[科普中国]-二氧化锆氯化

二级化锆氯化(chlorination of zixroniumdioxide)是指以碳作还原剂，用氯气氯化二氧化锆制取四氯化锆的锆氯化方法。将由碳化锆或锆英石氯化制得的含铪四氯化锆(含HfCl4 0.5%-2.0%)，经锆铪分离后即可制成无铪二氧化锆和无锆二氧化铪。它们再次氯化所制成的四氯化锆或四氯化铪主要用于生产原子能级海绵锆或海绵铪。有竖炉氯化和流态化氯化两种方法，所用的竖炉和流态化炉与铸英石氯化的相同1。

简介二级化锆氯化(chlorination of zixroniumdioxide)是指以碳作还原剂，用氯气氯化二氧化锆制取四氯化锆的锆氧化方法。将由碳化锆或锆英石氯化制得的含铪四氯化锆(含HfCl4 0.5%-2.0%)，经锆铪分离后即可制成无铪二氧化锆和无锆二氧化铪。它们再次氯化所制成的四氯化锆或四氯化铪主要用于生产原子能级海绵锆或海绵铪。有竖炉氯化和流态化氯化两种方法，所用的竖炉和流态化炉与铸英石氯化的相同1。

二氧化锆氯化的反应二氧化锆氯化的反应为：

Zro2+2C+ZCl2=ZrCl4+2CO

在773K时已达到较大的氯化反应速度，反应生成的是CO和CO2，在973K以上则以生成CO为主2。

竖炉氯化20世纪60年代，二氧化锆用固定床层的竖式炉氯化，氯化炉料由含ZrO2 81%、炭黑14.5%和作为粘结剂的纸浆废液4.5%混合后备团，再经过烘干、焦化而成。这种有一定强度的团块从炉顶的密封料仓加入，依靠石墨电极和物料层的电阻加热保持1073-1173K的氯化温度。竖炉氯化存在工序多、产率低的缺点1。

流态化氯化ZrO2和焦炭粉混合后用螺旋输送机加入炉内，为减少粉尘飞逸，炉料可经预先制粒。氯化产物进入三级串联的镍质冷凝器收集，各级温度分别控制在423-473K、373-423K、323K。SiCl4被冷冻到263K的TiCl4和SiCl4混合液浇淋捕集后送到精馏分离回收，ZrCl4中杂质含量为：Fe 0.11，Al 0.05，Ti 0.05，Si 0.03。

二氧化铪的性质与二氧化锆很相近，氯化机理和工艺亦相似，但HfO2氯化反应的吉布斯自由能变化比ZrO2更负，在相同温度时更易氯化。基于二氧化铪产量仅为二氧化锆的1%-2%，所以用竖炉氯化即可满足要求3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学