» » Хлорирование двуокиси циркония
06.02.2017

При хлорировании двуокиси циркония в смеси с углем протекают следующие основные реакции:
1/2ZrO2 + C + Cl2 = 1/2ZrCl4 + CO;
1/2ZrO2 + CO + Cl2 = 1/2ZrCl4 + CO2;
1/2ZiO2 + 1/2С + Cl2 = 1/2ZrCl4 + 1/2CO2.

Данные, характеризующие изменение теплосодержания и свободной энергии для этих реакций в диапазоне температур 527—1127°, приведены в табл. 62.
Хлорирование двуокиси циркония

При температуре выше 700° хлорирование протекает преимущественно по реакции (1), которой соответствует максимальная убыль свободной энергии.
Практика получения хлорида из чистой двуокиси циркония (свободной также и от примеси гафния) описана Стефане и Гильберт.
Схематический чертеж печи и установки для хлорирования приведен на рис. 108.
Хлорирование производится в шахтной электрической печи, в которую загружаются брикеты.
Печь состоит из стального кожуха, футерованного кварцевым кирпичом. Внутренние размеры шахты: диаметр 650—700 мм, высота около 2000 мм. Ток подводится тремя графитовыми плитами, монтированными в футеровке печи.
Состав шихты: 81% ZrO2, 14,5% газовой сажи и 4,5% декстрина в качестве связки.
Хлорирование двуокиси циркония

Увлажненную водой смесь брикетируют на вальцевом прессе (размер брикета 35х25х20 мм). Брикеты сушат при температуре 140°.
При запуске печи брикеты загружают до уровня несколько выше середины высоты электродов. На загруженные брикеты укладывают угольные пластины (от центра к каждому электроду), замыкающие электроды и служащие для первоначального разогрева брикетов. Затем загружают дополнительное количество брикетов до требуемого уровня.
В нагретом состоянии брикеты обладают достаточно высокой электропроводностью, что позволяет нагревать шихту путем непосредственного пропускания через нее тока. Температура в печи в зоне расположения нагревателей поддерживается около 900°, в верхней зоне печи — 350—500°. При нормальной работе напряжение, подводимое к электродам, составляет 15 в, сила тока 250 а.
Трубопроводы, подводящие хлор загрузочные трубы, трубопроводы для отвода газов, а также конденсаторы выполнены из листового никеля.
Во избежание попадания хлора в производственное помещение через питающие устройства в бункер питателя подается небольшой ток аргона.
Для поддержания определенной температуры конденсаторы снабжены воздушными рубашками, в которых циркулирует нагретый воздух. Первый конденсатор нагрет до 150—200°, второй — до 100—150°.
После конденсаторов хлор поступает в орошаемые щелочной водой скрубберы.
Расход хлора составлял 20—23 кг/час, электроэнергии 3 квт*ч на 1 кг хлорида циркония.
Извлечение циркония в хлорид составляет 92—93%.