一种促进锆英砂分解的熔盐体系及分解锆英砂的方法技术

本发明专利技术涉及有色金属冶炼领域，具体涉及一种促进锆英砂分解的熔盐体系及分解锆英砂的方法。所述熔盐体系包含氟化钠/钾和氟化铝熔盐和添加剂，氟化钠/钾和氟化铝的摩尔比为2.1～3.9，添加剂为氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化钾/钠中的一种或多种。本发明专利技术提出了一种非传统的促进锆英砂分解的熔盐体系和使用该熔盐体系分解锆英砂的方法，相比于现有技术，不需消耗大量碱液，制备工艺简单可行，具有明显的成本优势，对于促进锆产业的迅速发展，降低锆生产成本具有重要意义。生产成本具有重要意义。生产成本具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种促进锆英砂分解的熔盐体系及分解锆英砂的方法


[0001]本专利技术涉及有色金属冶炼领域，具体涉及一种促进锆英砂分解的熔盐体系及分解锆英砂的方法。

技术介绍

[0002]锆作为一种战略性新兴矿产，与国民经济发展和国防安全密切相关，但是我国锆资源可采量不足，无法满足国内锆产业加工的生产需求，对国外的进口依赖度高，于我国锆资源产业的发展极为不利。我国在锆产品的生产中，多为中低端产品，作为中间产品的氧氯化锆出口量占全球的90％以上。因此，资源匮乏，技术落后、等问题严重制约我国锆资源产业发展，当前锆产业形势和发展现状迫切要求我国积极推进产业结构调整和技术创新，开发节能环保的技术工艺，进一步增加锆产品附加值。
[0003]锆英砂的主要成分为硅酸锆，是一种由氧化锆和氧化硅彼此以牢固化学键结合而成的非常稳定的化合物。在锆矿物冶炼工艺中，需要先将锆英砂分解，制备氯化锆或氧氯化锆，然后再制备氧化锆、硫酸高、海绵锆等其他产品。锆英砂的化学性质极其稳定，其分解方法有氢氧化钠分解法、碳酸钠烧结法、石灰烧结法、氟硅酸钾烧结法、等离子熔炼法、氯化法和高温还原法。目前，国内外分解锆英砂的主要方法为碱熔法，该工艺是在650℃下将锆英砂精矿和烧碱熔融，然后用热水浸熔融体，硅以硅酸钠的形态进入溶液中，锆酸钠不溶于水，留在固相渣中，用盐酸处理固相渣，过滤除去矿渣及其他杂质，得到水溶性氯氧化锆，将母液蒸发结晶，并洗涤、焙烧得到产品二氧化锆。该方法分解锆英砂工艺流程长、排放大量废碱液和废锆渣，存在极大的环境隐患。
[0004]现有的分解锆英砂的工艺主要有热分解法和烧结法。热分解法需将温度最少加热到1700℃才能实现硅酸锆的分解，能耗过高；烧结法则需要大量的碱耗，产生的废液废渣污染环境。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种新的非传统的促进锆英砂分解的熔盐体系和使用该熔盐体系分解锆英砂的方法。
[0006]所述的促进锆英砂分解的熔盐体系中包含以下三种成分：A.氟化钠或氟化钾；B.氟化铝；C.添加剂；所述添加剂包含氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化钾或氟化钠中的一种或多种混合。
[0007]如果添加剂中包含了氟化钾，则这种添加剂只能用于A成分是氟化钠的情况；反之如果添加剂中包含氟化钠，则该添加剂只能用于A成分是氟化钾的情况。如果添加剂中不包含氟化钾或氟化钠，则无论A成分是氟化钠还是氟化钾，该添加剂都可使用。
[0008]在所述熔盐体系中，A成分与B成分的摩尔比为2.1～3.9，优选2.5～3.5。A、B成分的质量之和占熔盐体系总质量的80％～99％，C成分的质量占熔盐体系总质量的1％～20％。
[0009]优选地，所述成分C中，氟化钙的加入量为熔盐体系总质量的3％～5％，氟化镁的加入量为熔盐体系总质量的3％～8％，氟化锂的加入量为熔盐体系总质量的1％～3％，氟化钾或氟化钠的加入量为熔盐体系总质量的3％～8％。需要注意的是，上述成分C中各氟化盐的加入量是指如果要添加该种氟化盐，其合适的添加量，并非指四种氟化盐及其相关的质量比例要同时存在，如前文所述，成分C添加剂可以是这些氟化盐中的一种或多种。
[0010]所述熔盐体系可以直接通过将干燥后的氟化钠/钾、氟化铝和成分C中的各氟化盐混合均匀后加热成熔盐制得，也可以采用合适分子比的钠冰晶石或钾冰晶石与成分C中的各种氟化盐在干燥之后混合均匀并加热成熔盐制得，还可以采用其他任何可能的方法，只要保证最后生成的熔盐体系中各成分的比例即可。
[0011]本专利技术还包括将上述熔盐体系应用于锆英砂分解的方法，具体包括以下步骤：
[0012]S1：将如权利要求1至5中任一项所述的促进锆英砂分解的熔盐体系与锆英砂混合，形成混合物I，混合物I中促进锆英砂分解的熔盐体系与锆英砂的质量比为10:1～2:1。
[0013]升温至850～1050℃进行保温，保温时间30～300min。在这一过程中熔盐体系促进锆英砂发生分解。
[0014]S2：保温结束后将混合物I进行冷却，冷却至400～700℃，混合物I分成上层融液和下层固体混合物II。上层融液主要为氟化盐，下层固体混合物II包含锆英砂分解后的产物，主要为氧化锆和氧化硅。对冷却后的混合物I进行固液分离，获得下层固体混合物II。
[0015]步骤S1按照以下方法中的一种进行：
[0016]方法1：按比例称取将配制熔盐体系所需的各原料，进行干燥之后，混合均匀，升温至850～1050℃形成熔盐体系，加入锆英砂，在850～1050℃保温；
[0017]方法2：称取配制熔盐体系所需的各原料和锆英砂，进行干燥之后，混合均匀，升温至850～1050℃，在850～1050℃保温。
[0018]即配制熔盐体系所需的各原料可以先制成熔盐体系，再加入锆英砂；也可以直接将各原料先在固态下与锆英砂进行混合，然后再加热熔融。
[0019]上述方法中，配制熔盐体系所需的各原料(可以是氟化钠/钾、氟化铝和成分C中各种氟化物，也可以是钠/钾冰晶石和各种氟化物)和锆英砂在混合前都要进行干燥，干燥方式优选为：在100℃～120℃的烘箱中放置15～18h进行干燥。
[0020]上述方法中，氟化钠/钾和氟化铝或钠/钾冰晶石、成分C中的各种氟化物及锆英砂可为工业级。
[0021]优选的，上述方法中，步骤S1中升温方法优选为以5～7℃/min的速率进行加热升温。
[0022]优选的，上述方法中，固体原料(具体如方法1中配制熔盐体系所需的各原料、方法2中配制熔盐体系所需的各原料和锆英砂)在混合时是放于研钵或其他粉碎共混设备中，进行2～3h充分的粉碎、搅拌，利用机械作用使其分散均匀。
[0023]优选的，步骤S1中升温至920～980℃进行保温。
[0024]优选的，步骤S1中保温时间为120～180min。
[0025]优选的，步骤S2中冷却至500～600℃进行固液分离。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术提出了一种新的非传统的促进锆英砂分解的熔盐体系和使用该熔盐体系
分解锆英砂的方法，相比于现有技术，不需消耗大量碱液，制备工艺简单可行，具有明显的成本优势，对于促进锆产业的迅速发展，降低锆生产成本具有重要意义。本专利技术能够大幅度降低硅酸锆分解工艺的能源消耗和环境污染，为锆资源的清洁高效利用、促进节能减排提供新思路。
附图说明
[0028]图1本专利技术实施例1中获得的下层固体物的XRD谱图。
具体实施方式
[0029]如下为本申请的优选示例，其仅作用于本专利技术的解释而不是限制。
[0030]实施例1
[0031]在烘箱中以120℃干燥所需氟盐以及锆英砂15h后，在室温条件下，称量氟化钠23.333g，氟化铝18.667g，氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.5；称量添加剂氟化钙2.000g，氟化镁3.000g，氟化锂1.000g、氟化钾2.000g；称量锆英砂15.000g，随后将上述药品在研钵中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促进锆英砂分解的熔盐体系，其特征在于，熔盐体系中包含以下三种成分：A.氟化钠或氟化钾；B.氟化铝；C.添加剂；所述添加剂包含氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化钾或氟化钠中的一种或多种混合；包含氟化钾的添加剂仅用于A成分是氟化钠的情况，包含氟化钠的添加剂仅用于A成分是氟化钾的情况。2.根据权利要求1所述的促进锆英砂分解的熔盐体系，其特征在于，所述熔盐体系中，A成分与B成分的摩尔比为2.1～3.9，A、B成分的质量之和占熔盐体系总质量的80％～99％，C成分的质量占熔盐体系总质量的1％～20％。3.根据权利要求1所述的促进锆英砂分解的熔盐体系，其特征在于，所述熔盐体系中，A成分与B成分的摩尔比为2.5～3.5。4.根据权利要求1所述的促进锆英砂分解的熔盐体系，其特征在于，所述成分C中，氟化钙的加入量为熔盐体系总质量的3％～5％，氟化镁的加入量为熔盐体系总质量的3％～8％，氟化锂的加入量为熔盐体系总质量的1％～3％，氟化钾或氟化钠的加入量为熔盐体系总质量的3％～8％。5.一种分解锆英砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将如权利要求1至4中任一项所述的促进锆英砂分解的熔盐体系与锆英砂混合，形成混合物I，升温至850～1050℃进行保温；S2：将混合物I冷却后，分成上层融液和下层固体混合物II，进行固液分离，获得的下层固体混合物II包含锆英砂分解后的产...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘风国，乔金波，王兆文，石忠宁，高炳亮，刘爱民，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：