[go: up one dir, main page]

RU2512726C2 - Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures - Google Patents

Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures Download PDF

Info

Publication number
RU2512726C2
RU2512726C2 RU2012131775/02A RU2012131775A RU2512726C2 RU 2512726 C2 RU2512726 C2 RU 2512726C2 RU 2012131775/02 A RU2012131775/02 A RU 2012131775/02A RU 2012131775 A RU2012131775 A RU 2012131775A RU 2512726 C2 RU2512726 C2 RU 2512726C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zirconium
impurities
tetrafluoride
zirconium tetrafluoride
admixtures
Prior art date
Application number
RU2012131775/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012131775A (en
Inventor
Игорь Юрьевич Русаков
Александр Сергеевич Буйновский
Владимир Леонидович Софронов
Пётр Борисович Молоков
Original Assignee
Игорь Юрьевич Русаков
Александр Сергеевич Буйновский
Владимир Леонидович Софронов
Пётр Борисович Молоков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Юрьевич Русаков, Александр Сергеевич Буйновский, Владимир Леонидович Софронов, Пётр Борисович Молоков filed Critical Игорь Юрьевич Русаков
Priority to RU2012131775/02A priority Critical patent/RU2512726C2/en
Publication of RU2012131775A publication Critical patent/RU2012131775A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2512726C2 publication Critical patent/RU2512726C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Method of purification of zirconium tetrafluoride from admixtures includes sublimation of zirconium tetrafluoride in mixture with 8-30 wt % of metal zirconium and desublimation of formed vapour. Crushed waste products in form of shavings, chips, filings and skull can be used as metal zirconium.
EFFECT: efficient purification of zirconium tetrafluoride from admixtures is ensured.
2 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической технологии получения тетрафторида циркония, очищенного от примесей (алюминия, никеля, кислорода, хрома, железа, кремния), и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях и в атомной промышленности.The invention relates to chemical technology for the production of zirconium tetrafluoride, purified from impurities (aluminum, nickel, oxygen, chromium, iron, silicon), and can be used in ore processing plants and in the nuclear industry.

Известен способ очистки циркония от примесей из азотнокислого раствора экстракцией циркония трибутилфосфатом в инертном разбавителе в водной фазе [Большаков К.А. и др. Технология редких и рассеянных элементов. М.: Высшая школа, 1969. т.2, с.475].A known method of purification of zirconium from impurities from a nitric acid solution by extraction of zirconium with tributyl phosphate in an inert diluent in the aqueous phase [K. Bolshakov et al. Technology of rare and trace elements. M .: Higher school, 1969. t.2, p.475].

Этому способу, как и другим вариантам экстракционного метода, свойственны высокая стоимость экстрагентов и пожароопасность производства, необходимость использования множества механических и пневматических устройств. Кроме того, очистка циркония от примесей экстракционным методом плохо сочетается с процессами вскрытия циркона и получением чистого металла восстановлением из его тетрафторида.This method, as well as other versions of the extraction method, is characterized by the high cost of extractants and the fire hazard of production, the need to use many mechanical and pneumatic devices. In addition, the purification of zirconium from impurities by the extraction method is poorly combined with the processes of opening zircon and obtaining pure metal by reduction from its tetrafluoride.

В качестве наиболее близкого аналога заявленного способа является способ очистки тетрафторида циркония от примесей [Ожерельев О.А., Очистка тетрафторида циркония от примесей 3-d переходных металлов методом сублимации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, г.Кемерово, Кемеровский государственный университет, 1992, 22 л., см. стр.4-6, 9-10, 18]. Недостатком метода является низкий коэффициент очистки (разделения), в результате чего для уменьшения содержания примесей в тетрафториде циркония, даже при оптимальных температуре и давлении процесса, необходимо проводить несколько ступеней очистки.As the closest analogue of the claimed method is a method of purification of zirconium tetrafluoride from impurities [Ozherelyev OA, Purification of zirconium tetrafluoride from impurities of 3-d transition metals by sublimation. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Kemerovo, Kemerovo State University, 1992, 22 pp., See pp. 4-6, 9-10, 18]. The disadvantage of this method is the low coefficient of purification (separation), as a result of which several stages of purification are necessary to reduce the content of impurities in zirconium tetrafluoride, even at the optimum temperature and pressure of the process.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки тетрафторида циркония (ТФЦ) от примесей за счет проведения очистки за одну ступень и улучшения теплоподвода к исходному продукту без модернизации существующего оборудования.The objective of the invention is to increase the efficiency of purification of zirconium tetrafluoride (TFC) from impurities by cleaning in one step and improve the heat supply to the original product without upgrading existing equipment.

Поставленная задача достигается тем, что способ очистки тетрафторида циркония от примесей включает сублимацию исходного тетрафторида циркония и десублимацию образующихся паров, причем сублимации подвергают тетрафторид циркония в виде смеси с 8-30 мас.% металлического циркония, а в качестве металлического циркония используют измельченные отходы в виде стружки, обрезков, гарнисажа, опилок. This object is achieved in that the method of purification of zirconium tetrafluoride from impurities involves sublimation of the initial zirconium tetrafluoride and desublimation of the vapors formed, and sublimation is subjected to zirconium tetrafluoride in the form of a mixture with 8-30 wt.% Metallic zirconium, and crushed waste is used as metallic zirconium in the form of shavings, scraps, skull, sawdust.

Предлагается для увеличения эффективности способа очистки ТФЦ от примесей добавлять в исходный порошкообразный ТФЦ, подвергаемый сублимации, инертный материал, обладающий высокой теплопроводностью и способствующий более интенсивной передаче тепла в объем слоя. В качестве такого инертного материала целесообразно использовать стружку или другие измельченные отходы (гарнисаж, обрезки и т.д.) после получения или обработки металлического циркония. Такие отходы циркония будут, во-первых, вносить минимальное количество примесей в ТФЦ, так как их состав близок к кондиционному металлу, во-вторых, металлический цирконий при высоких температурах интенсивно поглощает многие газообразные продукты, например, фтористый водород и пары воды, что приведет к замедлению процесса коррозии материала сублиматора и вспомогательного оборудования (например, вакуумных насосов). В-третьих, металлический цирконий, имея высокую химическую активность, уменьшает летучесть некоторых примесей, снижая валентность примесных металлов.It is proposed to increase the efficiency of the method for cleaning TFC from impurities to add an inert material with high thermal conductivity and contributing to a more intense heat transfer to the volume of the layer in the initial TFC powder, subjected to sublimation. As such an inert material, it is advisable to use shavings or other ground waste (skull, scraps, etc.) after receiving or processing metal zirconium. Such zirconium wastes will, firstly, introduce a minimum amount of impurities into the TFZ, since their composition is close to the conditional metal, and secondly, metal zirconium intensively absorbs many gaseous products, for example, hydrogen fluoride and water vapor, which to slow down the process of corrosion of the material of the sublimator and auxiliary equipment (for example, vacuum pumps). Thirdly, metal zirconium, having a high chemical activity, reduces the volatility of some impurities, reducing the valence of impurity metals.

Это предположение было проверено экспериментально.This assumption has been verified experimentally.

В корпусе одного аппарата при условиях (давление и температура), обеспечивающих процесс сублимации, помещали смесь (шихту) тетрафторида циркония с металлической циркониевой стружкой. Частицы стружки имели размеры в среднем 0,5×4,0×40 мм. Образующиеся пары ТФЦ десублимировались на охлаждаемой поверхности конденсатора. Десублимат взвешивали и определяли количество примесей. Результаты экспериментов приведены в таблице.A mixture (charge) of zirconium tetrafluoride with metal zirconium shavings was placed in the casing of one apparatus under conditions (pressure and temperature) ensuring the sublimation process. Chip particles had an average size of 0.5 × 4.0 × 40 mm. The resulting TFC pairs were desublimated on the cooled surface of the condenser. Desublimate was weighed and the amount of impurities was determined. The experimental results are shown in the table.

Зависимость степени сублимации от содержания стружки в шихтеThe dependence of the degree of sublimation on the content of chips in the mixture № серииSeries No. № опытаExperience number Начальная масса ТФЦ, гThe initial mass of TFC, g Масса стружки в шихте, гThe mass of chips in the mixture, g начальное содержание стружки в шихте, %initial chip content in the mixture,% Продолжительность сублимации, минThe duration of sublimation, min Масса десублимата, гThe mass of desublimate, g Степень сублимации, %The degree of sublimation,% 1one 1one 300300 00 00 9090 123,12123.12 41,0441.04 22 300300 13,8113.81 4,404.40 9090 138,26138.26 46,0946.09 33 300300 20,0020.00 6,256.25 9090 156,20156.20 52,0752.07 4four 300300 25,0025.00 7,697.69 9090 161,60161.60 53,8753.87 55 300300 30,0030.00 9,099.09 9090 193,20193.20 64,4064.40 66 300300 35,0035.00 10,4010.40 9090 194,00194.00 64,6764.67 77 300300 45,0045.00 13,0413.04 9090 187,06187.06 62,3562.35 88 300300 60,0060.00 16,6716.67 9090 177,66177.66 59,2259.22 99 300300 90,0090.00 23,0823.08 9090 161,60161.60 53,8753.87 1010 300300 150,00150.00 33,3333.33 9090 149,75149.75 49,9249.92 22 1one 200200 00 00 30thirty 44,1044.10 22,0522.05 22 195195 55 2,502,50 30thirty 45,3045.30 23,2323,23 33 190190 1010 5,005.00 30thirty 51,1851.18 26,9426.94 4four 185185 15fifteen 7,507.50 30thirty 67,7067.70 36,5936.59 55 180180 20twenty 7,507.50 30thirty 68,6168.61 38,1238.12 66 170170 30thirty 15,015.0 30thirty 59,8259.82 35,1935.19 77 160160 4040 20,020,0 30thirty 59,0059.00 36,8836.88 88 140140 6060 30,030,0 30thirty 55,5055.50 39,6439.64

Из данных, приведенных в таблице, следует, что существенное увеличение выхода десублимата в обеих сериях происходит только до значения начального содержания стружки в шихте 8-10%. Дальнейшее увеличение количества стружки, степень и соответственно скорость сублимации не увеличивается или даже уменьшается.From the data given in the table, it follows that a significant increase in the desublimate yield in both series occurs only up to the value of the initial chip content in the charge of 8-10%. A further increase in the amount of chips, the degree and, accordingly, the speed of sublimation does not increase or even decreases.

Далее исследовали поведение примесей при сублимации ТФЦ в присутствии циркониевой стружки. Известно, что металлический цирконий при повышенных температурах обладает значительной химической активностью по отношению ко многим веществам. В качестве примера можно привести некоторые уравнения процессовNext, the behavior of impurities during sublimation of TFC in the presence of zirconium chips was investigated. It is known that metallic zirconium at elevated temperatures has significant chemical activity with respect to many substances. As an example, we can give some equations of processes

7Zr+6H2O=3ZrO2+4ZrH3 (при Т<800°C);7Zr + 6H 2 O = 3ZrO 2 + 4ZrH 3 (at T <800 ° C);

Zr+2Н2О=ZrO2+2H2 (при Т>800°C);Zr + 2H 2 O = ZrO 2 + 2H 2 (at T> 800 ° C);

Zr+O2=ZrO2;Zr + O 2 = ZrO 2 ;

Zr+4HF=ZrF4+2H2;Zr + 4HF = ZrF 4 + 2H 2 ;

Zr+N2=2ZrN;Zr + N 2 = 2ZrN;

2Zr+NO2=ZrN+ZrO2;2Zr + NO 2 = ZrN + ZrO 2 ;

2Zr+CO2=ZrC+ZrO2;2Zr + CO 2 = ZrC + ZrO 2 ;

5Zr+SiF4=Zr4Si+ZrF4.5Zr + SiF 4 = Zr 4 Si + ZrF 4 .

Из уравнений следует, что такие примеси, как кислород, углерод, азот и кремний могут переходить в химически прочные, не возгоняющиеся в условиях сублимации ТФЦ соединения.It follows from the equations that such impurities as oxygen, carbon, nitrogen, and silicon can transform into chemically strong compounds that are not sublimated under conditions of sublimation of TFC.

Для экспериментального подтверждения этих предположений были отобраны усредненные пробы от десублимата второй серии опытов для анализа на содержание основных примесей. Результаты анализа приведены на фиг.1-6.For experimental confirmation of these assumptions, averaged samples were taken from the desublimate of the second series of experiments for analysis on the content of basic impurities. The results of the analysis are shown in figures 1-6.

Из данных, приведенных на фиг.1-6, следует, что с увеличением содержания стружки в исходной шихте концентрация всех указанных примесей в десублимате уменьшается. Резкое снижение концентрации примесей (например, кислород, алюминий, никель) происходит до значения содержания стружки 8-12%, затем с увеличением содержания стружки в шихте до 30% концентрация примесей в десублимате уменьшается менее интенсивно.From the data shown in figures 1-6, it follows that with an increase in the content of chips in the initial charge, the concentration of all these impurities in desublimate decreases. A sharp decrease in the concentration of impurities (for example, oxygen, aluminum, nickel) occurs to a chip content of 8-12%, then with an increase in the content of chips in the charge to 30%, the concentration of impurities in desublimate decreases less intensively.

Эксперименты показали, что при использовании смеси тетрафторида циркония с содержанием циркониевой металлической стружки до 30% уменьшается количество примесей в десублимате ТФЦ:The experiments showed that when using a mixture of zirconium tetrafluoride with a zirconium metal shavings content up to 30%, the amount of impurities in the TFC desublimate decreases:

алюминия - в 7 раз,aluminum - 7 times,

никеля - более чем в 3,5 раза,Nickel - more than 3.5 times,

кислорода - в 1,9 раза,oxygen - 1.9 times,

хрома - в 1,8 раза,chromium - 1.8 times,

железа - в 2,5 раза,iron - 2.5 times,

кремния - более чем в 2,2 раза.silicon - more than 2.2 times.

При этом циркониевая стружка в процессе сублимации тетрафторида циркония практически не теряет своих первоначальных свойств и может использоваться неоднократно.At the same time, zirconium chips during the sublimation of zirconium tetrafluoride practically do not lose their original properties and can be used repeatedly.

Способ был успешно опробован в промышленных условиях на существующем аппарате с разовой загрузкой смеси ТФЦ с циркониевой стружкой до 500 кг. При этом количество примесей в десублимате уменьшилось в соответствии с результатами эксперимента, а производительность аппарата увеличилась на 24,5%.The method was successfully tested in an industrial environment on an existing apparatus with a one-time loading of a mixture of TFC with zirconium shavings up to 500 kg. At the same time, the amount of impurities in desublimate decreased in accordance with the results of the experiment, and the productivity of the apparatus increased by 24.5%.

Таким образом, предлагаемый способ очистки циркония от примесей (алюминия, никеля, кислорода, хрома, железа, кремния) позволяет эффективно проводить процесс очистки за одну ступень. При этом увеличивается скорость десублимации, а сам процесс можно проводить в существующих аппаратах без какой-либо модернизации.Thus, the proposed method of purification of zirconium from impurities (aluminum, nickel, oxygen, chromium, iron, silicon) allows you to effectively carry out the cleaning process in one step. At the same time, the speed of desublimation is increased, and the process itself can be carried out in existing devices without any modernization.

Claims (2)

1. Способ очистки тетрафторида циркония от примесей, включающий сублимацию исходного тетрафторида циркония и десублимацию образующихся паров, отличающийся тем, что сублимации подвергают тетрафторид циркония в смеси с металлическим цирконием в количестве 8-30 мас.%.1. The method of purification of zirconium tetrafluoride from impurities, including sublimation of the original zirconium tetrafluoride and desublimation of the vapor formed, characterized in that the zirconium tetrafluoride is mixed in a mixture with metal zirconium in an amount of 8-30 wt.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического циркония используют измельченные отходы в виде стружки, обрезков, гарнисажа, опилок. 2. The method according to claim 1, characterized in that crushed waste in the form of shavings, scraps, a skull, sawdust is used as metal zirconium.
RU2012131775/02A 2012-07-24 2012-07-24 Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures RU2512726C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131775/02A RU2512726C2 (en) 2012-07-24 2012-07-24 Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131775/02A RU2512726C2 (en) 2012-07-24 2012-07-24 Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012131775A RU2012131775A (en) 2014-01-27
RU2512726C2 true RU2512726C2 (en) 2014-04-10

Family

ID=49957056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012131775/02A RU2512726C2 (en) 2012-07-24 2012-07-24 Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2512726C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1840498A1 (en) * 1991-01-18 2007-03-27 Всероссийский научно-исследовательский ин-т химической технологии Method for preparing zirconium or hafnium
RU2010106946A (en) * 2010-02-24 2011-08-27 Александр Сергеевич Буйновский (RU) METHOD FOR SEPARATING ZIRCONIUM AND HAFNIUM

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1840498A1 (en) * 1991-01-18 2007-03-27 Всероссийский научно-исследовательский ин-т химической технологии Method for preparing zirconium or hafnium
RU2010106946A (en) * 2010-02-24 2011-08-27 Александр Сергеевич Буйновский (RU) METHOD FOR SEPARATING ZIRCONIUM AND HAFNIUM

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ожерельев О.А., Очистка тетрафторида циркония от примесей 3d-переходныйх металлов методом сублимации, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Кемерово, Кемеровский государственный университет, 1992, стр.4-6,9-10,18. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012131775A (en) 2014-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106276886A (en) A kind of method of purification of diamond
CN102632245A (en) Preparation method of high-purity molybdenum powder
CN108660318A (en) A kind of recovery process recycling metallic zinc from waste paint slag
TW201731762A (en) Method for purifying fluorine gas
CN106591599B (en) A method for separating and recovering gallium arsenide waste
RU2512726C2 (en) Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures
CN105950875A (en) Processing method for purified cobalt residues of zinc and manganese hydrometallurgy
EP3013753A1 (en) Process for the extraction, from bauxite, from red mud resulting from the processing of bauxite, and from chemically similar materials, of products of industrial interest, separated from each other
US7691351B2 (en) Method for treatment of a gas stream containing silicon tetrafluoride and hydrogen chloride
CN106756038A (en) A kind of method that selenium mercury is separated in the acid mud from copper-lead-zinc smelting sulfate system
Smirnov et al. Uranium stripping from tri-n-butyl phosphate by hydrogen peroxide solutions
EA024897B1 (en) USE OF A KMgFCOMPOUND FOR TRAPPING METALS IN THE FORM OF FLUORIDES AND/OR OXYFLUORIDES IN A GASEOUS OR A LIQUID PHASE
RU2106029C1 (en) Method for recovery of uranium-containing compounds
Mai et al. Comparative study on removal of Fe, Al and Ca from MG-Si by acid leaching
Chen et al. Comparative analysis of impurity removal in aluminum, copper, and nickel by hydrogen refining
RU2457265C2 (en) Method of purifying zirconium from hafnium
US2931710A (en) Removal of phosgene from boron trihalides
DE102009046265A1 (en) Process for processing saw residue from the production of silicon wafers
CN103303914A (en) Diamond purification technology
Davris et al. The use of ionic liquids for rare earth element extraction from bauxite residue
TWI439550B (en) Separation of steel intermediates in the material method
RU2369561C1 (en) Method of extracting oxides of rare earth elements out of grinding wastes of constant magnet production
US20140196573A1 (en) Recycling method for aluminum dust collection and aluminum metallic smelting slag
CN113620296B (en) Method for producing coarse-particle tungsten carbide powder by using tungsten-containing waste
CN105217669A (en) A kind of method reclaiming nickel and aluminium from waste nickel catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner