[发明专利]改进的四氯化锆制备方法及四氯化锆

说明书

本发明公开了一种改进的四氯化锆制备方法及四氯化锆，该方法包括以下步骤：1)向锆英砂、碳还原剂、补热剂的固体混合物中加入粘结剂、水进行造粒、干燥，得到固体颗粒；2)将固体颗粒与氯气混合，加热，发生氯化反应生成四氯化锆、四氯化硅、一氧化碳、二氧化碳。本发明中改进的四氯化锆制备方法克服了原料中的各组分之间密度的差异，充分实现了氯化反应时各组分的均匀接触，提高了换热效率，大大提高了氯化反应效果，避免了反应所使用的反应器的堵塞。

技术领域

本发明属于四氯化锆制备技术领域，具体涉及一种改进的四氯化锆制备方法及四氯化锆。

背景技术

二氧化锆(ZrO₂)是一种重要的陶瓷材料，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优越的功能，除了应用于耐火材料和陶瓷颜料外，已经成为电子陶瓷、功能陶瓷以及人造宝石的主要原料，在高科技领域的应用日益广泛。

目前工业上应用的氧化锆的生产方法主要有电熔法、碱熔法和氯化法三种。电熔法工艺流程简单，但是制备出来的氧化锆产品质量较低；碱熔法制备的产品质量较高，但是生产工艺复杂，“三废”问题严重；沸腾氯化法是目前生产氧化锆理想的工艺，具有产品质量高，生产成本低，原料利用率高等优点。

氯化法工艺的关键技术在于四氯化锆的合成，现有技术中采用锆英砂、还原剂及化学补热剂的混合物在流化床反应器内进行反应制备四氯化锆，同时副产四氯化硅，其中还原剂包括木炭、石油焦、煤粉等，化学补热剂包括硅粉、硅铁、碳化硅等。

然而，不同颗粒粒径锆英砂的相对密度范围为4.6～4.71；还原剂中石油焦的相对密度范围为0.9～1.1，石墨的相对密度范围为1.9～2.3；碳化硅的相对密度范围为3.1～3.2，工业硅粉的相对密度范围为2.2～2.5。由于锆英砂与还原剂、补热剂中相关成分的相对密度相差很大，以至于在流化床层内在相同的气体流速下，各组分不能同时实现流化状态，出现相对密度较小的物质与相对密度较大的物质分离的现象。相对密度较大的锆英砂难以实现流化，或通过增大气体流速后锆英砂实现了流化,但是此时相对密度较小的石油焦、石墨等组分却形成了提升床，这种问题的存在造成锆英砂与催化剂、补热剂接触不良，一方面导致氯化反应效率低下，另一方面导致大量的轻组分被带入后端除尘系统，不但造成了轻组分的损失，而且影响产品的品质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种改进的四氯化锆制备方法及四氯化锆，解决了现有技术中的四氯化锆制备时，原料之间接触不充分，反应效果差的技术问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种改进的四氯化锆制备方法，包括以下步骤：

1)向锆英砂、碳还原剂、补热剂的固体混合物中加入粘结剂、水进行造粒、干燥，得到固体颗粒；

2)将固体颗粒与氯气混合，加热，发生氯化反应生成四氯化锆、四氯化硅、一氧化碳、二氧化碳。

优选的是，步骤2)中的氯化反应在流化床内进行。

优选的是，所述步骤1)中造粒得到的固体颗粒的粒径为20～200目，密度为2.0～3.0×10³kg/m³。

优选的是，所述步骤1)之前还包括步骤i)将锆英砂、碳还原剂、补热剂粉碎至500目以下。

优选的是，所述步骤1)中锆英砂、碳还原剂、补热剂的质量比为100：(20～35)：(15～35)。

优选的是，所述步骤1)中粘结剂的质量为固体混合物质量的1～5％，水的质量为固体混合物质量的10～25％。

优选的是，所述步骤1)中的粘结剂为甲基纤维素、植物纤维、淀粉中的一种或几种。

优选的是，所述步骤1)中的干燥温度为500～600℃。