[發明專利]一種含鉻的緩蝕熔鹽及其制備工藝

有效

• 申請號: 201611154385.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106590547B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 趙素芳;汪洋;孫華;張鵬;謝雷東;姚思德
• 申請（專利權）人: 上海聯和日環能源科技有限公司
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12;C23F11/18
• 代理公司: 31283 上海弼興律師事務所
• 代理人: 薛琦<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種含鉻的緩蝕熔鹽及其制備工藝。所述緩蝕熔鹽為氟化物熔鹽和/或氯化物熔鹽，鉻元素占所述緩蝕熔鹽的質量比為100?10000ppm，所述鉻元素至少包括Cr²⁺，還包括Cr和/或Cr³⁺；本發明的制備工藝通過還原劑種類的選擇，在精確調節熔鹽體系中鉻元素的價態的同時避免了因現有固體、液體還原劑在熔鹽中殘留以致影響產品物理化學特性的問題，從而最大程度確保了產品的性能，獲得了對金屬材料腐蝕性較低的緩蝕熔鹽。本發明不必改動傳統設備，具有簡單可行、易于操作、計量可控、效果顯著等優點，且生產成本遠遠低于現有同類含鉻緩蝕熔鹽，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種含鉻的緩蝕熔鹽及其制備工藝。

背景技術

氟化物和氯化物熔鹽是一類新型高溫傳蓄熱介質，在高溫制氫、核反應堆、太陽能熱發電、核燃料后處理和燃料電池等領域，均有廣闊的應用前景；然而它們在高溫下使用時對金屬材料具有較強的腐蝕性，因而限制了其應用的推廣。

本領域技術人員經研究后發現，通過向氟化物或氯化物熔鹽中加入高純度含二價鉻的氟化物或氯化物，可以有效降低氟化物或氯化物熔鹽對金屬材料的腐蝕性；其中，起主要作用的是二價鉻離子，但二價鉻容易被氧化，在自然界不能穩定存在，因而它的氟化物或氯化物價格高昂，添加少量即會對熔鹽總體生產成本產生大幅影響。因此，盡管該方法能夠解決氟化物和氯化物熔鹽對金屬腐蝕性的技術難題，同時帶來的經濟成本難題卻又限制了該方法的推廣應用。

與二價鉻不同，零價鉻和三價鉻在自然界均可穩定存在，價格相對便宜，但三價鉻對金屬材料也具有腐蝕性。根據化學熱力學原理，在一定的氧化劑或還原劑存在的條件下，采用零價或三價的鉻元素的氟化物或氯化物能夠在高溫熔鹽中原位合成二價鉻，而使用還原性足夠強的試劑和/或增大還原劑的量可以使得該反應的平衡向生成二價鉻的方向推移。但是，還原性不夠強的試劑本身對金屬材料也有腐蝕性，因而選擇還原性適度的還原劑很重要；還原劑的量過大，亦會帶來成本等問題。此外，在熔鹽生產過程中，若還原劑分離困難則會殘留在熔鹽中，從而影響熔鹽的粘度、熔點等物理性質，可能帶來新的問題。

發明內容

本發明要解決的是現有技術中通過添加鉻的二價化合物以降低氟化物熔鹽和/或氯化物熔鹽在高溫下對金屬材料腐蝕性時生產成本較高的問題，而提供了一種低成本的含鉻的緩蝕熔鹽及其制備工藝。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題：

本發明提供了一種含鉻的緩蝕熔鹽，所述緩蝕熔鹽為氟化物熔鹽和/或氯化物熔鹽，鉻元素占所述緩蝕熔鹽的質量比為100～10000ppm，所述鉻元素至少包括Cr²⁺，還包括Cr和/或Cr³⁺。

本領域均知，鉻元素在氟化物熔鹽和/或氯化物熔鹽中的溶解度很低，因此在制備含鉻熔鹽時，加料量過高會造成浪費，并且影響產品的物理化學性質，加料量過低又達不到抑制腐蝕的效果；發明人在開發含鉻緩蝕熔鹽的過程中經長時間的研究和實驗才確定了最適宜的鉻元素含量和組成。

本發明中，所述鉻元素為本領域內常規，所述Cr²⁺占所述緩蝕熔鹽的質量比較佳地為50～10000ppm，所述Cr占所述緩蝕熔鹽的質量比較佳地為0～1000ppm，所述Cr³⁺占所述緩蝕熔鹽的質量比較佳地為0～500ppm，所述Cr占所述緩蝕熔鹽的質量比和所述Cr³⁺占所述緩蝕熔鹽的質量比不同時為0。

本發明中，所述氟化物熔鹽為本領域內常規，較佳地為堿金屬氟化物、堿土金屬氟化物、ZrF₄和NaBF₄中的一種或多種熔融形成的熔鹽體系；所述堿金屬氟化物較佳地為LiF、NaF和KF中的一種或多種，所述堿土金屬氟化物較佳地為MgF₂、BaF₂、CaF₂和BeF₂中的一種或多種。