一种氧氯化锆碱熔盐酸解脱硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种氧氯化锆碱熔盐酸解脱硅的方法，该方法以碱熔盐法氧氯化锆生产工艺中转型料为原料，经盐酸分解制得锆液；锆液采用絮凝方法深度脱除其中的硅酸，得到高纯度高浓度氧氯化锆溶液。本方法较传统熔盐法氧化锆生产技术可省去锆液一次冷却结晶等步骤，简化了生产流程，提高生产效率，降低了能耗与设备投入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化合物加工领域，具体涉及碱熔法氧化锆生产技术中氧氯化锆碱熔盐酸解脱硅的方法。技术背景二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，随着温度和其他条件变化，会发生相结构转变，历经单斜、四方和立方三个相系结构。因此被广泛地应做高级耐火材料、陶瓷、人造宝石、光学纤维和电子功能材料等。二氧化锆的生产方法主要有氯化法和碱熔法。氯化法是将锆精矿经高温氯化、分级冷凝、精馏、复分解、中和沉淀和煅烧而得二氧化锆。该方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二氧化锆，主要工序依次为高温烧结、水浸、除钠、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SiO2需要二次除硅，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，从而与杂多硅酸沉淀物分离。该过程复杂、设备多、酸耗高、能耗高、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，包括碱熔、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
本专利技术的目的是针对传统碱熔法氧化锆生产技术中二次脱硅过程操作复杂、能耗酸耗高、设备投入量大、生产周期长等问题，提出一种絮凝法深度脱硅的简便快捷方法。本专利技术以碱熔法氧化锆生产工艺中转型料为原料，采用低浓度盐酸分解制得粗锆液，再向粗锆液中加入絮凝剂，经絮凝、沉降、过滤得到高纯度氧氯化锆溶液。控制该锆液的锆量、酸度和硅酸聚合度，再向锆液中加入絮凝剂，保温絮凝脱硅，絮凝结束后过滤将硅渣分离。与传统二次脱硅工艺相比，该方法中氧氯化锆一直在溶液中不结晶析出，可省去传统的冷却结晶、溶解等工序，简化生产流程，减少设备投入，降低酸耗，提高生产效率。本专利技术的方法包括如下步骤:(I)将碱熔法氧化锆生产工艺中转型料与质量浓度为15%_25%稀盐酸混合，在90-110°C保温搅拌l_24h，得到略浑浊的粗锆液；(2)向步骤(1)的粗锆液中加入阳离子型絮凝剂，在25-70°C保温搅拌0.5_12h，过滤，将沉淀(即硅渣)除去，便可得到氧氯化锆溶液，其中二氧化锆含量为95-160g/L (以Zr (Hf) O2 计)，二氧化硅含量为 20-100ppm (以 SiO2 )。优选的，步骤(1)中的转型料湿基锆含量为34%-40% (以Zr (Hf) O2计)。优选的，步骤(1)中盐酸质量浓度为15%_25%。优选的，步骤(1)中酸解温度为90-110°C，酸解时间为l_24h。优选的，步骤(1)中低浓度盐酸质量与转型料质量之比为1.8:1-3.8:1。优选的，步骤(2)中阳离子絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂，其分子量范围为60-500 万。优选的，步骤(2)中阳离子絮凝剂为季铵盐类絮凝剂，其分子量为20-100万。优选的，步骤(2)中阳离子絮凝剂质量浓度为0.4%-1.2%，加入量为料液体积4%-15%。优选的，步骤(2)絮凝时间为0.5_12h，絮凝温度为25_70°C。优选的，步骤(2)中所得氧氯化锆溶液的主要成分为盐酸、氧氯化锆(说的是主要成分)，锆液浓度为95-160g/L (以Zr(Hf)O2计)，总酸度为4.0-5.5mol/L (以HCl计)，硅含量为 20-100ppm (以 SiO2 计)。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；(2)脱硅过程中，氧氯化锆一直溶解在锆液中未结晶析出，可省去传统工艺中结晶析出氧氯化锆的再溶解过程，简化生产流程，降低酸耗、水耗；(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。【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350g转型料(Zr (Hf)O2含量为36.0%)与700mL20%盐酸溶液混合，在90°C条件下保温搅拌2h，得到850mL微浑浊的粗锆液，冷却至50°C，向其中加入85mL质量浓度为0.4%、分子量为60万的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，保温搅拌12h，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，分析所得氧氯化锆溶液的浓度及总酸浓度，分析结果为锆浓度为145g/L (以Zr(Hf)O2计)，总酸浓度为5.25mol/L (以HCl计)，硅含量为IOOppm (以 SiO2 计)。实例2取105g转型料(Zr (Hf)O2含量为34.0%)与300mL 15%盐酸溶液混合，在110°C条件下保温搅拌24h，得到350mL微浑浊的粗锆液，冷却至70°C，向其中加入12.8mL质量浓度为1.2%、分子量为500万的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，在70°C保温搅拌0.5h，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，分析所得氧氯化锆溶液的浓度及总酸浓度，分析结果为锆浓度为95g/L (以Zr(Hf)O2计)，总酸浓度为4.5mol/L (以HCl计)，硅含量为20ppm (以SiO2计)。实例3 取40(^转型料(2^把)02含量为40.0%)与600mL20%盐酸溶液混合，在110°C条件下保温搅拌4h，得到SOOmL微浑浊的粗锆液，冷却至25°C，向其中加入40mL质量浓度为0.6%、 分子量为30万的阳离子型季铵盐类絮凝剂(如ΡΕΠ))，在25°C保温搅拌6h，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，分析所得氧氯化锆溶液的浓度及总酸浓度，分析结果为锆浓度为160g/L (以Zr(Hf)O2计)，总酸浓度为5.2mol/L (以HCl计)，硅含量为40ppm (以SiO2计)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧氯化锆碱溶盐酸解脱硅的方法，该方法包括以下步骤:（1）以碱熔法氧化锆生产中的转型料为原料，经盐酸分解，制得粗锆液；（2）向步骤（1）的粗锆液中加入阳离子型絮凝剂，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】
1.一种氧氯化锆碱溶盐酸解脱硅的方法，该方法包括以下步骤: (1)以碱熔法氧化锆生产中的转型料为原料，经盐酸分解，制得粗锆液； (2)向步骤(1)的粗锆液中加入阳离子型絮凝剂，经絮凝、沉降、过滤，除去硅渣，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，所述转型料中湿基锆含量以Zr(Hf)O2计为 34%-40%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂，其分子量范围为60-500万，或为季铵盐类絮凝剂，其分子量范围为20-100万。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛天艳，曲景奎，齐涛，吴江，吕彩霞，孙小龙，王雨，陈忠锡，韩冰冰，宋静，郭强，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