一种氧氯化锆酸解液脱硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种氧氯化锆酸解液脱硅的方法，该方法以碱熔法氧化锆生产中转型料酸解后的含硅粗锆液为原料，将聚丙酰胺类絮凝剂与聚乙二醇进行复配，加入到酸解锆液中进行絮凝，以达到深度脱除酸解锆液中的硅酸。本发明专利技术较传统碱熔法生产氧氯化锆技术中的二次絮凝脱硅方法。本发明专利技术具有流程短、广适性强、稳定性高及絮凝后锆液浓度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化合物加工领域，具体涉及一种氧氯化锆生产过程中酸解液脱硅的方法。技术背景氧化锆具有化学性能稳定、熔点高、介电常数高、不导电、不导磁等特性，被广泛地应用到高级耐火材料、陶瓷、人造宝石、光学纤维和电子功能材料等行业。目前，氧化锆的生产方法主要有氯化法和碱熔法。氯化法存在对锆矿质量要求高，设备复杂且寿命短，能耗高，污染重等缺点。因此，目前国内外多采用锆英石为原料的碱熔法生产氧化锆，主要工序依次为高温烧结、水浸、除钠(此步骤获得的固体即为转型料)、酸分解、冷却结晶、溶解、结晶和煅烧。该生产工艺中硅的去除分两步进行:第I步是用水浸洗碱熔分解产物，大约有85、0%的硅以硅酸钠的形式进入水溶液，余下酸溶硅需要精脱除，即将酸分解得到的锆液调酸后自然冷却结晶，使得单分子硅酸聚合为多分子硅酸，聚合到一定程度时，胶状硅酸从溶液中析出，并继续生长为不溶解也不水解的杂多硅酸沉淀物。在此过程中，由于锆液酸度提高、温度降低，使得一部分氧氯化锆伴随杂多硅酸析出结晶，需采用溶解工序将氧氯化锆晶体重新溶解，与杂多硅酸沉淀物分离，再经浓缩、结晶得到氧氯化锆。该过程复杂、设备多、周期长，成为氧氯化锆生产过程的限制环节。申请号为03113247.2的中国专利申请公开了一种酸碱法生产氧氯化锆工艺，包括碱溶、水洗转型、 酸化、浓缩结晶，酸浸除铁，其特征在于浓缩结晶后余酸经蒸发浓缩，冷却自然结晶分离回收氧氯化锆。此过程在实际生产工程中仍然存在过程复杂、占用设备多、生产周期长的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服传统碱熔法氧化锆生产技术由于酸度、溶液中锆量等影响，造成酸解锆液深度脱硅结果波动较大的问题，同时缩短传统工艺流程，提供一种快捷、高效、稳定的脱娃方法。该方法以碱熔法氧化锆生产中转型料酸解后的含硅粗锆液为原料，将聚丙酰胺类絮凝剂与聚乙二醇进行复配，加入到酸解锆液中，保温絮凝脱硅，絮凝结束后过滤将硅渣分离。该方法包括如下步骤:( I)将碱熔法氧化锆生产中酸分解后的含硅粗锆液在30_90°C保温静置；(2)向步骤(1)的粗锆液中加入絮凝剂，在30_90°C保温搅拌0.5_10h，使得絮凝剂与聚合硅酸充分作用，形成大颗粒絮凝团沉淀，过滤，将沉淀(即硅渣)除去，便可得到氧氯化锆溶液，其中絮凝前二氧化硅含量为0.5-5g/L，絮凝后二氧化硅含量降至20-100ppm (均以SiO2计)。其中，所述步骤(1)中锆液浓度以Zr(Hf)O2为100_160g/L，锆液总酸度以HCl计为4.0-6.0mol/L，酸解锆液含硅量以SiO2计为0.5_5g/L。所述步骤(2)中絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂和聚乙二醇的复配混合物，其中聚丙烯酰胺类絮凝剂分子量范围为100至1000万；聚乙二醇分子量范围为300至20000。优选的，所述步骤(2)复配型絮凝剂中聚丙烯酰胺类絮凝剂的质量浓度为0.1%-3.5%，加入量为含硅粗锆液体积3%_10%。优选的，所述步骤(2)复配型絮凝剂中聚乙二醇质量浓度为0.1%-3.5%，加入量为含硅粗锆液体积3%-15%。优选的，所述步骤(2)絮凝时间为0.5-10h，絮凝温度为30_90°C。与传统碱熔法氧化锆生产技术中二次脱硅过程相比，本专利技术具有以下优势:(I)絮凝效果稳定，絮凝剂普适性更广泛，酸度、溶液中锆量等影响对深度脱硅结果波动很小；(2)絮凝脱硅时间短，略去传统工艺中长时间冷却促使硅聚合过程，提高生产效率，减少设备投入；(3)将传统碱熔法氧化锆生产技术中两次结晶简化为一次结晶，制备出的氧氯化锆晶体较传统两次结晶得到的氧氯化锆晶体具有更完美的晶形与更优越性能。(4)与传统脱硅及氧氯化锆两次结晶工艺相比，该方法具有流程短、广适性强、稳定性高及絮凝后锆液浓度高等优点。【具体实施方式】以下实施例仅用作对本专利技术的解释而不是限制。实例I取1000mL酸解粗锆液(锆液浓度130g/L，总酸度5.8mol/L, 二氧化硅含量2gL)，冷却至50°C。然后向其中分别加入30mL质量浓度为0.4%、分子量为200万的聚丙烯酰胺絮凝剂和50mL质量浓度为0.6%、分子质量为20000万的聚乙二醇，保温搅拌5h，过滤，分析所得氧氯化锆溶液中硅含量为80ppm (以SiO2计)。实例2取500mL酸解粗锆液(锆液浓度120g/L，总酸度4.lmol/L，二氧化硅含量1.5g/L)，冷却至40°C。然后向其中分别加入40mL质量浓度为0.6%、分子量为500万的聚丙烯酰胺絮凝剂和40mL质量浓度为0.8%、分子质量为300的聚乙二醇，保温搅拌2h，过滤，分析所得氧氯化锆溶液中硅含量为25ppm (以SiO2计)。实例3取500mL酸解粗锆液(锆液浓度160g/L，总酸度4.9mol/L，二氧化硅含量0.5g/L)，冷却至40°C。然后向其中分别加入40mL质量浓度为1.6%、分子量为1000万的聚丙烯酰胺絮凝剂和40mL质量浓度为1.8%、分子质量为4000的聚乙二醇，保温搅拌2h，过滤，分析所得氧氯化锆溶液中硅含量为25ppm (以SiO2计)。实例4取500mL酸解粗锆液(锆液浓度110g/L，总酸度5.lmol/L，二氧化硅含量4.5g/L)，冷却至40°C。然后向其中分别加入40mL质量浓度为0.1%、分子量为500万的聚丙烯酰胺絮凝剂和40mL质量浓度为2.5%、分子质量为300的聚乙二醇，保温搅拌2h，过滤，分析所得氧氯化锆溶液中硅 含量为25ppm (以SiO2计)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧氯化锆酸解液脱硅的方法，该方法包括以下步骤：（1）将碱熔法氧化锆生产中酸分解后的含硅粗锆液在恒温条件下静置；（2）向步骤（1）的含硅粗锆酸解液中加入絮凝剂，经絮凝、沉降、过滤，除去硅渣，得到氧氯化锆溶液。

【技术特征摘要】
1.一种氧氯化锆酸解液脱硅的方法，该方法包括以下步骤: (1)将碱熔法氧化锆生产中酸分解后的含硅粗锆液在恒温条件下静置； (2)向步骤(1)的含硅粗锆酸解液中加入絮凝剂，经絮凝、沉降、过滤，除去硅洛，得到氧氯化锆溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中含硅粗锆液浓度以Zr(Hf)O2 计为 100-160g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中含硅粗锆液总酸度以HCl计为 4.0-6.0moI/Lο4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中含硅粗锆液含硅量以SiO2计为 0.5-5g/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲景奎，齐涛，韩冰冰，吴江，郭强，孙小龙，吕彩霞，陈忠锡，王雨，宋静，薛天艳，黎少华，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，江西晶安高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11