基本介紹
- 中文名：鋯英石氯化
- 外文名：chlorination of zircon
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 屬性：製取四氯化鋯的鋯氧化方法
簡介,豎爐氯化,爐料的氯化效果,流態化氯化,流態化氯化的優點,
簡介
鋯英石氯化(chlorination of zircon)是指為還原劑、用氯氣氯化鋯英石精礦製取四氯化鋯的鋯氧化方法。所得的四氯化鋯經提純後用作生產二氧化鋯、鋯鹽和海綿鋯的原料。鋯英石加碳氯化按照所用爐型分為豎爐氯化和流態化爐氯化兩種方法。20世紀50-60年代用豎爐氯化，70年代後國際上普遍採用流態化氯化法氯化反應。
豎爐氯化
豎式氯化爐由爐頂、爐身和爐底三部分組成，用柱形鋼質圓筒作外殼，爐壁用保溫材料和耐高溫、耐酸腐蝕的耐火磚砌成。為提高爐子的整體密封性，內襯採用預製圈構築。爐頂設定球團連續加料機，爐底裝有螺旋輸送機定期扒出氯化爐渣。氯氣在爐體下部經過分配管均勻送入爐床。氯化溫度為1073-1273K，反應溫度靠三相石墨電極通電加熱維持，豎爐氯化由制團、焦化和氯化三道作業組成。先將鋯英石砂和炭黑、粘結劑按比例混合製成球團，然後分盤放入電熱爐於1073-1173K溫度下進行焦化處理。典型焦化球團含ZrO約45%、 SiO2約25%、C20%-25%。
爐料的氯化效果
爐料的氯化效果和球團的物理機械性能、料層高度及氯氣分布均勻度等因家有關。當反應帶高度為爐料高的1/3-1/4時，氯化狀況最好。氯化生成的四氯化鋯和副產物經收塵器、冷凝器、列管冷卻塔和淋洗塔分別捕集。收得的ZrCl4送提純，SiCl4也經提純回收利用。豎爐氯化的最大的ZrCl4生產能力為1.6t(m/d)。
流態化氯化
流態化氯化爐由爐頂、爐身和爐底三部分組成。整體結構分為通氯氣室、氣體分布板、反應段、過渡段、擴大段、頂蓋和加料、排渣系統。爐子工作時，氯氣經分布板以一定流速、自下而上通過固體顆粒床層使床層上的物料形成沸騰態，進行氯化反應。鋯英石氯化因反應熱不足需要外加熱。加熱方式有兩種，一種是從爐頂插入石墨電極直至料層的電阻加熱。另一種是在反應區段用大直徑石墨管作為內襯的感應加熱。氯化反應的溫度控制在1173-1273K。生成的四氯化鋯氣體從爐頂側管逸出，經鎳質過濾器後進入冷凝器，因大多數氣體雜質的凝固點比四氯化鋯低，維持冷凝器的溫度在473K左右時，ZrCl4便由氣體轉為固體而與其他雜質分離。SiCl4及其他低沸點雜質進入廢氣過濾器再次被分離，主要副產物SiCl4送到精餾提純後回收使用。
流態化氯化的優點
與豎爐氯化相比，流態化氯化具有下列優點：
(1)工藝流程簡短，可直接使用粉料；
(2)能強化生產過程和生產連續化，生產率高；
(3)設備密封性好，改善了勞動環境。
70年代後世界上大的海綿鋯生產廠(1000t/a以上)均已採用流態化氯化法，一些規模較小的工廠，仍採用豎爐氯化法。
