[發明專利]一種爐氣凈化裝置

在審

• 申請號: 201810852038.X
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN108970260A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 賈文成;胡國靜
• 申請（專利權）人: 東營騏豐鈦業科技有限公司;北京寶泰豐金屬研究所
• 主分類號: B01D46/00
• 分類號: B01D46/00;B01D50/00;B01D53/18;C25C3/26;C25C7/06
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本發明提供了一種爐氣凈化裝置，采用高純鈦鋯合金作為吸氣材料，提供了高效的吸氣凈化能力。鋯鈦合金是一種高活性，吸氣效率很高的吸氣材料。本發明通過精確控制吸氣材料工作溫度，充分發揮了吸氣材料最佳效果。采用外置真空鼓風裝置，實現了電化學反應器氣氛強制對流，使吸氣材料與電化學反應器內氣氛充分接觸，從而保障了最佳吸氣效果。通過粉塵過濾裝置，將爐氣粉塵充分過濾，避免吸氣材料被粉塵“毒化”失去活性，從而實現吸氣材料長時間保持高活性、高吸氣能力。

技術領域

本發明應用于電解提純核級高純鋯領域，具體涉及一種核級高純鋯電化學反應器爐氣凈化方法與裝置。

背景技術

鋯及其合金材料具有獨特的耐高溫、抗腐蝕、熱中子吸收截面小等性能，在原子能工業中，鋯合金用作反應堆包殼和結構材料。在航空、航天、能源、化工、冶金、電子、輕工、機械、醫療等領域鋯金屬及其合金材料也得到廣泛的應用。在世界主要的鋯鉿生產國家，鋯鉿的產業化發展都是與核工業緊密聯系在一起的。

鋯與鉿天然共生，同屬化學元素周期表中的第IVB族元素，有著相似的外層電子結構，又由于鉿緊接在鑭系元素之后，受鑭系收縮的影響很大，使得鋯、鉿的原子半徑、離子半徑和結構等都十分相近，導致它們的化學性質也極其相似，成為元素周期表中最難分離的元素對之一。自然鋯資源中通常鉿的質量分數1.5％～3％。原子能級海綿鋯對雜質元素含量有很高的要求，尤其是鉿元素，核級鋯要求鉿含量＜100ppm。

傳統的鎂熱還原法很難生產滿足核能源要求的海綿鋯，而電解法具有產量大、可連續化、環保、純度高等優點，可應用于核級海綿鋯生產制備。鋯在高溫下，具有很高的化學活性，很容易與O₂、N₂、CO₂、H₂、H₂O反應，進而降低電解鋯純度。

生產核級鋯的電化學反應器內通常充滿惰性氣體，以防止電解產物氧化，但是在加料、出料、換電極過程中不可避免地打開真空槽體，有少量爐氣進入密閉槽內，一方面爐氣與電解鋯發生反應，另一方面爐氣氧化腐蝕電化學反應器壁，形成含鐵氧化物進入熔鹽，污染電解產物。電解高純鋯工藝通常采用氟化鈉、氟化鉀、氟化鋰、氯化鈉、氯化鉀等堿金屬鹵化物熔鹽作為電解質，在高溫下，部分電解質揮發形成蒸汽，進而冷凝形成粉塵，附著在水冷壁上。鹵化物對不銹鋼材質有一定腐蝕性，大量電解質粉末凝結于槽壁，容易脫落至坩堝，由腐蝕產生的含鐵化合物隨電解質粉末一同進入坩堝，造成高純鋯中鐵元素升高，影響產品質量。因此，在電化學反應器運行過程中有效地去除槽內爐氣雜質和電解質粉塵至關重要。

目前的技術是使用普通海綿鈦作為吸氣材料的凈化裝置，在電解反應過程中，凈化裝置吸附電化學反應器中的爐氣雜質(如氧氣、氮氣或水蒸汽等)。上述技術方案將海綿鈦直接放置于電化學反應器內部，具體放置于電極上方。普通海綿鈦由于雜質含量較高，吸氣能力有限，無法長時間持續高活性。海綿鈦的活性與其溫度成正比，只有在較高溫度下，海綿鈦才展現出較高活性。中海綿鈦吸氣材料溫度較低，因此活性較差。

吸氣材料在氣體流動不充分的環境下，與氣體接觸機會相對較少，因此上述技術方案吸氣材料吸氣效果受到限制。本發明經過大量實驗研究發現吸氣材料活性受爐氣中粉塵影響明顯，當爐氣中粉塵較多時，吸氣材料表面附著一層電解質，減少吸氣材料與雜質氣體接觸面積，從而嚴重降低了吸氣材料活性。上述技術方案中將海綿鈦直接放置于電極上方，電解質蒸汽極易冷凝在吸氣材料表面，吸氣材料活性降低，甚至完全喪失活性。

為了克服電化學反應器內凈化裝置凈化效率低、活性時間短、無法過濾爐氣粉塵等問題，本發明提供了一種高活性高效率的吸氣材料，同時提供了一種可連續化，可更換吸氣材料，高效清除爐氣內殘留雜質氣體和電解質揮發粉塵的凈化裝置。

發明內容

為了克服前述問題，本發明的目的在于提供一種爐氣凈化裝置。