專利名稱:由鋯英石制取氧化鋯的制作方法
一種從鋯英石制取氧化鋯的方法。
由鋯英石制取氧化鋯，采用堿(NaOH或Na2CO3)分解時，鋯英石中的硅大部分轉(zhuǎn)化成可溶于水的硅酸鈉，水洗而可以使它與鋯分離。而一部分硅則以多水性的硅酸形式存在。不但不能用水洗去，而且它還包覆著鋯，使反應(yīng)產(chǎn)物Na2ZrO3和一部分Zr(OH)4不易沉淀，造成過濾困難，降低了鋯的收率。為除去這一部分硅，一般采用濃硫酸反應(yīng)(200℃)，使硅酸高溫脫水，凝聚沉降，過濾除去;或者用鹽酸反應(yīng)(80℃)，使鋯先變成可溶性鋯鹽再用堿中和，生成不溶性Zr(OH)4沉淀，使硅留在溶液中而過濾除去。還有一些膠體狀的硅則還需添加牛膠等凝聚劑助沉，過濾除去?？傊趬A法分解鋯英石制取氧化鋯工藝中，硅的去除費工費時。
鋯英石堿分解后的另一個雜質(zhì)鐵的去除也十分不易，在硫酸溶液中，一般先將Fe+3還原成Fe+2，然后在PH2時使Zr水介生成Zr沉淀。Fe+2則留在溶液中過濾除去。在鹽酸溶液中，也是將Fe+3還原成Fe+2而與Zr分離的。即使這樣，仍有一部分鐵需通過氧氯化鋯重結(jié)晶，包括用含F(xiàn)e合格的鹽酸洗滌結(jié)晶除Fe，最后使ZrDCl2·8H2O灼燒所得ZrO2中的Fe2O3含量≤0.05%，達到工業(yè)級ZrO2標(biāo)準(zhǔn)。
由于在鋯英石制取氧化鋯的堿分解工藝流程中，除去雜質(zhì)硅鐵都采用沉淀，清洗，過濾的方法，使工藝流程增長，費工費時。為此，發(fā)明了鋯英石石經(jīng)堿分解，水洗除硅后的固體產(chǎn)物經(jīng)鹽酸一次溶解，酸溶液濃縮除去剩余的硅，除硅后酸溶液經(jīng)一次溶劑萃取除鐵，所得水相一次結(jié)晶氧氯化鋯，再直接灼燒得合格ZrO2的方法。下面詳述本發(fā)明方法將含ZrO260%的鋯英石與NaOH混和，礦石∶NaOH(固體)＝1∶1.5(重量比)，升溫至≥800℃，并維持2-3小時，此時鋯英石分解基本完全，然后將熔融物倒入清洗桶內(nèi)用熱水清洗，以除去可溶性硅。沉淀物Na2ZrO2用工業(yè)鹽酸溶解，濾去渣子。溶液濃縮至比重為4OBe′，游離酸度6-8NHCl。接著用0.5-2倍體積的水稀釋濃縮液，同時加入1%聚丙烯酰胺溶液助沉，攪拌，硅和其他雜質(zhì)呈團絮狀物沉淀，過濾而除去。濃縮除硅后所得的溶液，利用溶劑萃取的方法使Fe與Zr分離。根據(jù)溶液酸度1-6NHCl和此酸度下Fe+3在有機相和水相中的分配系數(shù)，選用酮類(甲基異丁基酮等)或中性磷類(磷酸三丁酯，甲基朎酸二甲庚酯，三辛基朎氧化物等)或胺類，包括伯胺(Primene JM-T等)，仲胺(Amberlite LA-1等)，叔胺(三辛胺，三異辛胺，N235等)和季銨鹽(Aliquat336，N263等)萃取劑為有機相進行萃取分離。萃取相比O/A＝1/1-1/2(體積比)。水相有機相按萃取相比混合后，充分攪拌，停止攪拌使水相和有機相分層。水相中的Fe+3被萃取入有機相而與Zr分相。萃取操作可以是一次的，也可以是多次的，直至萃余水相中Fe2O3/ZrO2含量符合ZrO2要求。萃取水相濃縮結(jié)晶，得ZrDCl2·8H2O，灼燒得ZrO2。灼燒中逸出的氯氣吸收處理。萃取后的有機相經(jīng)水洗除去Fe+3，再循環(huán)使用。
以上溶劑萃取只能除去Fe+3。而在水相中除了Fe+3外還有Fe+2。為此，可以在溶劑萃取前先用氧化劑(如H2O2等)將Fe+2氧化成Fe+3而萃取除去;也可不加氧化劑氧化Fe+2，而利用一次結(jié)晶氧氯化鋯時Fe+2留在水相而除去。
根據(jù)本發(fā)明方法，由鋯英石堿分解制取ZrO2時有關(guān)中間產(chǎn)物和ZrO2成品中硅鐵含量為
整過工藝中(生產(chǎn)規(guī)模)ZrO2的實收率≥75%。
實施例1含60%ZrO2的鋯英石，用固堿混合后放入瓷坩堝內(nèi)，鋯英石∶固堿＝1∶1.5(重量比)。然后在爐內(nèi)加熱到≥800℃，并維持2小時。待反應(yīng)結(jié)束，得一疏松狀產(chǎn)物。此產(chǎn)物倒入清洗桶，用80-90℃熱水洗滌三次，過濾所得沉淀物用工業(yè)鹽酸溶解。鹽酸用量為每公斤鋯英石耗2升鹽酸。濾去渣子，溶液送入蒸發(fā)器中濃縮至比重4OB′e，游離酸度6-8NHCl，然后用體積比為0.5倍濃縮液的水稀釋，同時加入1%聚丙烯酰胺溶液，攪拌，析出團絮狀的沉淀，過濾而得除硅后的溶液，其主要組成為ZrO28/l，SiO28/l，F(xiàn)e+3+Fe+28/l 酸度N(1) 46.6 0.069 0.24 4.8(2) 60.6 0.083 0.29 5.3(3) 57.8 0.046 0.19 4.9實施例2由實施例1所得濃縮除硅液，用100%甲基異丁基酮溶液萃取，相比O/A＝1/1，此時Fe+3的分配系數(shù)為1-10，Zr的分配系數(shù)為10-3-10-2，二相混合，靜止分層，萃余水相中Fe+3+Fe+2含量為0.06-0.08 8/l。
實施例3同實施例2。改用100%TBP(磷酸三丁酯)為萃取劑，相比O/A＝1/1，此時Fe+3的分配系數(shù)為103-104，Zr的分配系數(shù)為10-1-10。萃取平衡后水相中Fe+3+Fe+2含量為0.02-0.048/l。
實施例4同實施例2。改用N235為萃取劑，其中加入混合醇，煤油為添加劑和稀釋劑。比例為N235∶混合醇∶煤油＝2∶2∶3(體積比)，相比O/A＝1/2，平衡水相中Fe+3+Fe+2含量為0.02-0.04 8/l。
參考文獻1、上海紅色冶煉廠海綿鋯生產(chǎn)過程“三廢”治理試驗小結(jié)(內(nèi)部報告)2、王強鋯上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1961年
權(quán)利要求
1.一種從鋯英石制取氧化鋯的方法，鋯英石經(jīng)堿分解，水洗除硅，產(chǎn)物經(jīng)酸溶解，結(jié)晶氧氯化鋯，灼燒成氧化鋯，本發(fā)明特征在于水洗除硅后產(chǎn)物經(jīng)鹽酸溶解后濃縮除硅，除硅后溶液溶劑萃取除鐵。
2.權(quán)利要求
1所述由鋯英石制取氧化鋯方法中的濃縮除硅，其特征在于將水洗除硅后產(chǎn)物經(jīng)鹽酸溶解后濃縮至比重40B′e，游離酸度為6-8N，然后用0.5-2倍體積水稀釋濃縮液，同時加入1%聚丙烯酰胺溶液，攪拌，沉淀析出硅。
3.權(quán)利要求
1所述由鋯英石制取氧化鋯方法中的萃取除鐵，其特征在于以濃縮除硅后溶液為水相，水相游離酸度1-6NHCl，以酮類或中性磷類或胺類萃取劑為有機相，二相充分混合，分層，水相中Fe+3選擇性地萃取入有機相而與鋯分離。
專利摘要
一種從鋯英石制取氧化鋯的方法。鋯英石經(jīng)堿分解，水洗除硅，產(chǎn)物經(jīng)鹽酸溶解，溶液蒸發(fā)濃縮至比重40B'e，游離酸度6-8NHCl，然后用0.5-2倍體積的水稀釋濃縮液，同時加入1％聚丙烯酰胺，攪拌，硅和其他雜質(zhì)呈團絮狀沉淀析出。所得溶液酸度控制在1-6NHCl，以酮類或中性磷類或胺類萃取劑萃取Fe
文檔編號C01G25/02GK87100207SQ87100207
公開日1988年7月20日 申請日期1987年1月7日
發(fā)明者丁章龍, 王國震, 陳斝 申請人:上海躍新化工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan