CN108585038A - 金属氧化物及其制备方法、制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属氧化物及其制备方法、制备装置，制备方法包括以下步骤：1)将固体金属氯化物在蒸发器内加热升华为气态金属氯化物；2)将过量的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体通入氧化反应器内，加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。本发明中的金属氧化物的制备方法，通过点火燃烧反应制备固体金属氧化物，实现了燃烧器内热量的自给，从而节约了能量，降低了生产成本。利用含氧的氧化性气体作为氧化剂，将金属氯化物氧化为金属氧化物粉体及氯气，实现了元素了充分回收利用，解决了现有技术中制备金属氧化物引起的环境污染问题，同时提高了经济效益。

Description

金属氧化物及其制备方法、制备装置

技术领域

本发明属于金属氧化物生产技术领域，具体涉及一种金属氧化物及其制备方法、制备装置。

背景技术

部分金属氧化物具有优越的性能，以氧化锆为例，是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。二氧化锆的熔点高达2700℃，是自然界中耐火性能最好的材料之一。它的导热性能差，但导电能力很强，抗蚀能力也很强，即使加热到1900℃也不会跟熔融的铝、铁、镍、铂等金属、硅酸盐和酸性炉渣发生作用。因而可以用它来制造熔炼贵金属的坩埚、耐火管、耐热玻璃和耐热搪瓷等。在搪瓷和玻璃中加入二氧化锆可以使它们增强抵抗酸、碱腐蚀的能力。用二氧化锆衬砌的高温炉，受热后体积不会增大很多，温度变化对它影响很小，炉体不致因热胀冷缩而产生裂缝，可以大大延长炉子的寿命。把白色的二氧化锆掺进陶瓷，能使陶瓷更洁自光亮、更耐热，强度也有所增加，用这种陶瓷制造高温绝缘瓷瓶，绝缘能力很强，膨胀系数很小。传统上，它除了应用于耐火材料和陶瓷颜料外，已经成为电子陶瓷、功能陶瓷以及人造宝石的主要原料，在高科技领域的应用日益广泛，二氧化锆己被证实成功用于航天飞机的热屏蔽。

根据工艺的不同，氧化锆的制备工艺可分为化学法(湿法工艺)

和电熔法(干法工艺)两种，电熔法是将锆英砂和焦炭或石油焦通过一步电弧炉在2300℃的高温下熔炼而获得氧化锆。化学法是首先将锆英砂转化为氧氯化锆，氧氯化锆再在高温下分解生成氧化锆。电熔法的主要缺点是产品纯度较低，目前国内生产的电熔锆纯度平均在98.5％，限制了电熔氧化锆在高端产品领域中的应用。化学法制备氧化锆过程工艺复杂，同时还会产生大量的废液，生产成本高。

现有技术中均采用四氯化锆水解的方法来制备氧化锆，工艺复杂，同时会产生大量的酸性废水、废气，生产成本高。因此开发一种新的氧化物粉体的制备方法成了本领域技术人员难以克服的技术壁垒。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种金属氧化物及其制备方法、制备装置，解决了传统化学法制备金属氧化物过程中工艺复杂，生产成本高的问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物在蒸发器内加热升华为气态金属氯化物；

2)将过量的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体通入氧化反应器内，加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体金属氧化物和氯气。

优选的是，步骤2)中的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体的摩尔比为(1.05～1.7):1。含氧的氧化性气体为氧气时，气态金属氯化物与含氧的氧化性气体的摩尔比为(1.05～1.1):1；含氧的氧化性气体为臭氧时，气态金属氯化物与含氧的氧化性气体的摩尔比为(1.5～1.7):1。

优选的是，所述金属氯化物为四氯化钛、四氯化硅、氯化锆中的一种。

优选的是，所述步骤1)中的蒸发器内的加热温度为100～550

℃，所述步骤2)中的氧化反应器内的加热温度为550～1200℃。

优选的是，所述金属氯化物为四氯化钛，所述蒸发器内的加热温度为250-400℃，所述氧化反应器内的温度为700-900℃；

所述金属氯化物为四氯化硅，所述蒸发器内的加热温度为100-250℃，所述氧化反应器内的温度为1000-1200℃；

所述金属氯化物为四氯化锆，所述蒸发器内的加热温度为400-550℃，所述氧化反应器内的温度为550-700℃。

优选的是，所述含氧的氧化性气体为臭氧和/或氧气。

优选的是，在所述步骤2)之后还包括以下步骤：

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气。

优选的是，金属氯化物的沸点<第一除尘器内的温度<金属氧化物的沸点。

优选的是，所述步骤3)后还包括以下步骤：

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，将第一除尘尾气中的气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物或液体金属氯化物，得到冷却混合物；

5)将冷却混合物通入第二除尘器进行除尘，冷却混合物中的固体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气；和/或，

将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气。

优选的是，所述步骤4)中经过冷却器进行冷却的温度为100℃以下。

四氯化钛沸点136.2℃，不同气氛中二氧化钛的熔点范围1850-1879℃；

四氯化硅沸点57.6℃，无定型二氧化硅的熔点1650(±50)℃；

四氯化锆沸点331℃，氧化锆的熔点约2700℃；

对于四氯化钛，第一除尘器的温度范围为200-900℃，冷却器的温度范围为100℃以下；

对于四氯化硅，第一除尘器的温度范围为100-1200℃，冷却器的温度范围为25℃以下；

对于四氯化锆，第一除尘器的温度范围为400-700℃，冷却器的温度范围为250℃以下。

本发明还提供一种金属氧化物，其由上述的制备方法制备。

本发明还提供一种上述的金属氧化物的制备装置，包括：

蒸发器，用于将固体金属氯化物加热升华为气态金属氯化物；

氧化反应器，与蒸发器连接，氧化反应器用于将通入其内的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。

优选的是，所述的金属氧化物的制备装置还包括：

第一除尘器，与氧化反应器连接，第一除尘器用于对通入其内的第一混合物进行除尘，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气。

优选的是，所述的金属氧化物的制备装置还包括：

冷却器，与第一除尘器连接，冷却器用于对第一除尘尾气进行冷却，将气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物或液体金属氯化物，得到冷却混合物；

第二除尘器，与冷却器连接，第二除尘器用于将冷却混合物进行除尘，冷却混合物中的固体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气；和/或，气液分离器，与冷却器连接，气液分离器用于将冷却混合物进行气液分离，冷却混合物中的液体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气。

本发明中的金属氧化物的制备方法，通过点火燃烧反应制备固体金属氧化物，实现了燃烧器内热量的自给，从而节约了能量，降低了生产成本。利用含氧的氧化性气体作为氧化剂，将金属氯化物氧化为金属氧化物粉体及氯气，实现了元素了充分回收利用，解决了现有技术中制备金属氧化物引起的环境污染问题，同时提高了经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例2中的金属氧化物的制备装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2中的气体分布器的主视图；

图3是本发明实施例2中的气体分布器的俯视图。

图中：1-蒸发器；2-氧化反应器；3-第一除尘器；4-冷却器；5-第二除尘器；6-气液分离器；7-气体分布器；8-内环通道；9-中环通道；10-外环通道。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物在蒸发器内加热升华为气态金属氯化物；

2)将过量的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体通入氧化反应器内，加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。

本实施例还提供一种金属氧化物，其由上述的制备方法制备。

本实施例还提供一种上述的金属氧化物的制备装置，包括：

蒸发器，用于将固体金属氯化物加热升华为气态金属氯化物；

氧化反应器，与蒸发器连接，氧化反应器用于将通入其内的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。

本实施例中的金属氧化物的制备方法，通过点火燃烧反应制备固体金属氧化物，实现了燃烧器内热量的自给，从而节约了能量，降低了生产成本。利用含氧的氧化性气体作为氧化剂，将金属氯化物氧化为金属氧化物粉体及氯气，实现了元素了充分回收利用，解决了现有技术中制备金属氧化物引起的环境污染问题，同时提高了经济效益。

实施例2

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化钛在蒸发器1内加热，加热温度为250℃，固体四氯化钛升华为气态四氯化钛。

2)将过量的气态四氯化钛与臭氧通入氧化反应器2内，加热，加热温度为900℃，四氯化钛与臭氧的质量比为569:96，反应生成固体金属氧化物二氧化钛、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化钛、氯气、四氯化钛气体、微量的氧气，其中为二氧化钛：氯气：四氯化钛质量比为239:426:38。

3)将第一混合物通入到第一除尘器3中进行除尘，第一除尘器3内的温度为600℃，第一混合物中的固体二氧化钛被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，固体二氧化钛由第一除尘器3的底部腔体的排渣管线排出。第一除尘尾气包括氯气、四氯化钛气体、微量的氧气，其中，氯气：四氯化钛的质量比为213:19。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器4中进行冷却，冷却器4的温度范围为80～100℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化钛冷却为液体四氯化钛，得到冷却混合物。金属氯化物四氯化钛的收率90-95％,未反应的金属氯化物四氯化钛重复利用。冷却混合物包括：氯气、四氯化钛液体，其中氯气：四氯化钛液体的质量比为213:19。

5)将冷却混合物通入气液分离器6进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化钛被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气和微量的氧气。液体四氯化钛由气液分离器6的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器1中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化钛，其由上述的制备方法制备。

如图1所示，本实施例还提供一种上述的金属氧化物的制备装置，包括：

蒸发器1，用于将固体金属氯化物加热升华为气态金属氯化物。具体的，本实施例中的蒸发器1的主体材质为碳钢、不锈钢，蒸发器1内部设置有氮化硅、氧化锆、氧化铝或其混合物形成的耐磨耐高温陶瓷内衬，蒸发器1外侧设置有加热机构，加热方式采用电阻加热、辐射加热、感应加热中的一种。蒸发器1至氧化反应器2进口之间的管线内部设置有氮化硅、氧化锆、氧化铝或其混合物形成的耐磨耐高温陶瓷内衬，同时设有电伴热和保温。

氧化反应器2，与蒸发器1连接，氧化反应器2用于将通入其内的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。氧化反应器2内设置有用于向氧化反应器2内通入物料的气体分布器7，如图2、3所示，气体分布器7包括：位于中心位置的内环通道8、包覆于内环通道8外呈环形的中环通道9、包覆于中环通道9外呈环形的外环通道10，内环通道8用于通入气态四氯化钛，中环通道9用于通入臭氧，外环通道10用于通入气态四氯化钛。氧化反应器2的主体材质为800H钢的耐高温材料，内部设置有氮化硅、氧化锆、氧化铝或其复合材料形成的耐磨耐高温陶瓷内衬，氧化反应器2底部安装有气体分布器7，形成气态四氯化钛包裹氧化性气体臭氧的反应条件，确保反应过程中氧化性气体臭氧反应完全。

第一除尘器3，与氧化反应器2连接，第一除尘器3用于对通入其内的第一混合物进行除尘，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气。优选的是，第一除尘器3为袋式除尘器，其滤芯采用金属烧结滤芯、布袋式滤芯或陶瓷滤芯。

冷却器4，与第一除尘器3连接，冷却器4用于对第一除尘尾气进行冷却，将气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物或液体金属氯化物，得到冷却混合物。优选的是，冷却器4采用列管式换热器，采用的冷媒为循环水或蒸汽冷凝液。

第二除尘器5，与冷却器4连接，第二除尘器5用于将冷却混合物进行除尘，冷却混合物中的固体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气。

气液分离器6，与冷却器4连接，气液分离器6用于将冷却混合物进行气液分离，冷却混合物中的液体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气。

冷却器4、第二除尘器5、气液分离器6三者连接管线上设置有三通阀。当冷却器4将气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物，将冷却混合物通入到第二除尘器5中进行除尘；当冷却器4将气态金属氯化物冷却为液体金属氯化物，将冷却混合物通入到气液分离器6中进行气液分离。

本实施例中的金属氧化物的制备方法，通过点火燃烧反应制备固体二氧化钛，实现了燃烧器内热量的自给，从而节约了能量，降低了生产成本。利用含氧的氧化性气体作为氧化剂，将金属氯化物氧化为金属氧化物粉体及氯气，实现了元素了充分回收利用，解决了现有技术中制备金属氧化物引起的环境污染问题，同时提高了经济效益。

实施例3

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化钛在蒸发器内加热，加热温度为400℃，固体四氯化钛升华为气态四氯化钛。

2)将过量的气态四氯化钛与氧气通入氧化反应器内，加热，加热温度为700℃，四氯化钛与氧气的质量比为209:32，反应生成固体金属氧化物二氧化钛、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化钛、氯气、四氯化钛气体、微量的氧气，其中，二氧化钛：氯气：四氯化钛的质量比为79.87：71:18.99。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为200℃，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，固体二氧化钛由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。第一除尘尾气包括氯气、四氯化钛气体、微量的氧气，其中氯气：四氯化钛的质量比为71:79.87。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为50～70℃，将第一除尘尾气中的气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化钛液体，其中氯气：四氯化钛的质量比为71:79.87。

5)将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化钛被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气和微量的氧气。液体四氯化钛由气液分离器的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化钛，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例4

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化钛在蒸发器内加热，加热温度为320℃，固体四氯化钛升华为气态四氯化钛。

2)将过量的气态四氯化钛与臭氧通入氧化反应器内，加热，加热温度为800℃，四氯化钛与臭氧的质量比为645:96，反应生成固体金属氧化物二氧化钛、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化钛、氯气、四氯化钛气体、微量的臭氧，其中，二氧化钛:氯气:四氯化钛的质量比为239:426:75。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为750℃，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化钛气体、微量的臭氧，其中，氯气:四氯化钛的质量比为71:75，固体二氧化钛由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为20～30℃，将第一除尘尾气中的气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化钛液体。

5)将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化钛被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气和微量的臭氧。液体四氯化钛由气液分离器的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化钛，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例5

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化硅在蒸发器内加热，加热温度为100℃，固体四氯化硅升华为气态四氯化硅。

2)将过量的气态四氯化硅与臭氧和氧气(质量比1:1)通入氧化反应器内，加热，加热温度为1200℃，四氯化硅与臭氧和氧气的混合气的摩尔比为1.05:1，反应生成固体金属氧化物二氧化硅、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化硅、氯气、四氯化硅气体、微量的氧气和臭氧。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为1150℃，第一混合物中的固体二氧化硅被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，固体二氧化硅由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。第一除尘尾气包括氯气、四氯化硅气体、微量的氧气和臭氧。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为20～25℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化硅冷却为固体四氯化硅，得到冷却混合物。冷却混合物包括：氯气、四氯化硅液体。

5)将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化硅被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气、微量的氧气和臭氧。液体四氯化硅由气液分离器的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化硅，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例6

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化硅在蒸发器内加热，加热温度为200℃，固体四氯化硅升华为气态四氯化硅。

2)将过量的气态四氯化硅与氧气通入氧化反应器内，加热，加热温度为1100℃，反应生成固体金属氧化物二氧化硅、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化硅、氯气、四氯化硅气体、微量的氧气。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为600℃，第一混合物中的固体二氧化硅被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化硅气体、微量的氧气，固体二氧化硅由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为0～10℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化硅冷却为固体四氯化硅，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化硅液体。

5)将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化硅被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气和微量的氧气。液体四氯化硅由气液分离器的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化硅，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例7

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化硅在蒸发器内加热，加热温度为250℃，固体四氯化硅升华为气态四氯化硅。

2)将过量的气态四氯化硅与氧气通入氧化反应器内，加热，加热温度为1000℃，反应生成固体金属氧化物二氧化硅、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化硅、氯气、四氯化硅气体、微量的氧气。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为100℃，第一混合物中的固体二氧化硅被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化硅气体、微量的氧气，固体二氧化硅由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为-20～-10℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化硅冷却为固体四氯化硅，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化硅液体。

5)将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体四氯化硅被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气和微量的氧气。液体四氯化硅由气液分离器的底部腔体的排渣管线排出。第二尾气可以用于金属氯化物的制备工序中重复使用，液体金属氯化物可返回蒸发器中继续使用。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化硅，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例8

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化锆在蒸发器内加热，加热温度为400℃，固体四氯化锆升华为气态四氯化锆。

2)将过量的气态四氯化锆与臭氧通入氧化反应器内，加热，加热温度为700℃，反应生成固体金属氧化物二氧化锆、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化锆、氯气、四氯化锆气体、微量的臭氧。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为650℃，第一混合物中的固体二氧化锆被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化锆气体、微量的臭氧，固体二氧化锆由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为200～250℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化锆冷却为固体四氯化锆，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化锆液体。

5)将冷却混合物通入第二除尘器进行除尘，冷却混合物中的固体四氯化锆被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气和微量的臭氧。固体四氯化锆由第二除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化锆，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例9

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化锆在蒸发器内加热，加热温度为550℃，固体四氯化锆升华为气态四氯化锆。

2)将过量的气态四氯化锆与氧气通入氧化反应器内，加热，加热温度为650℃，反应生成固体金属氧化物二氧化锆、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化锆、氯气、四氯化锆气体、微量的氧气。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为600℃，第一混合物中的固体二氧化锆被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化锆气体、微量的氧气，固体二氧化锆由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为100～150℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化锆冷却为固体四氯化锆，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化锆液体。

5)将冷却混合物通入第二除尘器进行除尘，冷却混合物中的固体四氯化锆被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气和微量的氧气。固体四氯化锆由第二除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化锆，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

实施例10

本实施例提供一种金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物四氯化锆在蒸发器内加热，加热温度为450℃，固体四氯化锆升华为气态四氯化锆。

2)将过量的气态四氯化锆与臭氧通入氧化反应器内，加热，加热温度为550℃，反应生成固体金属氧化物二氧化锆、氯气，反应后得到第一混合物，第一混合物包括固体二氧化锆、氯气、四氯化锆气体、微量的臭氧。

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一除尘器内的温度为400℃，第一混合物中的固体二氧化锆被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气，第一除尘尾气包括氯气、四氯化锆气体、微量的臭氧，固体二氧化锆由第一除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，冷却器的温度范围为50～80℃，将第一除尘尾气中的气态四氯化锆冷却为固体四氯化锆，得到冷却混合物，冷却混合物包括：氯气、四氯化锆液体。

5)将冷却混合物通入第二除尘器进行除尘，冷却混合物中的固体四氯化锆被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气和微量的臭氧。固体四氯化锆由第二除尘器的底部腔体的排渣管线排出。

本实施例还提供一种金属氧化物二氧化锆，其由上述的制备方法制备。

具体的，本实施例中的金属氧化物的制备方法使用实施例2中的金属氧化物的制备装置。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将固体金属氯化物在蒸发器内加热升华为气态金属氯化物；

2)将过量的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体通入氧化反应器内，加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述金属氯化物为四氯化钛、四氯化硅、氯化锆中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的蒸发器内的加热温度为100～550℃，所述步骤2)中的氧化反应器内的加热温度为550～1200℃。

4.根据权利要求3所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述金属氯化物为四氯化钛，所述蒸发器内的加热温度为250-400℃，所述氧化反应器内的温度为700-900℃；

所述金属氯化物为四氯化硅，所述蒸发器内的加热温度为100-250℃，所述氧化反应器内的温度为1000-1200℃；

所述金属氯化物为四氯化锆，所述蒸发器内的加热温度为400-550℃，所述氧化反应器内的温度为550-700℃。

5.根据权利要求1所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述含氧的氧化性气体为臭氧和/或氧气。

6.根据权利要求1所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)之后还包括以下步骤：

3)将第一混合物通入到第一除尘器中进行除尘，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气。

7.根据权利要求6所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，金属氯化物的沸点<第一除尘器内的温度<金属氧化物的沸点。

8.根据权利要求6或7所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述步骤3)后还包括以下步骤：

4)将第一除尘尾气通入到冷却器中进行冷却，将第一除尘尾气中的气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物或液体金属氯化物，得到冷却混合物；

5)将冷却混合物通入第二除尘器进行除尘，冷却混合物中的固体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气；和/或，

将冷却混合物通入气液分离器进行气液分离，冷却混合物中的液体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气。

9.根据权利要求8所述的金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中经过冷却器进行冷却的温度为100℃以下。

10.一种金属氧化物，其特征在于，其由权利要求1～9任意一项所述的制备方法制备。

11.一种权利要求10所述的金属氧化物的制备装置，其特征在于，包括：

蒸发器，用于将固体金属氯化物加热升华为气态金属氯化物；

氧化反应器，与蒸发器连接，氧化反应器用于将通入其内的气态金属氯化物与含氧的氧化性气体加热，反应生成固体金属氧化物、氯气，反应后得到第一混合物。

12.根据权利要求11所述的金属氧化物的制备装置，其特征在于，还包括：

第一除尘器，与氧化反应器连接，第一除尘器用于对通入其内的第一混合物进行除尘，第一混合物中的固体金属氧化物被分离下来，并得到分离开的第一除尘尾气。

13.根据权利要求12所述的金属氧化物的制备装置，其特征在于，还包括：

冷却器，与第一除尘器连接，冷却器用于对第一除尘尾气进行冷却，将气态金属氯化物冷却为固体金属氯化物或液体金属氯化物，得到冷却混合物；

第二除尘器，与冷却器连接，第二除尘器用于将冷却混合物进行除尘，冷却混合物中的固体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二除尘尾气，第二除尘尾气包括氯气；和/或，气液分离器，与冷却器连接，气液分离器用于将冷却混合物进行气液分离，冷却混合物中的液体金属氯化物被分离下来，并得到分离开的第二尾气，第二尾气包括氯气。