[发明专利]一种含铬的缓蚀熔盐及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种含铬的缓蚀熔盐及其制备工艺。所述缓蚀熔盐为氟化物熔盐和/或氯化物熔盐，铬元素占所述缓蚀熔盐的质量比为100‑10000ppm，所述铬元素至少包括Cr²⁺，还包括Cr和/或Cr³⁺；本发明的制备工艺通过还原剂种类的选择，在精确调节熔盐体系中铬元素的价态的同时避免了因现有固体、液体还原剂在熔盐中残留以致影响产品物理化学特性的问题，从而最大程度确保了产品的性能，获得了对金属材料腐蚀性较低的缓蚀熔盐。本发明不必改动传统设备，具有简单可行、易于操作、计量可控、效果显著等优点，且生产成本远远低于现有同类含铬缓蚀熔盐，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种含铬的缓蚀熔盐及其制备工艺。

背景技术

氟化物和氯化物熔盐是一类新型高温传蓄热介质，在高温制氢、核反应堆、太阳能热发电、核燃料后处理和燃料电池等领域，均有广阔的应用前景；然而它们在高温下使用时对金属材料具有较强的腐蚀性，因而限制了其应用的推广。

本领域技术人员经研究后发现，通过向氟化物或氯化物熔盐中加入高纯度含二价铬的氟化物或氯化物，可以有效降低氟化物或氯化物熔盐对金属材料的腐蚀性；其中，起主要作用的是二价铬离子，但二价铬容易被氧化，在自然界不能稳定存在，因而它的氟化物或氯化物价格高昂，添加少量即会对熔盐总体生产成本产生大幅影响。因此，尽管该方法能够解决氟化物和氯化物熔盐对金属腐蚀性的技术难题，同时带来的经济成本难题却又限制了该方法的推广应用。

与二价铬不同，零价铬和三价铬在自然界均可稳定存在，价格相对便宜，但三价铬对金属材料也具有腐蚀性。根据化学热力学原理，在一定的氧化剂或还原剂存在的条件下，采用零价或三价的铬元素的氟化物或氯化物能够在高温熔盐中原位合成二价铬，而使用还原性足够强的试剂和/或增大还原剂的量可以使得该反应的平衡向生成二价铬的方向推移。但是，还原性不够强的试剂本身对金属材料也有腐蚀性，因而选择还原性适度的还原剂很重要；还原剂的量过大，亦会带来成本等问题。此外，在熔盐生产过程中，若还原剂分离困难则会残留在熔盐中，从而影响熔盐的粘度、熔点等物理性质，可能带来新的问题。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中通过添加铬的二价化合物以降低氟化物熔盐和/或氯化物熔盐在高温下对金属材料腐蚀性时生产成本较高的问题，而提供了一种低成本的含铬的缓蚀熔盐及其制备工艺。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种含铬的缓蚀熔盐，所述缓蚀熔盐为氟化物熔盐和/或氯化物熔盐，铬元素占所述缓蚀熔盐的质量比为100～10000ppm，所述铬元素至少包括Cr²⁺，还包括Cr和/或Cr³⁺。

本领域均知，铬元素在氟化物熔盐和/或氯化物熔盐中的溶解度很低，因此在制备含铬熔盐时，加料量过高会造成浪费，并且影响产品的物理化学性质，加料量过低又达不到抑制腐蚀的效果；发明人在开发含铬缓蚀熔盐的过程中经长时间的研究和实验才确定了最适宜的铬元素含量和组成。

本发明中，所述铬元素为本领域内常规，所述Cr²⁺占所述缓蚀熔盐的质量比较佳地为50～10000ppm，所述Cr占所述缓蚀熔盐的质量比较佳地为0～1000ppm，所述Cr³⁺占所述缓蚀熔盐的质量比较佳地为0～500ppm，所述Cr占所述缓蚀熔盐的质量比和所述Cr³⁺占所述缓蚀熔盐的质量比不同时为0。

本发明中，所述氟化物熔盐为本领域内常规，较佳地为碱金属氟化物、碱土金属氟化物、ZrF₄和NaBF₄中的一种或多种熔融形成的熔盐体系；所述碱金属氟化物较佳地为LiF、NaF和KF中的一种或多种，所述碱土金属氟化物较佳地为MgF₂、BaF₂、CaF₂和BeF₂中的一种或多种。