jìn)行氣體的氣固分離，再次分離所獲得的四氯化鋯固體純化、氧氯化鋯溶液蒸發(fā)、結(jié)晶，所得晶體用水溶解后，蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、分離即得到高純氧氯化鋯產(chǎn)品，同時(shí)可得到聯(lián)產(chǎn)物四氯化硅。

3.按權(quán)利要求2所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述氣體的氣固分離是首先將尾氣采用旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，使分離后氣體溫度在150～180℃，而后采用旋風(fēng)加布袋式結(jié)構(gòu)的氣固分離器，進(jìn)行分離，使分離后溫度在80～100℃。

4.按權(quán)利要求1所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述氯化反應(yīng)中加入催化劑，催化劑與鋯英砂的質(zhì)量比為0.05～0.1：1；

其中，催化劑為氧化硼或硼酸鹽的氧化物。

5.按權(quán)利要求1所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述穩(wěn)定劑為碳化硅、金屬硅、硅鐵、與氯氣反應(yīng)放熱量大的硅的化合物、二氧化鈦、鈦的氧化物中的一種或幾種；

所述還原劑為煅后石油焦。

6.按權(quán)利要求1所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)高純氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述氯化反應(yīng)后產(chǎn)物在氯化爐內(nèi)冷卻，使氣體冷卻溫度在450～500℃，而后將氣體通入急冷管采用直接噴淋冷卻，使氣體冷卻溫度在430-450℃，冷卻后將氣體通入過(guò)濾器再轉(zhuǎn)入急冷管，采用噴淋冷卻方式使氣體溫度在400℃，冷卻后氣體再進(jìn)入急冷器，采用四氯化硅直接噴淋冷卻，并在急冷器夾套采用循環(huán)水間接冷卻，使氣體溫度在200～240℃，混合氣體在急冷器中冷卻后，使四氯化鋯固體與產(chǎn)物中其它氣體得以分離。

7.按權(quán)利要求6所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)高純氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：

所述氯化反應(yīng)后生成的四氯化鋯、四氯化硅混合氣體在氯化爐的中間冷卻段進(jìn)行第一級(jí)冷卻，一級(jí)冷卻段使用半管式的間接水冷，控制氣體出口溫度在800～1000℃；

一級(jí)冷卻后的四氯化鋯、四氯化硅混合氣體進(jìn)入氯化爐的擴(kuò)大段進(jìn)行第二級(jí)冷卻，氯化爐擴(kuò)大段采用空氣夾套間接冷卻，控制氣體溫度在450～500℃；

在氯化爐內(nèi)進(jìn)行二級(jí)冷卻后的四氯化鋯、四氯化硅混合氣體，出氯化爐出口進(jìn)入第一段急冷管進(jìn)行第三級(jí)冷卻，第一段急冷管中采用四氯化硅液體連續(xù)直接噴淋冷卻，控制氣體冷卻溫度在430-450℃；

冷卻后氣體進(jìn)入過(guò)濾器，通過(guò)過(guò)濾器，再進(jìn)入第二段急冷管進(jìn)行第四級(jí)級(jí)冷卻，二段急冷管采用四氯化硅直接噴淋冷卻，控制氣體溫度在380-400℃；

冷卻后的氣體再進(jìn)入急冷器進(jìn)行第五級(jí)冷卻，在急冷器中采用四氯化硅直接噴淋冷卻，同時(shí)在急冷器夾套采用循環(huán)水間接冷卻，直冷和間冷相結(jié)合進(jìn)行冷卻，使氣體溫度在200～240℃，混合氣體在急冷器中冷卻后，使四氯化鋯固體與產(chǎn)物中其它氣體得以分離。

8.按權(quán)利要求6所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：將上述所得四氯化鋯固體在40～80℃的溫度下、100～120r/min的攪拌速度下水解，至水解液中鋯濃度在90～110g/l，而后過(guò)濾得到純化的精氧氯化鋯溶液，精氧氯化鋯溶液再加入至雙加熱外循環(huán)式料液循環(huán)罐，以料液循環(huán)罐的二次蒸汽作為熱源，利用蒸汽加熱料液進(jìn)行蒸發(fā)，對(duì)氧氯化鋯溶液預(yù)熱，控制蒸氣壓力0.3MPa，真空度在0.02MPa—0.03MPa，蒸發(fā)至二氧化鋯濃度在180～200g/l，轉(zhuǎn)入至結(jié)晶罐，結(jié)晶處理即得到直接結(jié)晶率高達(dá)90％以上的高純度氧氯化鋯晶體。

9.按權(quán)利要求8所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：所述結(jié)晶后過(guò)濾的一次母液可套用。

10.按權(quán)利要求8所述的鋯英砂沸騰氯化法生產(chǎn)氧氯化鋯及四氯化硅的方法，其特征在于：將上述所得四氯化鋯固體與水、蒸發(fā)酸和洗滌液混合，而后水解；其中，四氯化鋯固體與水、蒸發(fā)酸和洗滌液的重量比為0.9-1.00：2.3-2.41：0.7-0.77：1-1.02；

所述蒸發(fā)酸為20(wt)％鹽酸；

所述洗滌液為18(wt)％鹽酸。