RU2512726C2 - Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures - Google Patents
Method of purifying zirconium tetrafluoride from admixtures Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrafluoride Chemical compound F[Zr](F)(F)F OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J 0.000 title claims abstract description 18
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 and secondly Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
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.
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)
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)
| 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 |
-
2012
- 2012-07-24 RU RU2012131775/02A patent/RU2512726C2/en active
Patent Citations (2)
| 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)
| 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 |