[發明專利]一種降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法

有效

• 申請號: 202110055209.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112891973B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 耿俊霞;竇強;付海英;李晴暖
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: B01D3/10
• 分類號: B01D3/10;B01D3/42;C01B9/02;C01B9/04;C01B9/06;C01B9/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;鄒玲

本發明公開了一種降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法。該方法包括下述步驟：在真空條件下，對鹵化物熔鹽進行蒸餾處理；其中，真空條件的真空度為10^?5～10³Pa；蒸餾處理中，蒸餾溫度高于冷凝溫度至少200℃，蒸餾溫度為400～1200℃。本發明中降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法可有效降低鹵化物熔鹽中70％以上的氧含量；處理后的蒸餾產物中氧含量可低至560mg/Kg以下，甚至可低至200mg/Kg以下；且處理效率高，對設備腐蝕性較弱。

技術領域

本發明涉及一種降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法。

背景技術

熔鹽儲能技術可與光熱發電系統結合，滿足電網調峰需要。其中，鹵化物熔鹽具有一定的應用潛力。例如氯化物熔鹽價格便宜，相變潛熱較大；氟化物熔鹽具有高熔點和大的熔融潛熱，且傳熱性能好。但是，鹵化物在生產過程中可能會吸水潮解產生氧，或者在儲存過程中會受到氧的污染，從而使得鹵化物熔鹽中不可避免的含有氧，而氧含量高的鹵化物熔鹽的腐蝕性會明顯增強。

在核能反應堆的研究中，以熔鹽為介質的干法后處理技術具有耐輻照、設備緊湊、低臨界風險、防核擴散和放射性廢物量少等優點，可用于處理反應堆乏燃料，其中的高溫熔鹽電解技術主要以鹵化物熔鹽為介質，將燃料元件于高溫下進行電解處理。電解過程中，若熔鹽介質氧含量過高，則影響電解過程的電解效率，同時堿土裂變產物或稀土裂變產物也會轉化為相應的氧化物或鹵氧化物，無法電解凈化回收。

鹵化物熔鹽體系也可作為熔鹽堆的核燃料載體和冷卻劑，若載體鹽中氧含量過高，則因核燃料裂變產生的部分裂變產物會轉化為低溶解度的含氧化合物，從而在熔鹽堆中發生沉淀，形成定點放熱源和輻射來源，威脅反應堆運行的安全，增加反應堆維護的困難。

因此，有效降低鹵化物熔鹽中的氧含量，更有利于鹵化物熔鹽的應用。

目前，降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法包括H₂-鹵化氫法、電化學方法或蒸騰法。其中，H₂-鹵化氫法雖然可去除熔鹽中的水、氧化物等，但處理時間也較長，同時，在操作過程中，鹵化氫具有一定的危險性，且對設備的腐蝕性較強，特別是在處理氧含量較高的鹵化物熔鹽時，需要花費更長的處理時間，相應地對設備的腐蝕性也更為嚴重；相比于H₂-鹵化氫法，盡管電化學方法可以處理氧含量水平較低的熔鹽，對設備的腐蝕性略有緩解，但其單位時間內的處理量較小，處理效率低；蒸騰法的處理過程較為簡單，雖然可對氧含量較高的鹵化物熔鹽進行處理，但是其在常壓下加熱，耗費時間較長，處理效率較低。

因此，亟需提供一種可有效降低鹵化物熔鹽中氧含量且處理效率高的方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題是針對現有技術中降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法存在對設備腐蝕性較強，處理效率低，特別是對氧含量較高的鹵化物熔鹽進行處理時花費時間較長的問題，而提供了一種降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法。本發明中降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法可有效降低鹵化物熔鹽中的氧含量，處理效率高，且對設備腐蝕性較弱。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種降低鹵化物熔鹽中氧含量的方法，其包括下述步驟：在真空條件下，對鹵化物熔鹽進行蒸餾處理，即得蒸餾產物；

其中，所述真空條件中，真空度為10^-5～10³Pa；所述蒸餾處理中，蒸餾溫度高于冷凝溫度至少200℃，所述蒸餾溫度為400～1200℃。

本發明中，所述鹵化物熔鹽可為熔鹽儲能領域或核能反應堆領域常規使用的鹵化物熔鹽，其中至少包括鹵化物。所述鹵化物熔鹽的來源可為熔鹽電池所用的鹵化物熔鹽、鹵化物熔鹽燃料載體、熔鹽堆所用的鹵化物熔鹽，或者，反應堆乏燃料的干法后處理過程中生成的廢鹽。其中，反應堆乏燃料的干法后處理可為本領域常規，例如高溫電化學處理過程或裂變產物分離過程。