化學(xué)原料的處理的制作方法
【專利摘要】一種含鋯原料的處理方法，包括將包含分解鋯石('DZ')的原料氟化以獲得氟鋯化合物和氟硅化合物。將氟鋯化合物與氟硅化合物分離?？蛇x地，將氟鋯化合物與非氟鹵素、堿金屬非氟鹵化物或堿土金屬非氟鹵化物進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得鋯的非氟鹵化物。在等離子還原階段中，在還原劑的存在下，對(duì)所述氟鋯化合物或者，當(dāng)存在所述鋯的非氟鹵化物時(shí)，對(duì)所述鋯的非氟鹵化物進(jìn)行等離子還原，獲得金屬鋯。
【專利說(shuō)明】化學(xué)原料的處理
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)原料的處理，尤其涉及一種含鋯原料的處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]根據(jù)本發(fā)明，提供一種含鋯原料的處理方法，包括:
[0003]將包含分解鋯石(，DZ’ )的原料氟化以獲得氟鋯化合物和氟硅化合物；
[0004]將氟鋯化合物與氟硅化合物分離；
[0005]可選地,將所述氟鋯化合物與非氟鹵素、堿金屬非氟鹵化物或堿土金屬非氟鹵化物進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得鋯的非氟鹵化物；以及
[0006]在等離子還原階段中，在還原劑的存在下，對(duì)所述氟鋯化合物或者，當(dāng)存在所述鋯的非氟鹵化物時(shí)，對(duì)所述鋯的非氟鹵化物進(jìn)行等離子還原，獲得金屬鋯。
[0007]該原料最初可以為等離子分解鋯石(’roz’)的形式?？商娲?，所述方法可包括對(duì)鋯石進(jìn)行等離子分解以獲得roz。PDZ主要或甚至全部含有ZrO2.SiO2，但也可以含有部分鉿，典型地為HfO2.SiO2的形式。
[0008]所述氟鋯化合物可以為不含氧的化合物，例如氟化鋯，或者其可以為含氧化合物，例如氟氧化鋯，或者這 些化合物的混合物。
[0009]所述原料的氟化可包括將所述PDZ與具有化學(xué)式為NH4F.xHF的酸式氟化銨進(jìn)行反應(yīng)，其中l(wèi)〈x ( 5。
[0010]可替代地，所述原料的氟化可包括將所述PDZ與氟化氫銨NH4F.HF進(jìn)行反應(yīng)。從而該反應(yīng)可根據(jù)反應(yīng)(I)進(jìn)行:
[0011 ] ZrO2.Si02+8NH4F.HF — (NH4) 3ZrF7+ (NH4) 2SiF6+3NH4F+4H20......(I)
[0012]其中，(NH4)3ZrF7,(NH4)2SiF6，3NH4F 和 4H20 構(gòu)成反應(yīng)產(chǎn)物混合物。
[0013]當(dāng)所述PDZ包含鉿時(shí)，就Hf而言將發(fā)生類似的反應(yīng)，典型地為HfO2.SiO2的形式。
[0014]所述氟鋯化合物((NH4)3ZrF7)與所述氟硅化合物((NH4)2SiF6)的分離可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):加熱所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物到足夠高的溫度，使得(NH4)2SiF6, NH4F和H2O作為氣體產(chǎn)物組分揮發(fā)，而(NH4)3ZrF7作為固體組分留下；然后進(jìn)一步加熱所述固體組分，使得(NH4) 3ZrF7根據(jù)反應(yīng)(2 )進(jìn)行分解:
[0015](NH4) 3ZrF7 — ZrF4+3NH4F..............................(2)
[0016]并且將ZrF4與NH4F分離。
[0017](NH4)2SiF6揮發(fā)的溫度為280°C左右，從而允許其隨NH4F和H2O —同作為氣體產(chǎn)物揮發(fā)。然后(NH4)2SiFjg據(jù)反應(yīng)(3)可以被分解生成四氟化硅(SiF4)或其它的硅化合物和氟化銨(NH4F):
[0018](NH4)2SiF6 — SiF4+2NH4F..............................(3)
[0019]如果需要，產(chǎn)物氟化銨(NH4F)可以被回收用于反應(yīng)(I)中。
[0020](NH4) 3ZrF7 在大約 300°C 以上分解。
[0021 ] 用氟化氫銨處理PDZ可參照PCT/IB2010/053448，其通過(guò)引用結(jié)合在本文中。[0022]用酸式氟化銨處理PDZ可參照PCT/IB2010/054067，其通過(guò)引用結(jié)合在本文中。
[0023]應(yīng)了解，當(dāng)所述PDZ含有鉿時(shí)，PDZ與氟化氫銨或酸式氟化銨反應(yīng)時(shí)也會(huì)生成鉿的氟化物，例如，四氟化鉿。
[0024]則該方法可包括，當(dāng)四氟化鋯(ZrF4)和四氟化鉿(HfF4)均生成時(shí)，將四氟化鋯與四氟化鉿分離。例如，如果需要典型地具有鉿含量少于IOOppm的核級(jí)鋯金屬，即鉿貧化鋯金屬，作為最終產(chǎn)物時(shí)，則需要這種分離。
[0025]這種分離可通過(guò)升華、選擇性的沉淀和結(jié)晶、液/液萃取、蒸發(fā)滲透萃取(evaporative pertraction)、蒸懼或類似方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0026]可以與氟鋯化合物反應(yīng)的非氟鹵素可以，至少在理論上，為除了氟之外的任何鹵素，即氯、溴或碘；然而，優(yōu)選氯。類似的，當(dāng)所述氟鋯化合物與堿金屬非氟鹵化物或堿土金屬非氟鹵化物進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，鹵化物中的鹵素可以為除了氟之外的任何鹵素，即氯、溴或碘；然而，優(yōu)選氯。例如，可使用堿土金屬非氟鹵化物，其從而可以為氯化鎂，MgCl2。
[0027]當(dāng)實(shí)施四氟化鋯(ZrF4)與堿土金屬非氟鹵化物的反應(yīng)時(shí)，可在高溫階段實(shí)現(xiàn)，例如在電弧中。當(dāng)所述堿土金屬非氟鹵化物為MgCl2時(shí)，該反應(yīng)按反應(yīng)(4)進(jìn)行:
[0028]ZrF4+2MgCl2 — ZrCl4+2MgF2..............................(4)
[0029]據(jù)發(fā)現(xiàn)，四氟化鋯(ZrF4)向四氯化鋯(ZrCl4)的轉(zhuǎn)化降低了用以生成粉末狀金屬鋯的等離子還原的反應(yīng)溫度。 [0030]還原劑可以為選自Mg、Ca和Zn組成的群組中的金屬?？商娲兀€原劑可以為選自H2和NH3組成的群組中的還原性氣體。
[0031]在還原過(guò)程中，形成金屬鋯和等當(dāng)量的還原劑鹵化物，如氯化物，的混合物。
[0032]將所述氟鋯化合物或者，當(dāng)存在所述鋯的非氟鹵化物時(shí)，使所述鋯的非氟鹵化物等離子還原可以在等離子反應(yīng)器中實(shí)施。所述等離子反應(yīng)器可提供非轉(zhuǎn)移弧等離子用于實(shí)施所述等離子還原。優(yōu)選地，所述等離子反應(yīng)器為軸流反應(yīng)器，典型地，具有單個(gè)軸向安裝的焰炬(torch)。等離子體可以隨等離子氣體或者等離子氣體的混合物產(chǎn)生，例如，氬氣、氮?dú)夂秃?。?dāng)從所述反應(yīng)器中移出時(shí)，在所述等離子反應(yīng)器中產(chǎn)生的金屬鋯例如可以為粉末金屬的形式。
[0033]初始原料可以從單一原料源或者從多個(gè)原料源中獲得。當(dāng)該原料從不同原料源獲得時(shí)，該原料或者可以沿各自的原料進(jìn)料線分別引入所述反應(yīng)器中，或者作為原料混合物沿單一的原料進(jìn)料線引入。
[0034]次級(jí)原料，即所述氟鋯化合物或所述鋯的非氟鹵化物，可在等離子焰上方、直接進(jìn)入等離子焰或在等離子焰下方被引入等離子反應(yīng)器。因此，除其它作用外，等離子還用于將所述次級(jí)原料加熱至還原反應(yīng)可以發(fā)生的溫度。
[0035]所述等離子還原優(yōu)選在連續(xù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。然而，所述等離子還原預(yù)期也可以在批式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，本發(fā)明所述方法是連續(xù)的方法。
[0036]用于等離子還原階段的原料，即所述次級(jí)原料，因此包括四氟化鋯(ZrF4)或四氯化鋯(ZrCl4)。另外，該原料可以包括部分四氟化鉿(HfF4)或四氯化鉿(HfCl4)。通?？梢允沁@樣的情況，例如(i)如果所述次級(jí)原料包括含有鉿(Hf)作為雜質(zhì)的四氟化鋯(ZrF4)或四氯化鋯(ZrCl4),這與初始的主要礦物原料有關(guān)，或者(ii)如果所述次級(jí)原料包括四氯化鋯，其中的鉿成分已經(jīng)被還原。[0037]當(dāng)所述次級(jí)原料包括四氟化鋯并且還原劑是鎂時(shí)，等離子還原反應(yīng)將根據(jù)反應(yīng)(5 )進(jìn)行:
[0038]ZrF4+2Mg — Zr+2MgF2............................(5)
[0039]當(dāng)所述次級(jí)原料包括四氯化鋯并且還原劑是鎂時(shí)，等離子還原反應(yīng)將根據(jù)反應(yīng)
(6)進(jìn)行:
[0040]ZrCl4+2Mg — Zr+2MgCl2...........................(6)
[0041]當(dāng)所述次級(jí)原料包括四氟化鉿并且還原劑是鎂時(shí)，等離子還原反應(yīng)將根據(jù)反應(yīng)
(7)進(jìn)行:
[0042]HfF4+2Mg — Hf+2MgF2...........................(7)
[0043]當(dāng)所述次級(jí)原料包括四氯化鉿并且還原劑是鎂時(shí)，等離子還原反應(yīng)將根據(jù)反應(yīng)(8 )進(jìn)行: [0044]HfCl4+2Mg — Hf+2MgCl2........................(8)
[0045]當(dāng)還原劑是氫氣時(shí)，等離子還原反應(yīng)將根據(jù)反應(yīng)(9)進(jìn)行:
[0046]ZrCl4+2H2 — Zr+4HC1..............................(9)
[0047]還原劑，即例如1%、0&、211、!12或順3，通常會(huì)以化學(xué)計(jì)量使用，但是也可以以超過(guò)或少于化學(xué)計(jì)量的量使用。
[0048]在等離子還原階段，生成包括粉末金屬形式的鋯和還原劑鹵化物的產(chǎn)物組分。然后可以將所述產(chǎn)物組分經(jīng)高溫分離階段處理，生成作為副產(chǎn)物的還原劑鹵化物，以及作為有用的最終產(chǎn)物的純化金屬海綿形式的鋯。
[0049]本發(fā)明所述方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)為:當(dāng)使用氟氫化氨或酸式氟化銨將PDZ轉(zhuǎn)化為四氟化鋯時(shí)，該方法為“干式”的，即獲得無(wú)水四氟化鋯。通常干式方法比濕式方法產(chǎn)生的廢產(chǎn)物少。
[0050]本發(fā)明所述方法的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)為:全部或至少部分的還原劑鹵化物，即MgF2或MgCl2，已經(jīng)在相同階段中在等離子反應(yīng)器中揮發(fā)了，從而消除或減少后續(xù)的純化和分離過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0051]參照說(shuō)明書所附的框圖，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，該框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的含鋯和鉿的原料的處理方法。
[0052]附圖中，參考標(biāo)記10通常表示根據(jù)本發(fā)明的含鋯和鉿的原料的處理方法。
[0053]所述方法10包括等離子分解階段12，鋯石進(jìn)料線14通向階段12。
[0054]PDZ傳輸線從所述階段12通向反應(yīng)階段18。氟化氫銨進(jìn)料線20通向階段18，同時(shí)廢氣回收線22從階段18引出。
[0055]四氟化鋯(ZrF4)和四氟化鉿(HfF4)回收線24從階段18通向ZrF4/HfF4分離階段26。HfF4產(chǎn)物回收線28從階段26引出。
[0056]ZrF4線30從階段26通向轉(zhuǎn)化階段32。可選的ZrF4產(chǎn)物回收線34從線30引出。
[0057]氯化鎂(MgCl2)進(jìn)料線36通向階段32，同時(shí)氟化鎂(MgF2)回收線38從階段32引出。
[0058]四氯化鋯(ZrCl4)回收線40從階段32引出。[0059]線40通向包括連續(xù)的等離子還原反應(yīng)器的等離子還原階段42。鎂(Mg)添加線44通向階段42。
[0060]在所述等離子還原反應(yīng)器中，單一的或多重的非轉(zhuǎn)移弧等離子焰炬安裝在水冷噴射器墊塊上，在此處反應(yīng)物通過(guò)兩個(gè)正相對(duì)的進(jìn)料孔被引入到等離子尾焰。所述噴射器墊塊被安裝在水冷反應(yīng)器的軸線上，該水冷反應(yīng)器的下部作為收集產(chǎn)物(金屬鋯)的產(chǎn)物接收罐。
[0061]典型地，所述等離子反應(yīng)器具有傾斜的廢氣出口，等離子氣體、蒸汽和夾帶的顆粒在此處提取，在熱交換器中冷卻，且固體在旋風(fēng)過(guò)濾裝置中收集。該反應(yīng)器具有線性(軸向)流動(dòng)幾何特性。
[0062]產(chǎn)物回收線46從階段42引出通向高溫分離階段48。純化的海綿鋯產(chǎn)物回收線50和Mg/MgCl2回收線52 —樣從階段48引出。
[0063]在使用中，將鋯石(ZrSiO4)送入等離子分解階段12。通過(guò)等離子分解，其根據(jù)反應(yīng)(10)轉(zhuǎn)化為 PDZ, Bp ZrO2.SiO2:
[0064]ZrSiO4 — ZrO2.SiO2..............................................................(10)
[0065]通常，鋯石還會(huì)含有部分HfSiO4B式的鉿，其從而會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镠fO2.Si02。因此，在等離子反應(yīng)器階段12生成的PDZ均含有ZrO2.SiO2和HfO2.SiO2, 一般寫作Zr (Hf) O2.Si02。由于其較高的化學(xué)反 應(yīng)性(與鋯石相比)，PDZ是一種有益的進(jìn)料，尤其對(duì)于氟化化學(xué)物。此外，當(dāng)用于F1DZ的生成時(shí),錯(cuò)石無(wú)需預(yù)研磨。
[0066]在階段12生成的PDZ沿著線16進(jìn)入反應(yīng)階段18，在反應(yīng)階段18根據(jù)上文所述的反應(yīng)(6)被轉(zhuǎn)化為Zr和Si類物質(zhì)。應(yīng)了解，由于所述PDZ還可能含有HfO2.SiO2,與反應(yīng)
(I)的Zr類物質(zhì)類似，Hf類物質(zhì)也會(huì)形成。
[0067]Zr/Hf類物質(zhì)與Si類物質(zhì)的分離通過(guò)加熱反應(yīng)階段18形成的產(chǎn)物來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，Si類物質(zhì)((NH4)2SiF6)在280°C左右揮發(fā)，并作為廢氣產(chǎn)物連同根據(jù)反應(yīng)(I)形成的氟化銨(NH4F)和水沿線22回收。
[0068]然后，在450°C左右，鋯類物質(zhì)根據(jù)反應(yīng)(2)分解生成無(wú)水ZrF4 (對(duì)于鉿類物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，獲得無(wú)水HfF4 )。
[0069]所述ZrF4AlfF4產(chǎn)物從階段18沿線24回收，并進(jìn)入分離階段26。
[0070]沿線22從階段18回收的廢氣可被進(jìn)一步處理，例如(NH4)2SiF6可以分解生成SiF4和氟化銨NH4F,其可以被回收至階段18。SiF4本身是一種用于電子工業(yè)的可售產(chǎn)品?？商娲?，它可以根據(jù)反應(yīng)(11)用于制備氣相SiO2 (火成二氧化硅):
[0071]SiF4+2H20 — Si02+4HF................................................(11
)
[0072]根據(jù)反應(yīng)(11)生成的HF可被回收再生。
[0073]應(yīng)了解，如果需要可省掉階段26，例如，如果混合產(chǎn)物中包含粉末金屬形式的鋯和鉿是可以接受的話。然而，如果需要核級(jí)鋯金屬作為最終產(chǎn)物，那么階段26必須存在。將ZrF4與HfF4分離可通過(guò)升華、選擇性沉淀和結(jié)晶、液/液萃取、滲透萃取或蒸餾的方法在階段26實(shí)現(xiàn)。
[0074]HfF4產(chǎn)物沿線28從階段26回收，并可被進(jìn)一步處理，例如，通過(guò)使用類似于等離子還原階段42的等離子還原階段，以獲得Hf金屬。
[0075]沿線30從階段26回收的部分ZrF4可被作為沿線34回收用于光學(xué)工業(yè)的產(chǎn)物，例如用于生產(chǎn)專業(yè)鏡頭、覆蓋于鏡頭上的薄膜、光纖。然而，即使不是全部，大部分在階段26生成的無(wú)水ZrF4進(jìn)入轉(zhuǎn)化階段32，在此處通過(guò)與MgCl2反應(yīng)被轉(zhuǎn)化為ZrCl4。將ZrF4轉(zhuǎn)化為ZrCl4是因?yàn)檫@便于后續(xù)的等離子還原生成粉末金屬，還能促進(jìn)后續(xù)的階段48中生成的粉末金屬的純化。階段32中的反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)(4)進(jìn)行。
[0076]ZrCl4從階段32回收并進(jìn)入等離子還原階段42，在此處，在用Mg作為還原劑，使其受到連續(xù)還原。應(yīng)了解，如果需要，Mg可被替換成其它的還原劑，如Ca或Zn，或者諸如H2和NH3的還原性氣體。
[0077]階段42中的連續(xù)等離子還原反應(yīng)器提供用于實(shí)施所述等離子還原的非轉(zhuǎn)移弧等離子。等離子體伴隨等離子氣體，或者例如氬氣和氮?dú)獾牡入x子氣體的混合物產(chǎn)生。典型地，所述原料可通過(guò)與所述反應(yīng)器相連的進(jìn)料結(jié)構(gòu)被引入所述反應(yīng)器。所述原料可在等離子焰上方、直接進(jìn)入等離子焰或在等離子焰下方被引入所述等離子反應(yīng)器。典型地，所述原料被引入所述等離子反應(yīng)器的尾焰中。
[0078]在所述等離子反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間和溫度梯度為能使金屬鋯形成的熔融液滴積聚并凝結(jié)(固化)成顆粒。 從而，金屬鋯在所述反應(yīng)器的相對(duì)較冷的產(chǎn)物收集點(diǎn)以粉末形式收集。
[0079]在階段42中，鋯粉連同Mg/MgCl2 —起生成，并沿線46進(jìn)入高溫分離階段48。典型地，高溫分離階段48包括真空電弧爐，或者電子束熔煉設(shè)備。包括Mg/MgCl4的副產(chǎn)物沿線52回收，同時(shí)純化的鋯金屬海綿沿線50回收。
[0080] 申請(qǐng)人:已知一種由鋯石制備純化海綿鋯的公知化學(xué)方法。這種公知方法包括研磨鋯石，使經(jīng)研磨的鋯石與碳一起微?；瑢@得的球狀產(chǎn)物在流化床中氯化，然后將其進(jìn)行選擇性的凝聚、水解，以及使用硫氰酸進(jìn)行液/液萃取以獲得ZrOCl2。將所述ZrOCl2用硫酸和氫氧化銨沉淀，將產(chǎn)物過(guò)濾并在爐中干燥。將ZrO2在氯化流化床中進(jìn)行處理以獲得ZrCl4，用鎂作為還原劑將該ZrCl4在克羅爾批式反應(yīng)器(Kroll batch reactor)中進(jìn)行還原以獲得海綿鋯的鑄塊。然后必須將該鑄塊進(jìn)行研磨、真空蒸餾分離以去除Mg/MgCl2，并進(jìn)一步研磨以獲得純化海綿鋯。
[0081]與這種傳統(tǒng)方法相關(guān)的缺點(diǎn)包括其由包括多個(gè)高溫碳氯化(carbo-chlorination)和3個(gè)研磨操作的幾個(gè)主要的單元操作組成。錯(cuò)石必須在碳氯化之前研磨，然后與碳一起成小塊(bricketted)。這是一種濕式方法，會(huì)導(dǎo)致大量廢物產(chǎn)生。產(chǎn)生明顯的廢物流，并且諸如所述氯化流化床，反應(yīng)器階段中的動(dòng)力學(xué)是緩慢的。它是能源密集的，并產(chǎn)生大量難以回收/再生的氯化物。此外，雖然是干式方法，克羅爾還原通常是一種批式方法。
[0082]相比之下，方法10僅包括6個(gè)單元操作，并且是一種干式方法，因此比在傳統(tǒng)濕式方法的情況下產(chǎn)生的廢物少，從而使該方法在廢物產(chǎn)生方面更加環(huán)保。取代傳統(tǒng)方法中的ZrCl4批式還原，使用了連續(xù)的等離子還原步驟。至少部分氟值可被回收/再生。方法10中的反應(yīng)器18使用了快速動(dòng)力學(xué)因此其不是限制步驟，另外，由于所回收的鋯金屬已為粉末形式，產(chǎn)物無(wú)需研磨。進(jìn)一步地，氟化氫銨和酸式氟化銨可作為廢產(chǎn)物從NF3或化肥廠獲得。本發(fā)明的方法具有生成不含鉿或鉿貧化(depleted)的核級(jí)鋯金屬(通過(guò)使用階段26)或者非核級(jí)鋯金屬(通 過(guò)省略階段26)的適應(yīng)性。
【權(quán)利要求】
1.一種含鋯原料的處理方法，其包括: 將包含分解鋯石(’DZ’)的原料氟化以獲得氟鋯化合物和氟硅化合物； 將所述氟鋯化合物與所述氟硅化合物分離； 可選地,將所述氟鋯化合物與非氟鹵素、堿金屬非氟鹵化物或堿土金屬非氟鹵化物進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得鋯的非氟鹵化物；以及 在等離子還原階段中，在還原劑的存在下，對(duì)所述氟鋯化合物或者，當(dāng)存在所述鋯的非氟鹵化物時(shí)，對(duì)所述鋯的非氟鹵化物進(jìn)行等離子還原，獲得金屬鋯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述原料為主要含有ZrO2.SiO2的等離子分解鋯石(’ PDZ，)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述原料的氟化包括將所述PDZ與化學(xué)式為NH4F.xHF的酸式氟化銨進(jìn)行反應(yīng)，其中l(wèi)〈x ( 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述原料的氟化包括將所述PDZ與氟化氫銨NH4F.HF根據(jù)反應(yīng)(I)進(jìn)行反應(yīng):
ZrO2.Si02+8NH4F.HF — (NH4) 3ZrF7+ (NH4) 2SiF6+3NH4F+4H20......(I) 其中，(NH4)3ZrF7, (NH4)2SiF6，3My^P 4H20構(gòu)成反應(yīng)產(chǎn)物混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述氟鋯化合物((NH4)3ZrF7)與所述氟硅化合物((NH4)2SiF6)的分離通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):加熱所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物到足夠高的溫度，使得所述(NH4)2SiF6,順/和郵作為氣體產(chǎn)物組分揮發(fā)，而所述(NH4)3ZrF7作為固體組分留下；進(jìn)一步加熱所述固體組分，使得所述(NH4)3ZrF7根據(jù)反應(yīng)(2)進(jìn)行分解: (NH4) 3ZrF7 — ZrF4+3NH4F..............................(2) 并且將ZrF4與NH4F分尚。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述氟鋯化合物(ZrF4)與堿土金屬非氟鹵化物在高溫階段進(jìn)行反應(yīng)，且其中所述堿土金屬非氟鹵化物為MgCl2，所述反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)(4)進(jìn)行: ZrF4+2MgCl2 — ZrCl4+2MgF3..............................(4)
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述PDZ原料還包含部分鉿Hf。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述還原劑為選自于Mg、Ca和Zn組成的群組中的金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述還原劑為選自于H2和NH3組成的群組中的還原性氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述對(duì)鋯鹵化合物進(jìn)行等離子還原是在等離子反應(yīng)器中實(shí)施的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述等離子反應(yīng)器提供非轉(zhuǎn)移弧等離子用于實(shí)施所述等離子還原。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述等離子還原階段，生成包括粉末金屬形式的鋯和還原劑鹵化物的產(chǎn)物組分，將所述產(chǎn)物組分經(jīng)高溫分離階段處理，生成作為副產(chǎn)物的所述還原劑鹵化物和作為有用的最終產(chǎn)物的純化金屬海綿形式的鋯。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述等離子還原在連續(xù)的基礎(chǔ)上實(shí)施。
【文檔編號(hào)】C22B4/04GK103998632SQ201280050193
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】J·T·奈爾, W·L·雷蒂夫, 約翰·路易斯·哈文加, W·杜普萊西斯, 約翰尼斯·彼得勒斯·勒·魯 申請(qǐng)人:南非原子能股份有限公司