一種氧氯化鋯堿熔鹽酸解脫硅的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種氧氯化鋯堿熔鹽酸解脫硅的方法，該方法以堿熔鹽法氧氯化鋯生產(chǎn)工藝中轉(zhuǎn)型料為原料，經(jīng)鹽酸分解制得鋯液；鋯液采用絮凝方法深度脫除其中的硅酸，得到高純度高濃度氧氯化鋯溶液。本方法較傳統(tǒng)熔鹽法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)可省去鋯液一次冷卻結(jié)晶等步驟，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率，降低了能耗與設(shè)備投入。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于無(wú)機(jī)化合物加工領(lǐng)域，具體涉及堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中氧氯化鋯堿熔鹽酸解脫硅的方法。技術(shù)背景二氧化鋯具有化學(xué)性能穩(wěn)定、熔點(diǎn)高、介電常數(shù)高、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁等特性，隨著溫度和其他條件變化，會(huì)發(fā)生相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，歷經(jīng)單斜、四方和立方三個(gè)相系結(jié)構(gòu)。因此被廣泛地應(yīng)做高級(jí)耐火材料、陶瓷、人造寶石、光學(xué)纖維和電子功能材料等。二氧化鋯的生產(chǎn)方法主要有氯化法和堿熔法。氯化法是將鋯精礦經(jīng)高溫氯化、分級(jí)冷凝、精餾、復(fù)分解、中和沉淀和煅燒而得二氧化鋯。該方法存在對(duì)鋯礦質(zhì)量要求高，設(shè)備復(fù)雜且壽命短，能耗高，污染重等缺點(diǎn)。因此，目前國(guó)內(nèi)外多采用鋯英石為原料的堿熔法生產(chǎn)二氧化鋯，主要工序依次為高溫?zé)Y(jié)、水浸、除鈉、酸分解、冷卻結(jié)晶、溶解、結(jié)晶和煅燒。該生產(chǎn)工藝中硅的去除分兩步進(jìn)行--第I步是用水浸洗堿熔分解產(chǎn)物，大約有85、0%的硅以硅酸鈉的形式進(jìn)入水溶液，余下SiO2需要二次除硅，即將酸分解得到的鋯液調(diào)酸后自然冷卻結(jié)晶，使得單分子硅酸聚合為多分子硅酸，聚合到一定程度時(shí)，膠狀硅酸從溶液中析出，并繼續(xù)生長(zhǎng)為不溶解也不水解的雜多硅酸沉淀物。在此過(guò)程中，由于鋯液酸度提高、溫度降低，使得一部分氧氯化鋯伴隨雜多硅酸析出結(jié)晶，需采用溶解工序?qū)⒀趼然喚w重新溶解，從而與雜多硅酸沉淀物分離。該過(guò)程復(fù)雜、設(shè)備多、酸耗高、能耗高、周期長(zhǎng)，成為氧氯化鋯生產(chǎn)過(guò)程的限制環(huán)節(jié)。 申請(qǐng)?zhí)枮?3113247.2的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種酸堿法生產(chǎn)氧氯化鋯工藝，包括堿熔、水洗轉(zhuǎn)型、酸化、濃縮結(jié)晶，酸浸除鐵，其特征在于濃縮結(jié)晶后余酸經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻自然結(jié)晶分離回收氧氯化鋯。此過(guò)程在實(shí)際生產(chǎn)工程中仍然存在過(guò)程復(fù)雜、占用設(shè)備多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中二次脫硅過(guò)程操作復(fù)雜、能耗酸耗高、設(shè)備投入量大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，提出一種絮凝法深度脫硅的簡(jiǎn)便快捷方法。本專利技術(shù)以堿熔法氧化鋯生產(chǎn)工藝中轉(zhuǎn)型料為原料，采用低濃度鹽酸分解制得粗鋯液，再向粗鋯液中加入絮凝劑，經(jīng)絮凝、沉降、過(guò)濾得到高純度氧氯化鋯溶液。控制該鋯液的鋯量、酸度和硅酸聚合度，再向鋯液中加入絮凝劑，保溫絮凝脫硅，絮凝結(jié)束后過(guò)濾將硅渣分離。與傳統(tǒng)二次脫硅工藝相比，該方法中氧氯化鋯一直在溶液中不結(jié)晶析出，可省去傳統(tǒng)的冷卻結(jié)晶、溶解等工序，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，減少設(shè)備投入，降低酸耗，提高生產(chǎn)效率。本專利技術(shù)的方法包括如下步驟:(I)將堿熔法氧化鋯生產(chǎn)工藝中轉(zhuǎn)型料與質(zhì)量濃度為15%_25%稀鹽酸混合，在90-110°C保溫?cái)嚢鑜_24h，得到略渾濁的粗鋯液；(2)向步驟(1)的粗鋯液中加入陽(yáng)離子型絮凝劑，在25-70°C保溫?cái)嚢?.5_12h，過(guò)濾，將沉淀(即硅渣)除去，便可得到氧氯化鋯溶液，其中二氧化鋯含量為95-160g/L (以Zr (Hf) O2 計(jì))，二氧化硅含量為 20-100ppm (以 SiO2 )。優(yōu)選的，步驟(1)中的轉(zhuǎn)型料濕基鋯含量為34%-40% (以Zr (Hf) O2計(jì))。優(yōu)選的，步驟(1)中鹽酸質(zhì)量濃度為15%_25%。優(yōu)選的，步驟(1)中酸解溫度為90-110°C，酸解時(shí)間為l_24h。優(yōu)選的，步驟(1)中低濃度鹽酸質(zhì)量與轉(zhuǎn)型料質(zhì)量之比為1.8:1-3.8:1。優(yōu)選的，步驟(2)中陽(yáng)離子絮凝劑為聚丙烯酰胺類絮凝劑，其分子量范圍為60-500 萬(wàn)。優(yōu)選的，步驟(2)中陽(yáng)離子絮凝劑為季銨鹽類絮凝劑，其分子量為20-100萬(wàn)。優(yōu)選的，步驟(2)中陽(yáng)離子絮凝劑質(zhì)量濃度為0.4%-1.2%，加入量為料液體積4%-15%。優(yōu)選的，步驟(2)絮凝時(shí)間為0.5_12h，絮凝溫度為25_70°C。優(yōu)選的，步驟(2)中所得氧氯化鋯溶液的主要成分為鹽酸、氧氯化鋯(說(shuō)的是主要成分)，鋯液濃度為95-160g/L (以Zr(Hf)O2計(jì))，總酸度為4.0-5.5mol/L (以HCl計(jì))，硅含量為 20-100ppm (以 SiO2 計(jì))。與傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中二次脫硅過(guò)程相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):(I)絮凝脫硅時(shí)間短，略去傳統(tǒng)工藝中長(zhǎng)時(shí)間冷卻促使硅聚合過(guò)程，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備投入；(2)脫硅過(guò)程中，氧氯化鋯一直溶解在鋯液中未結(jié)晶析出，可省去傳統(tǒng)工藝中結(jié)晶析出氧氯化鋯的再溶解過(guò)程，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低酸耗、水耗；(3)將傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中兩次結(jié)晶簡(jiǎn)化為一次結(jié)晶，制備出的氧氯化鋯晶體較傳統(tǒng)兩次結(jié)晶得到的氧氯化鋯晶體具有更完美的晶形與更優(yōu)越性能。【具體實(shí)施方式】以下實(shí)施例僅用作對(duì)本專利技術(shù)的解釋而不是限制。實(shí)例I取350g轉(zhuǎn)型料(Zr (Hf)O2含量為36.0%)與700mL20%鹽酸溶液混合，在90°C條件下保溫?cái)嚢?h，得到850mL微渾濁的粗鋯液，冷卻至50°C，向其中加入85mL質(zhì)量濃度為0.4%、分子量為60萬(wàn)的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，保溫?cái)嚢?2h，使得絮凝劑與聚合硅酸充分作用，形成大顆粒絮凝團(tuán)沉淀，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液的濃度及總酸濃度，分析結(jié)果為鋯濃度為145g/L (以Zr(Hf)O2計(jì))，總酸濃度為5.25mol/L (以HCl計(jì))，硅含量為IOOppm (以 SiO2 計(jì))。實(shí)例2取105g轉(zhuǎn)型料(Zr (Hf)O2含量為34.0%)與300mL 15%鹽酸溶液混合，在110°C條件下保溫?cái)嚢?4h，得到350mL微渾濁的粗鋯液，冷卻至70°C，向其中加入12.8mL質(zhì)量濃度為1.2%、分子量為500萬(wàn)的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，在70°C保溫?cái)嚢?.5h，使得絮凝劑與聚合硅酸充分作用，形成大顆粒絮凝團(tuán)沉淀，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液的濃度及總酸濃度，分析結(jié)果為鋯濃度為95g/L (以Zr(Hf)O2計(jì))，總酸濃度為4.5mol/L (以HCl計(jì))，硅含量為20ppm (以SiO2計(jì))。實(shí)例3 取40(^轉(zhuǎn)型料(2^把)02含量為40.0%)與600mL20%鹽酸溶液混合，在110°C條件下保溫?cái)嚢?h，得到SOOmL微渾濁的粗鋯液，冷卻至25°C，向其中加入40mL質(zhì)量濃度為0.6%、 分子量為30萬(wàn)的陽(yáng)離子型季銨鹽類絮凝劑(如ΡΕΠ))，在25°C保溫?cái)嚢?h，使得絮凝劑與聚合硅酸充分作用，形成大顆粒絮凝團(tuán)沉淀，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液的濃度及總酸濃度，分析結(jié)果為鋯濃度為160g/L (以Zr(Hf)O2計(jì))，總酸濃度為5.2mol/L (以HCl計(jì))，硅含量為40ppm (以SiO2計(jì))。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氧氯化鋯堿溶鹽酸解脫硅的方法，該方法包括以下步驟:（1）以堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)型料為原料，經(jīng)鹽酸分解，制得粗鋯液；（2）向步驟（1）的粗鋯液中加入陽(yáng)離子型絮凝劑，經(jīng)絮凝、沉降、過(guò)濾，除去硅渣，得到氧氯化鋯溶液。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氧氯化鋯堿溶鹽酸解脫硅的方法，該方法包括以下步驟: (1)以堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)型料為原料，經(jīng)鹽酸分解，制得粗鋯液； (2)向步驟(1)的粗鋯液中加入陽(yáng)離子型絮凝劑，經(jīng)絮凝、沉降、過(guò)濾，除去硅渣，得到氧氯化鋯溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)型料中濕基鋯含量以Zr(Hf)O2計(jì)為 34%-40%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽(yáng)離子絮凝劑為聚丙烯酰胺類絮凝劑，其分子量范圍為60-500萬(wàn)，或?yàn)榧句@鹽類絮凝劑，其分子量范圍為20-100萬(wàn)。4...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛天艷，曲景奎，齊濤，吳江，呂彩霞，孫小龍，王雨，陳忠錫，韓冰冰，宋靜，郭強(qiáng)，黎少華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，江西晶安高科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11