从锆英石精矿中制备高纯二氧化锆制造技术

本发明专利技术涉及一种从锆英石精矿中制备高纯二氧化锆的方法。将钙质石灰粉和锆英石精矿混合焙烧，先用低浓度循环酸洗废液浸洗烧成物，再用高浓度酸洗废液浸出，浸出液经净化，两次结晶，获得高纯二氧化锆。本发明专利技术具有工艺流程短，生产成本低，ＺｒＯ↓［２］回收率高，产品质量好，无三废污染等优点。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种从锆英石中制备锆化合物的方法，特别是从锆英石精矿中制备高纯度二氧化锆的方法。从锆英石中制备氧化锆，普遍采用苛性碱融熔法，例如用氢氧化钠和碳酸钠与锆英石混合烧结，使之生成锆酸钠和硅酸钠产物，随之用水浸取溶解硅酸钠并用水解锆酸钠呈水合二氧化锆，然后进一步提纯。为了获得高纯度产品，不得不使用两种以上的无机酸和碱进行反复溶解提纯，因而造成工艺过程复杂，周期长，原材料消耗大，成品氧化锆回收率低，一般只有35%左右。即使是中国专利申请CN1063268A公布的方法，采用熟石灰配料烧结，盐酸浸出等工艺技术，虽然可以使ZrO2的回收率有所提高，但工艺过程并没有缩短，并且存在着盐酸消耗大，母液和洗液有待处理等问题，该法仅能制备得普通工业级的二氧化锆，不适于制备高纯二氧化锆。本专利技术的目的在于提供一种制备高纯二氧化锆的方法，特别是提高ZrO2回收率和产品质量，解决三废的综合治理和利用的工艺方法。本专利技术的技术构成是，采用钙质石灰（白云石）或石灰石和氯-->化钙的水溶液、锆英石精矿进行混合，焙烧，所述氯化钙水溶液是从低酸浸出的废液中制备的氯化钙水溶液含CaO15～20%、CaCl245～60%。使硅酸锆转化为可被盐酸分解的锆酸盐，烧成料用来自本工艺的母液或废酸进行预浸出处理，脱除可溶性杂质钙、铁和硅等，再用含有氧氯化锆和氯化钙的氯盐溶液浸出，经浓缩析出ZrOCl2、8H2O晶体，然后把晶体溶于水中重结晶，进一步除去微量的铁、钙、钛等微量杂质，最后将ZrOCl2、8H2O煅烧制得高纯度二氧化锆。本专利技术的过程原理是锆英石精矿与熔剂在高温下焙烧，硅酸锆转化成锆酸钙和钙硅酸盐，它们在不同浓度、温度下的盐酸溶液中，具有不同的溶解性能，利用其溶解性能上的差异将烧成料用水和/或稀盐酸在30～60℃温度下浸出，可除去过量的CaO和钙硅酸盐及镁盐，用氯盐溶液浸出，锆以可溶性的氧氯化锆进入溶液，再利用氧氯化锆在不同温度下的盐酸溶液中的溶解度不同，使锆呈ZrOCl2、8H2O结晶析出，锆得以与杂质分离，达到提纯的效果。纯净的ZrOCl2、8H2O晶体，在不同温度梯度下燃烧，转化成不同晶系结构的二氧化锆。为了达到提纯二氧化锆的目的，采用两段除硅、重溶结晶的技术措施，即在浸出时，采用含有氯氧化锆和氧化钙的氯盐溶液浸出，可除去约99%的SiO2可溶性杂质，再经两次结晶，即可获得99.9%的高纯二氧化锆产品。-->下面结合实施例来详细说明本专利技术的具体工艺条件。图1是本专利技术的工艺流程示意图。工艺过程主要由焙烧、浸出、结晶净化、煅烧等四大部分成。原料成份（重量%，下同。）：锆英石含ZrO260～65，SiO231～34，TiO2、1.21，Fe2O30.45。钙质石灰含（%）：CaO63.47，Mg2.27，Fe20.15。盐酸    HCl30～31，Fe    0.073。1、焙烧按配料比（重量%），用所述锆英石精矿100和钙质石灰160，于1100℃下焙烧5小时，制得焙烧料。浸洗：将所述焙烧料，第一次浸洗液用含Caサ60克/升、[Cl-]T浓度3.1摩尔/升的循环酸洗液，调成矿浆浓度为35%的洗涤物，浸洗0.5小时;第二、三次洗液采用含[Caサ]为80克/升，[Cl-]T为5.8摩尔/升的循环酸洗液，调矿浆浓度为30%进行浸洗1～1.5小时。浸出：将浸洗过的焙烧料用含[Caサ]为50～56克/升，[Cl-]为10摩尔/升的溶液，于温度为85～95℃下浸出，以固液比分别为1∶3.5和1∶3的条件下浸出2次，时间为1～1.5小时。浸出结束前加入3＃絮凝剂0.3公斤/立方米。结晶净化：第一次浓缩结晶前，溶液含ZrO2180～200kg/m3，[Cl-]9.5～10.24mol/L，温度为常温;第二次结晶的料液含-->ZrO2800～950kg/m3，结晶后母液含[Cl-]6.8～7.2mol/L，常温;重结晶后的晶体，用含[Cl-]T为9mol/L的溶液洗涤，晶体洗涤固液比为1∶1.4～1.6。5、煅烧：将洗涤后的重结晶产物置于煅烧炉中煅烧，煅烧温度800～950℃，时间3小时。按本专利技术所述的工艺技术条件，获得ZrO2含量大于99.9%的产品，ZrO2直收率73.2%，总回收率大于90%。按本专利技术所述的制备高纯二氧化锆的方法，具有比苛性碱溶法工艺周期短，原材料消耗少，废酸废液废渣（即三废）可被综合利用，锆回收率高，产品质量好，生产成本低等优点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用石灰、锆英石和氯化钙混合烧结、盐酸浸出、浓缩结晶、煅烧步骤构成的二氧化锆制备方法，其特征在于采用钙质石灰粉、锆英石和氯化钙混合烧结，酸洗和浸出采用沉淀析出锆晶体和煅烧过程产生的废酸液，所述结晶是一次浓缩结晶，一次重结晶除杂质Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ，其中重结晶是用自制离子交换过的高纯盐酸，然后煅烧得产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种用石灰、锆英石和氯化钙混合烧结、盐酸浸出、浓缩结晶、煅烧步骤构成的二氧化锆制备方法，其特征在于采用钙质石灰粉、锆英石和氯化钙混合烧结，酸洗和浸出采用沉淀析出锆晶体和煅烧过程产生的废酸液，所述结晶是一次浓缩结晶，一次重结晶除杂质Si、Fe、Ca，其中重结晶是用自制离子交换过的高纯盐酸，然后煅烧得产品。2、如权利要求1所述的方法，其中所述钙质石灰是含CaO63-80%（重量、下同）的物质。3、如权利要求1所述的方法，其中所述酸洗是用含Caサ60克/升，[Cl-]T为3.1摩尔/升的循环酸洗液，矿浆浓度为35%，浸洗0.5小时。4、如权利要求1或3的方法，其中所述酸洗是用含Caサ80克/升。[Cl-]T浓度5.8摩尔/升的循环酸洗液，调节矿浆浓度为30%的条件下浸洗1～1.5小时。5、如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树昌，叶吉臣，聂文生，何平，梁家骁，肖俊标，何航军，凌振章，劳锡忠，何书焱，
申请(专利权)人：广西冶金研究院，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]