锆、铪元素是发展核电及其运用领域不可替代的核心材料,随着我国自主研发的氧化锆 / 氧化铪混合物火法分离法成功应用并申报国家专利,一举打破该项技术长期依赖国外,无法实现产能国产化,自主化的局面,这标志着我国核电建设引擎制造材料国产化迈入一个新的里程碑。
核电站全景图
在自然界中,铪常与锆共生,二者均是重要的战略材料。在核能工业中,锆及其合金因具有低的中子截面、良好的可加工性、适中的机械强度、较高的耐腐蚀性等性能,而被广泛用作水堆的结构材料,如包套材料、定位格架、端塞等,因而被称为原子时代的第一号金属。而铪的主要用途是制作原子核反应堆的控制棒和保护装置。总之,锆、铪材是发展核电、核动力潜艇不可替代的核心材料,同时也是化工、石油、制药、冶金等行业重要的耐蚀材料以及其它金属材料重要的合金添加剂。但就核用锆铪材料的现状来看,我国在材料应用和国产化方面与核材料先进国家存在一定差距,因此,开发具有自主知识产权的高性能锆、铪新材料,解决工程应用研究的瓶颈,是开拓国际市场和实现国产化的关键。
经过四年的艰苦攻关和大量实验,上海哈峰新材料科技有限公司其科研团队成功发明了氧化锆 / 氧化铪混合物火法分离法并申报国家专利。这种方法有效地提高了锆、铪新材料规模化生产能力,降低了生产成本,增产增效的同时又实现了绿色环保和清洁生产,不仅缩短了与国际核建技术的差距,更为我国核电建设引擎制造产业升级奠定了坚实的基础,具有革命性的意义。
氧化锆 / 氧化铪混合物火法分离法是一种氧化锆/氧化铪混合物的分离方法,其特征在于该方法包括以下步骤:将氧化锆/氧化铪混合物、炭和纯溴在650℃下反应一小时,得到四溴化锆、四溴化铪的混合物;将所述的四溴化锆、四溴化铪的混合物加入到熔盐中进行精馏分离,精馏塔塔底在357℃以下保持两小时,塔顶得到非目标产物,该熔盐为氟酸钾和硫酸铝钾的熔融混合物重量配比为氟酸钾:硫酸铝钾=1.2~1.6:1;在357℃~360℃保持五小时,塔顶收集四溴化锆;釜内残留物保存起来;在相同的设备中进行精馏分离,加温到400℃~403℃,保持五个小时以上,塔顶收集四溴化铪。通过镁分别置换所述的四溴化锆、四溴化铪得到纯锆和纯铪,由于分离效果好,设备投资经济,容易产业化。此发明技术可以填补国内空白,为锆铪核能材料的国产化可以作出极大贡献。