CN1125195A - 非结晶提纯法生产锆系列产品 - Google Patents

Abstract

该发明属化工技术领域，对于锆系列产品的生产，通常采用的结晶提纯法，具有生产周期长，锆损失较严重，能耗高，酸耗也多等弊端，还有，在用浓盐酸进行结晶提纯时，环境污染很大。本发明则克服了上述弊端，其做法简要介绍如下：把Fe³⁺还原成Fe²⁺，控制适宜的pH值，加热沸腾锆液，水解沉淀，分离出Fe、Ti和Si等，再用碱液除铝，就可容易得到纯净锆液。本法可取代任何一种原需通过结晶提纯法生产锆系列产品。

Description

非结晶提纯法生产锆系列产品

该发明属化工技术领域(包括无机化工、精细化工、工业分析)

生产锆系列产品的现有技术就针对分解锆英砂的方法不同而言，有碳化一氯化法，石灰(或石灰石粉)烧结法，纯碱烧结法或烧碱熔融法。上述这些方法在对熟料进行酸化后的锆液进行提纯时，无论是二酸二碱工艺，还是一酸一碱一次结晶或一酸一碱二次结晶工艺等，使用的都是通过浓缩而进行结晶提纯的，本发明则与现有技术截然不同，且具有现有技术无法比拟的优点或积极效果，在研究该发明的过程当中，我参考了如下四份材料：

1、《无机化学》编写组编，无机化学，人民教育出版社，1978。

2、稀有金属知识编写组编，锆与铪，冶金工业出版社，1974。

3、李宝兰等编著的一篇论文，广西师院学报(自然科学版)，1988·1。

4、楼书聪编著，化学试剂配制手册，江苏科学技术出版社，1993。

该发明的技术方案为：

已基本分解完全的锆英砂熟料用酸溶解后，用适宜的还原剂把三价铁还原为二价铁，加热沸腾除硅，在适宜的PH值条件下，通过水解沉淀分离出铁、钛等杂质，用碱液除去铝，之后，即可容易得到纯净的锆液。

该发明与现有技术的比较：

1、生产周期：现有的结晶提纯技术无论是采用自然结晶还是搅拌冷却结晶，生产周期都很长，但是一旦采用本发明，则可使生产周期显著缩短。

2、锆的利用：结晶提纯时，酸要循环使用，这样就会造成铁、钛、钠或钙等越聚越多，不得不定期排放，这不但要造成酸的浪费(即使回收也要造成能源大增)，而且锆的损失也比较严重，但是，一旦采用本发明的方法，锆则几乎百分之百地得到了利用，从这一点也可看出，每生产1吨产品的物耗、能耗，结晶提纯法要比该发明的方法为高。

3、能耗。如果结晶采用搅拌冷却结晶，则由于生产周期长，从而造成能耗较高，尤其是结晶前必须浓缩，这样造成的能源消耗就更多，但是如果采用了本发明的方法之后，能耗就能得到显著降低。

4、酸耗。结晶提纯法生产二氧化锆，如果把晶体溶解并中和至碱性，则不但多耗中和的碱，而且要多浪费折30％的盐酸近2吨，即使把晶体直接送去焙烧，每吨产品也要多浪费折30％的盐酸近2吨。

5、环保。结晶提纯法，一般采用的是浓盐酸，尤其是石灰烧结法，这样，必然造成操作环境严重污染，严重影响操作工人的身体健康，但是，只要采用了本发明的生产方法，就可使得操作环境得到显著改善，当然也就使得生产操作，生产管理便利了许多。

下面就对实现发明的最好方式进行详细描述：

已基本分解完全的锆英砂熟料用酸(盐酸或硫酸)溶解，并保持最终的[H⁺]＝0.5M左右，酸溶应在带夹套的搪玻璃反应釜中进行，酸溶后，加入适量铁屑(或铁粉)在搅拌加热沸腾的条件下进行还原，等到Fe³⁺全部转化为Fe²⁺且有一部分Ti³⁺生成为止，还原的程度可通过检测得知。抽滤分离出多余的铁屑以及部分二氧化硅，使滤液回到反应釜中，用氨水把料液的PH值调到接近4的条件下加热沸腾半小时左右，取样使液固分层，上清液如果已无ZrO²⁺，则沸腾水解结束，抽滤分离出清液，用除铁且PH值为4的稀酸洗涤滤饼，直至检验滤液无铁，且钙、镁消失为止。最好检验一下，使滤饼中的Fe₂O₃的量与ZrO₂的量比值小于技术指标的比值，再检测一下滤饼中有无Ai³⁺存在，如果有，则要把滤饼卸下放入搪瓷容器或塑料容器中，加入无铁烧碱液，使混合料浆的[OH^-]＝1M多，搅拌一刻钟，然后抽滤分离出碱液，再多次用一定量的1M多的无Fe烧碱清液对滤饼进行浸泡，抽滤分离，直至滤饼中无Ai为止，再用纯水洗涤至中性，然后加适量的纯酸(盐酸或硫酸等)加热溶解卸下的滤饼，加入适量的纯氧化剂(如NaClO、H₂O₂)，使溶液中的Ti全部转变为Ti⁴⁺，调溶液的PH值在1～1.5之间，加热沸腾半小时左右，直至取样过滤的清液中无TiO²⁺，而且SiO₂的量与ZrO₂的量的比值小于技术指标中的相应比值为止，真空抽滤分离出Ti沉淀物，加以回收利用，除去Ti后的清液用纯氨水调PH值接近4水解沉淀，也可调PH值至8～9，直接沉淀，沉淀物过滤脱水，并用纯水洗涤干净，直至无Na⁺或无NH₄ ⁺检验一下Na₂O的量与ZrO₂的量的比值，要小于相应的技术指标比值，合格后的滤饼即可送去直接生产锆系列产品。例如，直接送去烘干焙烧即得ZrO₂产品，直接用纯盐酸加热溶解并稍微浓缩即可冷却结晶生产氧氯化锆产品。

附：①上述的除铁和除钛这两个步骤，次序可以互换，只是具体做法稍有不同，为节省篇幅，此处从略。

②以上所述的真空过滤，如果有操作困难的，可使用离心机进行离心过滤分离。

Claims (1)

1. 非结晶提纯技术与现有的结晶提纯技术所共有的技术特征为，都是要用酸化后的锆液进行提纯。

   该发明的技术特征是：把三价铁还原成二价铁；加热沸腾除硅；加热沸腾水解沉淀分离出铁和钛，碱液除铝。

   凡是符合上述发明的技术特征的锆系列产品的生产技术都要求得到专利保护。