阅读说明：本技术 一种高纯无水氟化锆的制备方法 (Preparation method of high-purity anhydrous zirconium fluoride ) 是由 严永生 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高纯无水氟化锆的制备方法,其中将氧化锆与过量电子级氢氟酸(大于30%)在30~60℃下反应制备得到氟锆酸溶液。氟锆酸溶液经浓缩蒸干后得到水合氟化锆(ZrF_4·4H2O),水合氟化锆经320℃真空烘焙(压力小于10Pa)12h以上得到总氧含量约2000ppm的粗氟化锆,在于450℃保温4h以上升温至800~1000℃惰性气氛下升华4h以上可得到总氧含量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。(The invention discloses a preparation method of high-purity anhydrous zirconium fluoride, wherein zirconium oxide and excess electronic-grade hydrofluoric acid (more than 30%) react at the temperature of 30-60 ℃ to prepare a fluozirconate solution. The zirconic acid solution is concentrated and evaporated to dryness to obtain zirconium fluoride hydrate (ZrF) 4 4H 2O), baking the hydrated zirconium fluoride in vacuum at 320 ℃ for more than 12H (the pressure is less than 10 Pa) to obtain crude zirconium fluoride with the total oxygen content of about 2000ppm, and sublimating at 450 ℃ for more than 4H under the inert atmosphere at 800-1000 ℃ to obtain high-purity anhydrous zirconium fluoride crystals with the total oxygen content of less than 100 ppm.)

一种高纯无水氟化锆的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高纯无水氟化锆的制备方法，属于化学化工精细化学品领域。

背景技术

 高纯氟化锆可应用于熔融盐储能技术是利用熔融盐等原料作为传热介质，一般与太阳能光热发电系统结合，使光热发电系统具备储能和夜间发电能力，可满足电网调峰需要。按照热能储存方式不同，太阳能高温储能技术可分为显热储能、潜热储能和混合储能。

显热储能主要是通过某种材料温度的上升或下降而储存热能，是目前技术最成熟、材料来源最丰富、成本最低廉的一种蓄热方式。显热储能包括双罐储能（导热油、熔融盐）、水蒸气储能、固体储能（混凝土、陶瓷）、单罐斜温层储能（导热油、熔融盐）等，潜热储能主要是通过蓄热材料发生相变时吸收或放出热量来实现能量的储存，具有蓄热密度大，充、放热过程波动温度范围小等优点，潜热储能包括熔盐相变储能、熔盐+无机材料复合相变储能等.

熔盐核反应堆（Molten Salt Reactor,MSR）是采用溶有易裂变材料且处于熔融状态下的熔盐作为核燃料的反应堆，是一种目前常用的核能发电技术的反应堆。熔盐核反应堆是直接将核燃料溶解入熔融状态的熔盐中，制得的液态核燃料。熔盐核反应堆因其具有的极高的中子经济性、大功率密度、固有负载可控、负温度系数大、高转化比、高可靠性、燃料组合耗费低、可增殖性等诸多优点，在2002年日本东京召开的第四代核反应堆国际研讨会上，被确定为优先发展的第四代核反应堆设计方案之一，而且熔盐对阴离子和金属离子含量有较高的要求，其中金属离子小于100ppm,阴离子含量小于100ppm，另外金属离子Fe离子,Co离子，Ni离子，Mn离子,Cr离子, Ti离子,Mo离子,Al离子,W离子在熔盐含量有控制，含量不能太高，并且含氧量要低于100ppm，防止氢气产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对当前高纯氟化锆制备的方法，采用惰性气体保护干燥氟化锆。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种高纯无水氟化锆的制备方法，它包括如下步骤：

一、氟化锆制备，采用高纯级别或者试剂级别氧化锆与过量电子级氢氟酸在30～60℃（摄氏度）反应1～4小时，得到氟锆酸；

二、氟锆酸溶液经过浓缩蒸发后得到水合氟化锆，水合氟化锆经过300～350摄氏度真空烘干（绝对压力1-10pa）10~15小时得到总含氧量2000ppm（mg/kg）的粗品氟化锆；

三、氟化锆在450摄氏度保温4小时升温到800～1000摄氏度在惰性气氛下升华4小时以上可得到总含氧量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。

所述的电子级氢氟酸采用金属离子含量低于10ppb(微克/千克)的电子级氢氟酸。

所述的氧化锆采用化学纯或者分析纯或者更高级别氧化锆试剂。

所述的氧化锆与过量氢氟酸（大于30%）在30~60℃下反应制备得到氟锆酸溶液。氟锆酸溶液经浓缩蒸干后得到水合氟化锆（ZrF₄·4H2O），水合氟化锆经320℃真空烘焙（压力小于10Pa）12h以上得到总氧含量约2000ppm的粗氟化锆，在于450℃保温4h以上升温至800~1000℃惰性气氛下，升华4h以上，可得到总氧含量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。

涉及的反应方程式：

氟锆酸制备

氟锆酸蒸干

320℃烘焙

450℃保温。

具体实施方式

实施例1：

7.3g氧化锆与过量52g氢氟酸（30%）在30℃下反应制备得到氟锆酸溶液。氟锆酸溶液经浓缩蒸干后得到水合氟化锆（ZrF₄·4H2O），水合氟化锆经300℃真空烘焙（压力小于10Pa）10h以上得到总氧含量约2000ppm的粗氟化锆，在于450℃保温4h以上升温至800℃惰性气氛下升华4h以上可得到总氧含量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。

实施例2：

7.3g氧化锆与过量52g氢氟酸（49%）在60℃下反应制备得到氟锆酸溶液。氟锆酸溶液经浓缩蒸干后得到水合氟化锆（ZrF₄·4H2O），水合氟化锆经350℃真空烘焙（压力小于5Pa）15h以上得到总氧含量约2000ppm的粗氟化锆，在于450℃保温4h以上升温至1000℃惰性气氛下升华4h以上可得到总氧含量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。

实施例3：

7.3g氧化锆与过量52g氢氟酸（40%）在45℃下反应制备得到氟锆酸溶液。氟锆酸溶液经浓缩蒸干后得到水合氟化锆（ZrF₄·4H2O），水合氟化锆经320℃真空烘焙（压力小于2Pa）12h以上得到总氧含量约2000ppm的粗氟化锆，在于450℃保温4h以上升温至900℃惰性气氛下升华4h以上可得到总氧含量小于100ppm的高纯无水氟化锆晶体。