CN113860319A - 锆英砂生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锆英砂生产方法，包括以下步骤：将锆英砂毛砂进行物理提纯，获得锆英砂半成品，其中锆氧化物的质量百分比为60％至70％、钛氧化物的质量百分比为0.12％至0.18％、铁氧化物的质量百分比为0.2％至0.5％，所述锆英砂的白度在55至70；将所述锆英砂半成品进行酸解，包括将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，所述稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，所述稀盐酸液加热至70至80摄氏度；进行固液分离，以获得锆英砂成品。该方法能够先采用物理提纯获得锆英砂半成品，将锆英砂提纯至较高品位；再以较稀的盐酸液、较低的加热温度对锆英砂半成品进行酸解，使最终获得的锆英砂成品的白度提升至80以上。

Description

锆英砂生产方法

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，特别涉及一种锆英砂生产方法。

背景技术

锆英砂主要应用于陶瓷工业、耐火材料工业、铸造工业、锆金属及其化学制品等，其中陶瓷工业是目前全球锆应用最为广泛的领域。目前我国锆资源相对缺乏，特别是优质锆资源仍主要依赖进口。

由于锆英砂的成矿原因，世界各地的锆英砂所含杂质成分不一，对于目前重选、浮选、磁选、电选等利用锆英砂的物理性质的物理提纯方法，包括单一或联合物理提纯方法的选矿方法，最终产出的锆英砂成品质量仍有待提高，上述物理提纯方法所得到的锆英砂，在硅酸锆、化学锆行业使用时效果欠佳，导致硅酸锆在陶瓷行业使用时出现白度及颜色发色能力差等问题；另在化学锆行业致使化学过程中出现堵塞、生产不畅及废渣量大等问题。

近年来，我国有部分企业也在关注锆英砂杂质含量偏高的问题，通过重选、浮选、磁选、电选等单一或联合的物理提纯式的选矿方法，其产品的质量要求仍不尽如人意；也有企业或高校通过锆英砂酸解除铁的方法，包括将锆英砂投入反应釜与15％-20％的浓盐酸进行酸解，通过外加热实现反应釜内温度在80-95℃并保温2-5小时，之后得到杂质含量较低、白度较高的锆英砂成品。此方法所需盐酸浓度高、反应温度高，白度还存在提升的空间。故急需一种更高效、环保、低成本及便于规模化生产的锆英砂生产方法，解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种锆英砂生产方法，旨在提高锆英砂成品的白度。

本申请的研究人员发现，锆英砂中的三氧化二铁等铁氧化物杂质的存在，有碍于锆英砂白度的提升，在通常采用的浓盐酸法制备锆英砂成品的基础上，再加大浓盐酸的含量，对锆英砂成品的白度继续提升并不明显。

为实现上述目的，本发明提出的锆英砂生产方法，包括以下步骤：将锆英砂毛砂进行物理提纯，获得锆英砂半成品，所述锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至70％、钛氧化物的质量百分比为0.12％至0.18％、铁氧化物的质量百分比为0.2％至0.5％，所述锆英砂的白度在55至70；将所述锆英砂半成品进行酸解，所述酸解步骤包括将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，所述稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，所述稀盐酸液加热至70至80摄氏度；进行固液分离，以获得锆英砂成品。

可选地，所述进行固液分离，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：将经过固液分离所获得的回收液重新回收，以用于后续所述锆英砂半成品的酸解，所述回收液中盐酸的质量百分比为5.3％至10.5％；将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗，以获得锆英砂成品。经过上述物理提纯后的锆英砂半成品具有较高的品位、较少的金属氧化物，因此再使用上述锆英砂生产方法将锆英砂成品的白度提升至80以上的同时，能够降低盐酸浓度的下降程度，使进行酸解后的稀盐酸液，仍具有较强的酸解能力而能够用于后续锆英砂半成品的酸解工序。

可选地，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗，所述先后至少两次冲洗的冲洗液的PH值逐渐升高。先后至少两次冲洗的冲洗液的PH值逐渐升高，使冲洗液能够更好地适应PH值逐渐升高的固体物料，提高冲洗效果。

可选地，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤，包括以下步骤：将所述固体物料通过冲洗装置进行冲洗，所述冲洗装置包括至少两个沿物料输送方向依次连接的冲洗区；当进行清洗时，将后一冲洗区冲洗后的冲洗液，作为前一冲洗区的冲洗液；将位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液回收，用于生产人造金红石。通过设置包括至少两个沿物料输送方向依次连接的冲洗区的冲洗装置，后一冲洗区冲洗后的冲洗液能够被回收而用于前一冲洗区的冲洗，使冲洗液在多批次的锆英砂的生产中能够回收利用，提高了冲洗液的利用率，同时使位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液中氯化铁更富集，更有利于收集残留氯化物。

可选地，所述冲洗装置包括沿物料输送方向依次连接的真空带滤机，所述真空带滤机的上方设有出水管。

可选地，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤之后，还包括以下步骤：将冲洗后的固体物料依次进行烘干和冷却，以获得锆英砂成品。

可选地，所述锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至67％；将稀盐酸液加热至75至80摄氏度；将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1.5至2.5小时，进一步提高了锆英砂成品的白度。

可选地，所述稀盐酸液采用烟气余热进行加热，和/或，所述将锆英砂毛砂进行物理提纯的步骤包括将锆英砂毛砂依次进行重选、第一磁选、电选、第二磁选，所述第二磁选的磁场强度大于所述第一磁选的磁场强度，有利于物理提纯所获得的锆英砂半成品满足上述酸解步骤的需求，与酸解步骤相配合而进一步提高锆英砂成品的白度。稀盐酸液采用烟气余热进行加热，既能利用热值偏低的烟气余热完成加热至所要求的温度，使通常被废弃的烟气的余热被充分利用。

可选地，在所述进行固液分离的步骤之前，还包括以下步骤：在酸解反应经过预设时长后，进行取样化验；当所述取样化验满足预设指标时，结束酸解反应。

可选地，所述预设指标包括铁氧化物的含量小于0.15％，有利于监测酸解反应，避免异常情况的发生，提高了锆英砂产品的生产成功率。

本发明的技术方案通过将锆英砂毛砂进行物理提纯，将所述锆英砂半成品进行酸解，所述酸解步骤包括将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，所述稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，所述稀盐酸液加热至70至80摄氏度；进行固液分离，以获得锆英砂成品，能够先采用物理提纯获得锆英砂半成品，将锆英砂提纯至较高品位；再以较稀的盐酸液、较低的加热温度对锆英砂半成品进行酸解，使最终获得的锆英砂成品的白度提升至80以上。采用较稀的盐酸液，降低了对反应设备的腐蚀，提高了反应设备的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明锆英砂生产方法一实施例的步骤示意图。

图2为本发明锆英砂生产方法另一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本申请的研究人员发现，锆英砂中的三氧化二铁等铁氧化物杂质的存在，有碍于锆英砂白度的提升，在通常采用的浓盐酸法制备锆英砂成品的基础上，再加大浓盐酸的含量，对锆英砂成品的白度继续提升并不明显。本申请的研究人员进一步研究发现，由于锆英砂中主要杂质成分Fe的存在，严重影响了锆英砂的使用。其中由于Fe杂质含量偏高，导致后续产品的硅酸锆在陶瓷行业使用时出现白度及颜色发色能力差等问题。此时在通常采用的浓盐酸来酸解的工艺上，再继续加大盐酸的浓度，对进一步消除杂质成分Fe的帮助不大。因此，本发明提出一种锆英砂生产方法。

参照图1，在本发明一实施例中，该锆英砂生产方法包括以下步骤：将锆英砂毛砂进行物理提纯，获得锆英砂半成品，锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至70％、钛氧化物的质量百分比为0.12％至0.18％、铁氧化物的质量百分比为0.2％至0.5％，锆英砂的白度在55至70；将锆英砂半成品进行酸解，酸解步骤包括将锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，稀盐酸液加热至70至80摄氏度；进行固液分离，以获得锆英砂成品。

通过将锆英砂毛砂进行物理提纯，将所述锆英砂半成品进行酸解，所述酸解步骤包括将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，所述稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，所述稀盐酸液加热至70至80摄氏度；进行固液分离，以获得锆英砂成品，能够先采用物理提纯获得锆英砂半成品，将锆英砂提纯至较高品位；再以较稀的盐酸液、较低的加热温度对锆英砂半成品进行酸解，使最终获得的锆英砂成品的白度提升至80以上。采用较稀的盐酸液，降低了对反应设备的腐蚀，提高了反应设备的使用寿命。

作为可选的实施方式，锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至67％；将稀盐酸液加热至75至80摄氏度；将锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1.5至2.5小时，进一步提高了锆英砂成品的白度。

参照图2，在本发明另一实施例中，该锆英砂生产方法包括以下步骤：

将锆英砂毛砂进行物理提纯，获得锆英砂半成品，锆英砂半成品中锆氧化物(本实施例中以二氧化锆ZrO₂为指标)的质量百分比为60％至70％、钛氧化物(本实施例中以二氧化钛TiO₂为指标)的质量百分比为0.12％至0.18％、铁氧化物(本实施例中以三氧化二铁Fe₂O₃为指标)的质量百分比为0.2％至0.5％，锆英砂的白度在55至70；将锆英砂毛砂进行物理提纯的步骤包括将锆英砂毛砂依次进行重选、第一磁选、电选、第二磁选，第二磁选的磁场强度大于第一磁选的磁场强度，有利于物理提纯所获得的锆英砂半成品满足上述酸解步骤的需求，与酸解步骤相配合而进一步提高锆英砂成品的白度。

将锆英砂半成品进行酸解，酸解步骤包括将锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，稀盐酸液加热至70至80摄氏度；在进行固液分离的步骤之前，还包括以下步骤：在酸解反应经过预设时长后，进行取样化验；当取样化验满足预设指标时，结束酸解反应。预设指标包括铁氧化物的含量小于0.15％，有利于监测酸解反应，避免异常情况的发生，提高了锆英砂产品的生产成功率。进行固液分离，以获得锆英砂成品。在酸解的步骤中，稀盐酸液采用烟气余热进行加热。稀盐酸液采用烟气余热进行加热，既能利用热值偏低的烟气余热完成加热至所要求的温度，使通常被废弃的烟气的余热被充分利用。

具体而言，上述进行固液分离，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：将经过固液分离所获得的回收液重新回收，以用于后续锆英砂半成品的酸解，其中回收液中盐酸的质量百分比为5.3％至10.5％。具体而言，酸解完成后进行出槽，出槽料经泵送至一级真空带滤机进行固液分离，分离出的液体因酸浓度变化较小，被重新回收用于下一次酸浸。后续再将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗(后续进行更详细的阐述)，以获得锆英砂成品。经过上述物理提纯后的锆英砂半成品具有较高的品位、较少的金属氧化物，因此再使用上述锆英砂生产方法将锆英砂成品的白度提升至80以上的同时，能够降低盐酸浓度的下降程度，使进行酸解后的稀盐酸液，仍具有较强的酸解能力而能够用于后续锆英砂半成品的酸解工序。

作为进一步可选的实施方式，具体按照以下表1中的具体数值的实施例进行了实施。由以下进一步可选的实施例可以看出，本申请的锆英砂生产方法能够以较稀的盐酸液(浓度5.4％-9.31％)、较低的加热温度(70℃至80℃)对锆英砂半成品进行酸解，使最终获得的锆英砂成品的白度提升至80以上，且大部分锆英砂成品的白度可达到90左右。

表1-进一步可选的实施例

具体而言，将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗，先后至少两次冲洗的冲洗液的PH值逐渐升高。先后至少两次冲洗的冲洗液的PH值逐渐升高，使冲洗液能够更好地适应PH值逐渐升高的固体物料，提高冲洗效果。

更具体来说，将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤，包括以下步骤：将固体物料通过冲洗装置进行冲洗，冲洗装置包括沿物料输送方向依次连接的真空带滤机，即设置有多级真空带滤机，真空带滤机的上方设有出水管。真空带滤机是一种以真空负压为推动力实现固液分离的设备。在真空负压(约0.04-0.07MPa)的作用下，悬浮液中的液体透过过滤介质(滤布)被抽走，而固体颗粒则被过滤介质所截留，从而实现液体和固体的分离。其在结构上过滤区段沿水平长度方向布置，可以连续完成过滤、洗涤、吸干、滤布再生等作业。真空带滤机具有过滤效率高、生产能力大、洗涤效果好、滤饼水分低、操作灵活，维修费用低等优点。真空带滤机在冶金、矿山、化工、造纸、食品、制药、环保等领域中具有广泛应用。冲洗装置包括至少两个沿物料输送方向依次连接的冲洗区；当进行清洗时，将后一冲洗区冲洗后的冲洗液，作为前一冲洗区的冲洗液；将位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液回收，用于生产人造金红石。上述固液分离得到的湿料再经下方二级真空带滤机逆冲洗，逆冲洗分为A、B、C三个区，并在真空带滤机各区分别设置冲洗管(即出水管)及循环液池，最后端的排料端(A区)使用自来水冲洗，A区带滤出来的液体经下方对应循环池回收用于上一区(B区)冲洗用，如此类推，B区回收到的液体则用于更上一区的C区作冲洗水，因最后经冲洗的排除的氯化物相对集中在C区，且该区液体酸浓度较低(接近锈蚀法生产人造金红石所需酸液浓度)，用于生产人造金红石。

通过设置包括至少两个沿物料输送方向依次连接的冲洗区的冲洗装置，后一冲洗区冲洗后的冲洗液能够被回收而用于前一冲洗区的冲洗，使冲洗液在多批次的锆英砂的生产中能够回收利用，提高了冲洗液的利用率，同时使位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液中氯化铁更富集，更有利于收集残留氯化物。具体而言，位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液中氯化铁(FeCl₃)更富集，FeCl₃在锈蚀过程中反应生成水合氧化铁，最终用于生产氧化铁红，从而实现了FeCl₃废渣的资源化利用。该过程不仅实现了冲洗氯化物，同时还实现了固液分离脱水。

将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤之后，还包括以下步骤：将冲洗后的固体物料依次进行烘干和冷却，冷却后的锆英砂经送料、提升落入成品仓，打包后即获得优质的锆英砂成品。上述锆英砂生产方法全流程联接，可实现连续规模化生产，且高效、环保、处理成本低。整个过程中投料到最终产出合格品，连续性强、时间短，利于实现自动化控制，生产过程中的酸液分步循环利用，同时废渣也被及时回收处理，实现资源化利用，既增加效益又降低了环保处理成本。由于使用的酸液浓度较低，设备只需作简单的防腐处理，整个投入成本较低，更有利于企业开展锆英砂的生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锆英砂生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将锆英砂毛砂进行物理提纯，获得锆英砂半成品，所述锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至70％、钛氧化物的质量百分比为0.12％至0.18％、铁氧化物的质量百分比为0.2％至0.5％，所述锆英砂的白度在55至70；

将所述锆英砂半成品进行酸解，所述酸解步骤包括将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1至3小时，所述稀盐酸液中盐酸的质量百分比为5.1％至10％，所述稀盐酸液加热至70至80摄氏度；

进行固液分离，以获得锆英砂成品。

2.如权利要求1所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述进行固液分离，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：

将经过固液分离所获得的回收液重新回收，以用于后续所述锆英砂半成品的酸解，所述回收液中盐酸的质量百分比为5.3％至10.5％；

将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗，以获得锆英砂成品。

3.如权利要求2所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行冲洗，以获得锆英砂成品的步骤，包括以下步骤：

将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗，所述先后至少两次冲洗的冲洗液的PH值逐渐升高。

4.如权利要求3所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤，包括以下步骤：

将所述固体物料通过冲洗装置进行冲洗，所述冲洗装置包括至少两个沿物料输送方向依次连接的冲洗区；当进行清洗时，将后一冲洗区冲洗后的冲洗液，作为前一冲洗区的冲洗液；

将位于物料输送方向最前端的冲洗区冲洗后的冲洗液回收，用于生产人造金红石。

5.如权利要求4所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述冲洗装置包括沿物料输送方向依次连接的真空带滤机，所述真空带滤机的上方设有出水管。

6.如权利要求3所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述将经过固液分离所获得的固体物料进行先后至少两次冲洗的步骤之后，还包括以下步骤：

将冲洗后的固体物料依次进行烘干和冷却，以获得锆英砂成品。

7.如权利要求1所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述锆英砂半成品中锆氧化物的质量百分比为60％至67％；将稀盐酸液加热至75至80摄氏度；将所述锆英砂半成品放置在稀盐酸液中搅拌1.5至2.5小时。

8.如权利要求1所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述稀盐酸液采用烟气余热进行加热，和/或，所述将锆英砂毛砂进行物理提纯的步骤包括将锆英砂毛砂依次进行重选、第一磁选、电选、第二磁选，所述第二磁选的磁场强度大于所述第一磁选的磁场强度。

9.如权利要求1所述的锆英砂生产方法，其特征在于，在所述进行固液分离的步骤之前，还包括以下步骤：

在酸解反应经过预设时长后，进行取样化验；

当所述取样化验满足预设指标时，结束酸解反应。

10.如权利要求9所述的锆英砂生产方法，其特征在于，所述预设指标包括铁氧化物的含量小于0.15％。

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