一种回收锆冶金固废中锆元素的方法技术

本发明专利技术公开了一种回收锆冶金固废中锆元素的方法，首先将锆冶金固废破碎研磨至100目以下后，溶解、过滤，获得滤液和滤渣，其次将滤渣进行清洗及烘干后，再次进行研磨至300目以下，进行氯化即可，而所获得的滤液循及清洗液环至溶解过程中。本发明专利技术的方法通过从锆冶金固废中回收锆元素，不仅减少了含锆冶金固废的堆存量及含锆冶金固废对环境的污染，且该方法有效提高了锆元素的回收率；此外，随着滤液循环使用，滤液中NaCl、KCl饱和析出能够用于提纯粗ZrCl4工序，滤液中微量有价元素逐渐富集，达到一定浓度后可进行提取。

【技术实现步骤摘要】
一种回收锆冶金固废中锆元素的方法
本专利技术属于锆元素的回收领域，尤其涉及一种回收锆冶金固废中锆元素的方法。
技术介绍
二氧化锆(ZrO2)化学性质不活泼，难溶于水、盐酸和稀硫酸，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，是重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料。金属锆(Zr)具有良好的抗腐蚀性，超高的硬度与强度，主要用于航空航天、军工、核反应、原子能及金属超硬材料添加，还可用于制造防弹合金钢及反应堆中铀燃料的包覆合金。四氯化锆(ZrCl4)是生产二氧化锆、金属锆的中间原料。四氯化锆主要采用沸腾氯化法工艺生产，而锆英石及杂质如铁、钛、铝、硅等生成相应的氯化物呈气态形式产出。由于杂质氯化物的沸点与四氯化锆、四氯化铪的升华点不同，控制冷凝器温度回收晶体状四氯化锆，使其与杂质初步分离。氧化锆及杂质等沸腾氯化化学反应方程式：再利用四氯化锆与碱金属氯化物形成低熔点共熔体的特性，将沸腾氯化工艺制备的粗四氯化锆连续溶解于熔盐体系，低沸点杂质在熔盐表面蒸发，高沸点杂质铁、铝等与碱金属离子形成稳定的复盐留在体系内，四氯化锆提温升华与杂质分离，而制得纯度较高的精四氯化锆。四氯化锆提纯化学反应方程式：FeCl3+NaCl/KCl→Na(K)FeCl4AlCl3+NaCl/KCl→Na(K)AlCl4ZrCl4+2NaCl/KCl→Na2(K2)ZrCl6随着提纯反应的进行，熔盐体系中的高沸点杂质元素含量不断增加，熔盐体系的物化性质快速恶化，导致提纯反应难以顺利进行，所以当提纯反应进行一段时间后需对熔盐体系进行排盐并添加新盐处理，排出的废盐中含有约40％的锆元素。因此冶金固废中处理及其资源化综合利用是锆冶金行业亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种提高锆冶金流程的锆元素回收率的方法。技术方案：本专利技术回收锆冶金固废中锆元素的方法，包括如下步骤：(1)将锆冶金固废破碎研磨至100目以下后，溶解、过滤，获得滤液和滤渣；(2)将滤渣进行清洗及烘干后，再次进行研磨至300目以下，进行氯化即可，而所获得的滤液循环至溶解过程中。废盐组成较为复杂，由此本专利技术通过将其溶解，经溶解后滤渣主要为ZrO2和C，在此基础上进一步将滤渣清洗、干燥、研磨后，即可用于氯化；同时滤液中微量有价元素在滤液循环过程中逐步得到富集。进一步说，步骤(1)中，采用的溶解可为水溶或酸溶，其中，酸溶时采用盐酸，其浓度≤5mol/L。优选的，溶解的温度可为40-80℃，溶解0.5-2h。进一步优选可采用酸溶，其溶解的温度为55-75℃，溶解1-2h。再进一步说，步骤(2)中，采用的烘干是在95-105℃条件下反应0.5-2h。采用的氯化是在900-1000℃条件下反应0.2-1h。优选的，氯化采用沸腾氯化炉或熔盐氯化炉。更进一步说，步骤(2)中，滤渣清洗后获得的清洗液循环至溶解过程中。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该方法通过从高冶金固废中回收锆元素，不仅减少了含锆冶金固废的堆存量及含锆冶金固废对环境的污染，且该方法有效提高了锆元素的回收率；此外，随着滤液循环使用，滤液中NaCl、KCl饱和析出能够用于提纯粗ZrCl4工序，滤液中微量有价元素逐渐富集，达到一定浓度后可进行提取。附图说明图1为本专利技术采用的锆冶金固废物相组成图；图2为本专利技术水溶滤渣清洗烘干处理后的物相组成图；图3为本专利技术水溶滤清洗渣烘干处理后的化学成分图；图4为本专利技术水溶滤渣清洗烘干处理后的放大3500倍的微观形貌图；图5为本专利技术水溶滤渣清洗烘干处理后的放大1900倍的微观形貌图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。实施例1该实施例中采用的锆冶金固废成分为：36.2％Zr-0.25％Hf-1.4％Na-3.1％K-1.0％Al-21.2％C-23.5％O-12.8％Cl，物相有：ZrO2、ZrSiO4、ZrCl2、SiO2、HfO2、Al2O3、Fe3(CO)12、C、C60、K3C60等，如图1所示。本专利技术从锆冶金固废中回收锆元素的方法包括如下步骤：(1)将块状含锆冶金固废进行破碎；(2)将破碎的含锆冶金固废进行研磨，研磨至100目以下；(3)将研磨后的含锆冶金固废进行水溶，水溶温度55℃，水溶时间1h；(4)将水溶后的溶液进行过滤，滤液可循环用于水溶过程，而滤渣进行清洗处理，清洗液同样可循环用于水溶过程；(5)滤渣清洗后在105℃条件下进行烘干处理2h；(6)将烘干处理后的滤渣进行再次研磨，研磨至300目以下；(7)最后将300目以下滤渣送至氯化炉，在950℃条件下氯化0.5h，即可。成分检测：将本实施例步骤(6)获得的滤渣进行成分检测，获得的结果如图2及图3所示。通过图2和图3可知，滤渣中物相：ZrO2、SiO2、HfO2、Al2O3、C、ZrSiO4等，其化学成分为49.7％Zr-0.36％Hf-0.36％Al-16.9％C-32.67％O。并对该滤渣的形貌进行探究，获得的结果如图4及图5所示，通过该两图可知，滤渣颗粒尺寸在5μm左右，结构蓬松，表面附着较多细小颗粒，此滤渣更有利于氯化回收。将上述氯化后的滤渣进行成分检测可知，锆冶金固废中的水溶物占15.6％，滤渣中物相：ZrO2、SiO2、HfO2、Al2O3、C等，以ZrO2、C为主；滤渣化学成分：49.7％Zr-0.4％Hf-0.4％Al-16.9％C-32.7％O，其中Zr、C、O三种元素占比约100％，Zr元素含量约50％，锆冶金固废中锆元素回收率达91.1％。实施例2该实施例中采用的锆冶金固废成分为：36.2％Zr-0.25％Hf-1.4％Na-3.1％K-1.0％Al-21.2％C-23.5％O-12.8％Cl，物相有：ZrO2、ZrSiO4、ZrCl2、SiO2、HfO2、Al2O3、Fe3(CO)12、C、C60、K3C60等。本专利技术从锆冶金固废中回收锆元素的方法包括如下步骤：(1)将块状含锆冶金固废进行破碎；(2)将破碎的含锆冶金固废进行研磨，研磨至100目以下；(3)将研磨后的含锆冶金固废进行水溶，水溶温度75℃，水溶时间1h；(4)将水溶后溶液进行过滤，滤液可循环用于水溶过程，而滤渣进行清洗处理，清洗液同样可循环用于水溶过程；(5)滤渣清洗后在105℃条件下进行烘干处理2h；(6)将烘干处理后的滤渣进行再次研磨，研磨至300目以下；(7)最后将300目以下滤渣送至氯化炉，在950℃条件下氯化0.5h，即可。成分检测：将上述氯化后的滤渣进行含量检测可知，锆冶金固废中水溶物占15.9％，滤渣中物相：ZrO2、SiO2、HfO2、Al2O3、C等，以ZrO2、C为主；滤渣化学成分：51.2％Zr-0.5％Hf-0.5％Al-16.5％C-32.1％O，其中Zr、C、O三种元素占比约100％，Zr元素含量约51％。废盐中锆元素回收率达91.5％。实施例3该实施例中采用的锆冶金固废成分为：36.2％Zr-0.25％Hf-1.4％Na-3.1％K-1.0％Al-21.2％C-23.5％O-12.8％Cl，物相有：ZrO2、ZrSiO4、ZrCl2、SiO2、HfO2、Al2O3、Fe3(CO)12、C、C60、K3C60等。本专利技术从锆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收锆冶金固废中锆元素的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将锆冶金固废破碎研磨至100目以下后，溶解、过滤，获得滤液和滤渣；(2)将滤渣进行清洗及烘干后，再次进行研磨至300目以下，进行氯化即可，而所获得的滤液循环至溶解过程中。

【技术特征摘要】
1.一种回收锆冶金固废中锆元素的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将锆冶金固废破碎研磨至100目以下后，溶解、过滤，获得滤液和滤渣；(2)将滤渣进行清洗及烘干后，再次进行研磨至300目以下，进行氯化即可，而所获得的滤液循环至溶解过程中。2.根据权利要求1所述的回收锆冶金固废中锆元素的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶解的温度为40-80℃，溶解0.5-2h。3.根据权利要求1所述的回收锆冶金固废中锆元素的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶解为水溶或酸溶，其中，酸溶时采用盐酸，其浓度≤5mol/L。4.根据权利要求3所述的回收锆冶金固废中锆元素的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：居殿春，侯义飞，赵永恒，鲍俭，周东杰，胡壮丽，白妮，陈春钰，焦丽娜，沈妍，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32