[發明專利]應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法

有效

• 申請號: 202110291733.5
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113072096B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 劉明鋼;閆宏偉;黃雪鋒;田廈;李洋洋;丁杰;魏文麗;張曉紅
• 申請（專利權）人: 劉明鋼;閆宏偉;黃雪鋒;田廈;李洋洋;丁杰
• 主分類號: C01G25/04
• 分類號: C01G25/04;G21C3/54
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、制備ZrF₄^.H₂O粗品；

步驟1.1、將質量濃度為45%-50%的氫氟酸加入聚四氟反應釜中，加熱至65℃-70℃后，在攪拌狀態下，先向氫氟酸中一次性加入x 量的二氧化鋯；其中x=m/2，m為二氧化鋯的總質量；二氧化鋯的總質量與質量濃度為45%-50%氫氟酸的質量比為1:1.8-1:2.2；

步驟1.2、等待反應液沸騰，維持反應溫度在95℃-105℃，持續反應40分鐘到60分鐘；

步驟1.3、再次向反應液中加入剩余的二氧化鋯，維持反應溫度在95℃-105℃，持續反應30分鐘至60分鐘，待反應完全后靜置30分鐘至40分鐘；過濾，收集濾液，即為ZrF₄^.H₂O粗品；

步驟2、制備ZrF₄^.H₂O精品；

將步驟1.3收集的濾液加入另一聚四氟反應釜中，加熱至110℃-120℃，進行濃縮；濃縮出結晶，撈出結晶，趁熱在離心機中液固分離，去除上清液，用去離子水清洗結晶表面的游離酸，獲得ZrF₄^.H₂O精品；

步驟3、制備ZrF₄，并產生副產物ZrOF₂；

將步驟2處理后的ZrF₄^.H₂O精品置入坩堝，并放入真空干燥爐，在350℃-380℃，干燥3-4小時后降溫至室溫，取出結晶，該結晶為ZrF₄與ZrOF₂的混合物；

步驟4、制備無氧ZrF₄；

步驟4.1、將步驟3處理后的結晶置于聚四氟容器中，向其中摻入質量為步驟3處理后結晶質量1.2%-1.5%的NH₄HF₂，混合均勻；之后將混合均勻后的結晶與NH₄HF₂機械粉碎至40-60目，再次裝入坩堝，鋪平，放入真空干燥爐中，通氮氣保護，進行梯度升溫煅燒：

第一梯度：在480-530℃煅燒3-4小時，揮發反應過程中產生的水；

第二梯度：在550-565℃再次煅燒4-5小時，揮發反應過程中產生的NH₄F；

步驟4.2、之后在氮氣保護的狀態下梯度降溫：

第一梯度：每半小時降30℃-35℃，降至300-350℃；

第二梯度：每半小時降50℃-55℃直至室溫，得到氧含量為200-500ppm，純度大于等于99.99%無氧四氟化鋯產品。

2.根據權利要求1所述的應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于：步驟1.1中二氧化鋯的總質量與質量濃度為45%-50%氫氟酸的質量比為1:2.0。

3.根據權利要求1或2所述的應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于：

步驟1.1中反應溫度為65℃；

步驟1.2中反應溫度為100℃，持續反應時間為45分鐘；

步驟1.3中反應溫度為100℃；持續反應時間為40分鐘。

4.根據權利要求3所述的應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于：步驟2中加熱溫度為115℃。

5.根據權利要求4所述的應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于：步驟3中干燥溫度為370℃，干燥時間為3小時。

6.根據權利要求5所述的應用于核裂變能釷基熔鹽堆無氧四氟化鋯的制備方法，其特征在于：步驟4.1中NH₄HF₂的質量為步驟3處理后結晶質量的1.3%。