一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及氟化物循環(huán)利用領(lǐng)域，特別涉及一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備。其中，該方法包括以下步驟：將含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物混合，形成混合物；將混合物進(jìn)行煅燒，其中含Zr氧化物中的Zr4+與氟化物中的F－生成第一產(chǎn)物ZrF4氣體，含Zr氧化物中的O2－與氟化物中的陽(yáng)離子生成第二產(chǎn)物；將第一產(chǎn)物通入水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，使之形成含有固態(tài)ZrO2和氣態(tài)HF的氣固混合物；將氣固混合物進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2；將第一氣相與第二產(chǎn)物反應(yīng)，重新得到固態(tài)的氟化物。該方法不僅通過(guò)對(duì)氟化物的反復(fù)循環(huán)利用降低了成本而且也避免了氟化物對(duì)環(huán)境的污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氟化物循環(huán)利用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]氟化工產(chǎn)品中的氟主要來(lái)自于螢石，螢石是不可再生資源，同時(shí)是一種戰(zhàn)略資源。高效利用現(xiàn)有氟資源和節(jié)約現(xiàn)有的螢石資源已成為氟化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。現(xiàn)在氟化物在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種廢棄物，例如氟化銨、氟化氫銨作為蝕刻劑產(chǎn)生的廢渣氟鋯酸銨和電解鋯生產(chǎn)過(guò)程副產(chǎn)的含氟炭渣等；再比如電解過(guò)程產(chǎn)生大量氫氟酸和四氟化鋯等氣體及氟化鋯、氟化鈣等粉塵；煉銅過(guò)程采用螢石(CaF2)作助熔劑，所以煙塵中含有大量氟化鈣、氟化氫等有害物質(zhì)；鎂、鋯在鑄造中亦產(chǎn)生氟化氫及四氟化鋯等；這些含氟化合物長(zhǎng)期存放或者直接排放掉不僅會(huì)污染環(huán)境，而且降低了這些含氟化合物的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備，以解決上述的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，包括以下步驟:
[0005](A)將含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物混合，形成混合物；
[0006](B)將混合物進(jìn)行煅燒，其中含Zr氧化物中的Zr4+與氟化物中的F —生成第一產(chǎn)物ZrF4氣體，含Zr氧化物中的O2 —與氟化物中的陽(yáng)離子生成第二產(chǎn)物；
[0007](C)將第一產(chǎn)物通入水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，使之形成含有固態(tài)ZrO2和氣態(tài)HF的氣固混合物；
[0008](D)將氣固混合物進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2 ；
[0009](E)將第一氣相與第二產(chǎn)物反應(yīng)，重新得到固態(tài)的氟化物。
[0010]優(yōu)選地，步驟(E)的反應(yīng)條件是在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h。
[0011]優(yōu)選地,步驟(E)具體為:
[0012]先將第一氣相降溫得到氫氟酸，再將氫氟酸與第二產(chǎn)物混合并在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h，得到氟化物；
[0013]或
[0014]先將第一氣相與第二產(chǎn)物混合，再將第一氣相降溫得到氫氟酸，最后將氫氟酸與第二產(chǎn)物在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h，得到氟化物。
[0015]優(yōu)選地，步驟(B)中煅燒的條件為在600-1300°C下煅燒l_5h。
[0016]優(yōu)選地，步驟(C)中反應(yīng)的溫度500-1000°C。
[0017]優(yōu)選地，步驟(D)具體為:[0018]將氣固混合物冷卻至100-280°C進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2 ;米用聚四氟乙烯管道運(yùn)輸?shù)谝粴庀嗖⑴c第二產(chǎn)物混合。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的設(shè)備，包括:第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器、第三反應(yīng)器以及分離器；
[0020]第一反應(yīng)器用于將混合物進(jìn)行煅燒，其中含Zr氧化物中的Zr4+與氟化物中的F —生成第一產(chǎn)物ZrF4氣體，含Zr氧化物中的O2 —與氟化物中的陽(yáng)離子生成第二產(chǎn)物；
[0021]第二反應(yīng)器用于將第一產(chǎn)物通入水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，使之形成含有固態(tài)ZrO2和氣態(tài)HF的氣固混合物；
[0022]分離器用于將氣固混合物進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2;
[0023]第三反應(yīng)器用于將第一氣相與第二產(chǎn)物反應(yīng)重新得到氟化物。
[0024]優(yōu)選地，分離器為布袋除塵器或旋風(fēng)分離器。
[0025]優(yōu)選地，還包括換熱器，換熱器用于將第一氣相降溫得到氫氟酸。
[0026]優(yōu)選地，還包括循環(huán)水盤(pán)管，第三反應(yīng)器的外殼套有循環(huán)水盤(pán)管，循環(huán)水盤(pán)管用于將第一氣相降溫得到氫氟酸。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法及設(shè)備，首先將氟化物與含鋯金屬礦物及含鋯金屬氧化物進(jìn)行混合后進(jìn)行反應(yīng)，生成高溫下為氣態(tài)的四氟化鋯和第一反應(yīng)產(chǎn)物，再利用氣態(tài)的四氟化鋯水解生成氧化鋯和氟化氫氣體，最后將氟化氫氣體再與第一反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)，重新得到氟化物。這種循環(huán)利用氟化物的方法，不僅通過(guò)對(duì)氟化物的反復(fù)循環(huán)利用降低了成本而且也避免了氟化物對(duì)環(huán)境的污染。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1-3示出了本發(fā)明實(shí)施例的含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法的工藝流程圖；
[0029]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例的含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法流程圖；
[0030]I第一反應(yīng)器，2第二反應(yīng)器，3分離器，4第三反應(yīng)器，5換熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，如圖4所示，包括以下步驟:
[0033]步驟(A):將含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物混合，形成混合物，其中固態(tài)的氟化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在混合物中為20%-80%，含Zr氧化物的粒徑最好不大于7mm，因?yàn)榱皆叫』旌虾筮M(jìn)行反應(yīng)越充分。
[0034]優(yōu)選地，含Zr氧化物的原料包括以下一種或多種=ZrO2粗顆粒、含有ZrO2的復(fù)合物或含有ZrO2的廢料等，其中含有ZrO2的復(fù)合物包括以下一種或多種:斜鋯石、鋯石、鈦鋯釷礦、含ZrO2的廢料等。
[0035]優(yōu)選地，固態(tài)的氟化物包括以下一種或多種:NaF、NH4F, NH4HF2, CaF2, AlF30
[0036]優(yōu)選地，由含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物混合形成混合物中，固態(tài)的氟化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為20%-80%。這樣能夠使更多的Zr參與反應(yīng)，有助于提高產(chǎn)率。
[0037]含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物的具體組合方式見(jiàn)下表1:
[0038]表1含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物的種類(lèi)及添加量
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，包括以下步驟: (A)將含Zr氧化物的原料與固態(tài)的氟化物混合，形成混合物； (B)將所述混合物進(jìn)行煅燒，其中所述含Zr氧化物中的Zr4+與所述氟化物中的F一生成第一產(chǎn)物ZrF4氣體，所述含Zr氧化物中的O2 —與所述氟化物中的陽(yáng)離子生成第二產(chǎn)物； (C)將所述第一產(chǎn)物通入水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，使之形成含有固態(tài)ZrO2和氣態(tài)HF的氣固混合物； (D)將所述氣固混合物進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2 ； (E)將所述第一氣相與所述第二產(chǎn)物反應(yīng)，重新得到所述固態(tài)的氟化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述步驟(E)的反應(yīng)條件是在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述步驟(E)具體為: 先將所述第一氣相降溫得到氫氟酸，再將所述氫氟酸與所述第二產(chǎn)物混合并在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h，得到所述氟化物； 或 先將所述第一氣相與所述第二產(chǎn)物混合，再將所述第一氣相降溫得到氫氟酸，最后將所述氫氟酸與所述第二產(chǎn)物在100-600°C溫度下反應(yīng)l_5h，得到所述氟化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述步驟(B)中煅燒的條件為在600-1300°C下煅燒l_5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述步驟(C)中反應(yīng)的溫度500-1000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述步驟(D)具體為: 將所述氣固混合物冷 卻至100-280°C進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2 ;米用聚四氟乙烯管道運(yùn)輸所述第一氣相并與第二產(chǎn)物混合。
7.如權(quán)利要求1所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法的設(shè)備，其特征在于，包括:第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器、第三反應(yīng)器以及分離器； 所述第一反應(yīng)器用于將所述混合物進(jìn)行煅燒，其中所述含Zr氧化物中的Zr4+與所述氟化物中的F—生成第一產(chǎn)物ZrF4氣體，所述含Zr氧化物中的O2 —與所述氟化物中的陽(yáng)離子生成第二產(chǎn)物； 所述第二反應(yīng)器用于將所述第一產(chǎn)物通入水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，使之形成含有固態(tài)ZrO2和氣態(tài)HF的氣固混合物； 所述分離器用于將所述氣固混合物進(jìn)行分離后得到含有未反應(yīng)的水蒸氣以及氣態(tài)HF的第一氣相和固態(tài)ZrO2; 所述第三反應(yīng)器用于將所述第一氣相與所述第二產(chǎn)物反應(yīng)重新得到所述氟化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法的設(shè)備，其特征在于，所述分離器為布袋除塵器或旋風(fēng)分離器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法的設(shè)備，其特征在于，還包括換熱器，所述換熱器用于將所述第一氣相降溫得到氫氟酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含鋯化合物生產(chǎn)中氟化物循環(huán)利用的方法的設(shè)備，其特征在于，還包括循環(huán)水盤(pán)管，所述第三反應(yīng)器的外殼套有循環(huán)水盤(pán)管，所述循環(huán)水盤(pán)管用于將所述第一氣相降溫得到 氫氟酸。
【文檔編號(hào)】C01G25/02GK103787412SQ201410066466
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】劉瑞, 章林, 史春華, 龔龍江 申請(qǐng)人:貴州萬(wàn)方鋁化科技開(kāi)發(fā)有限公司