RU2386713C1 - Способ переработки цирконийсодержащего сырья - Google Patents
Способ переработки цирконийсодержащего сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386713C1 RU2386713C1 RU2008143840/02A RU2008143840A RU2386713C1 RU 2386713 C1 RU2386713 C1 RU 2386713C1 RU 2008143840/02 A RU2008143840/02 A RU 2008143840/02A RU 2008143840 A RU2008143840 A RU 2008143840A RU 2386713 C1 RU2386713 C1 RU 2386713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- solution
- raw material
- product
- tetrafluoride
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к переработке цирконийсодержащего природного сырья, в частности циркониевого концентрата, и может быть использовано для получения микродисперсного диоксида циркония высокой чистоты. Способ переработки включает фторирование цирконийсодержащего сырья, термообработку продукта фторирования с получением тетрафторида циркония и его последующий пирогидролиз. Фторирование проводят путем обработки цирконийсодержащего сырья 10-20%-ным раствором плавиковой кислоты с переводом соединений циркония в раствор, отделения раствора от образовавшегося осадка, добавления к полученному раствору фторида аммония с последующим выделением осажденного продукта фторирования. Термообработку выделенного продукта фторирования с получением тетрафторида циркония осуществляют путем термического разложения при 600-650°С с отделением фторида аммония и удалением возгонкой гексафторсиликата аммония. Пирогидролиз тетрафторида циркония осуществляют в газовой фазе. Технический результат способа - уменьшение количества стадий и затрат времени, а также повышение эффективности процесса при переработке сырья с высоким содержанием диоксида кремния. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов и может быть использовано при переработке цирконийсодержащего природного сырья, в частности циркониевого концентрата, для получения микродисперсного диоксида циркония высокой чистоты.
Диоксид циркония, обладающий целым рядом ценных оптических, диэлектрических и других свойств и проявляющий высокую термическую (температура плавления выше 2700°С) и механическую устойчивость, а также химическую инертность, находит свое применение в различных практических приложениях. Его используют в производстве специальных стекол и конструкционных керамических материалов, топливных ячеек, каталитических систем, кислородных сенсоров, а также в различных областях микроэлектроники. Полученные на его основе монокристаллы фианита по своим оптическим свойствам близки к алмазу. В последнее время диоксид циркония широко применяется в зубопротезировании и косметике.
Диоксид циркония, применяемый в современной технике, должен обладать высокой чистотой и достаточно высокой дисперсностью.
Известен способ получения диоксида циркония [пат. РФ №2116254, опубл. 27.08.98 г.], включающий обработку цирконийсодержащего сырья смесью плавиковой кислоты и фтораммонийного соединения, выщелачивание продукта обработки водой, фильтрацию пульпы, нейтрализацию раствора аммиаком с переводом циркония в осадок, отделение осадка, его обработку твердым бикарбонатом аммония с образованием цирконийсодержащего раствора, упаривание раствора, отделение циркония от примесных компонентов и прокаливание цирконийсодержащего остатка, при этом отделение циркония от примесных компонентов производят перед упариванием раствора путем их последовательного осаждения с удержанием циркония в растворе. Недостатком известного способа является многостадийность процесса и низкая эффективность при получении диоксида циркония из цирконийсодержащего сырья с высоким содержанием диоксида кремния (до 50%), поскольку значительное количество фторирующих агентов расходуется на фторирование диоксида кремния, при этом их возвращение в цикл является трудоемким и требует дополнительных стадий и достаточно высоких энергозатрат.
Наиболее близким к заявляемому является способ переработки циркониевого концентрата, представляющего собой смесь бадделеита, циркона и кварца с примесью каолинита Al2[OH]n[Si2O5] и содержащего, мас.%: ZrO2 33-53; SiO2 40-50; Al2O3 0,4-0,6; Fe 0,2-0,4, который включает его фторирование бифторидом аммония при температуре 50-190°С в течение 3-72 ч с последующим нагреванием профторированного продукта без доступа воздуха до температуры 330-650°С в течение 0,5-3 ч с одновременной конденсацией при 230-270°С гексафторсиликата аммония и при 25-150°С фторида аммония с возвращением последнего на стадию фторирования, переработку обескремненного продукта путем возгонки нагреванием без доступа воздуха либо в инертной атмосфере при 900-1100°С в течение 4-5 ч с выделением путем конденсации при 250-850°С тетрафторида циркония и получение из него пирогидролизом при 900-920°С в течение 0,5-1 ч диоксида циркония [пат. РФ №2048559, опубл. 20.11.95 г.].
Недостатком известного способа является многостадийность и продолжительность процесса, обусловленная низкой скоростью вскрытия, а также недостаточно высокая эффективность, связанная с дополнительными затратами времени и энергозатратами вследствие неизбежного фторирования диоксида кремния.
Задача изобретения заключается в разработке способа переработки цирконийсодержащего сырья, обеспечивающего уменьшение количества стадий и затрат времени, а также повышение эффективности при переработке сырья с высоким содержанием диоксида кремния.
Поставленная задача решается способом переработки цирконийсодержащего сырья, включающим его фторирование, термообработку продукта фторирования с получением тетрафторида циркония и его последующий пирогидролиз, в котором в отличие от известного способа фторирование проводят путем обработки цирконийсодержащего сырья 10-20%-ным раствором плавиковой кислоты с переводом соединений циркония в раствор, отделения раствора от образовавшегося осадка, добавления к полученному раствору фторида аммония с последующим выделением осажденного продукта фторирования, термообработку выделенного продукта фторирования с получением тетрафторида циркония осуществляют путем термического разложения при 600-650°С с отделением фторида аммония и удалением возгонкой гексафторсиликата аммония, а пирогидролиз тетрафторида циркония осуществляют в газовой фазе.
Способ осуществляют следующим образом.
Исходное цирконийсодержащее сырье обрабатывают 10-20%-ным раствором плавиковой кислоты. Используемая концентрация плавиковой кислоты является достаточной для эффективного фторирования цирконийсодержащего компонента исходного сырья, поскольку реакция фторирования протекает с выделением большого количества теплоты, при этом взаимодействия плавиковой кислоты с диоксидом кремния практически не наблюдается (в раствор переходит не более 3% от его исходного количества).
Полученный в результате фторирования раствор, содержащий соединение циркония с фтором, отделяют от осадка. Затем в раствор добавляют фторид аммония в небольшом избытке от стехиометрического количества по реакции:
Получают осадок гексафторцирконата аммония (NH4)2ZrF6 с примесью незначительного количества гексафторсиликата аммония.
Осадок отделяют, высушивают и подвергают термическому разложению при температуре 600-650°С с получением тетрафторида циркония, при этом отделяется фторид аммония, который отгоняют в компенсатор и возвращают в цикл, и удаляется вследствие возгонки примесь гексафторсиликата аммония.
Выделенный тетрафторид циркония подвергают пирогидролизу в газовой фазе с помощью специально предназначенного для этой операции устройства, принципиальная схема которого показана на чертеже.
Устройство, все детали которого выполнены из устойчивого к воздействию фтора и его соединений материала, например стеклографита, никеля, платины, включает цилиндрическую емкость 1, свободно входящую внутрь нее емкость 2 в виде чаши, диаметр верхней части которой практически совпадает с диаметром цилиндрической емкости 1, герметичную крышку 3 для емкости 1 с установленными в ней трубкой 4 для подачи водяного пара и отводной трубкой 5 для вывода остатков паров воды и образовавшегося в процессе пирогидролиза фтористого водорода.
Тетрафторид циркония помещают на дно цилиндрической емкости 1, сверху устанавливают чашу 2, стенки которой образуют минимальный зазор со стенками емкости 1, и устройство герметично закрывают крышкой 3.
Емкость 1 нагревают до температуры, обеспечивающей возгон тетрафторида циркония (900-1200°С), при этом его пары через зазор между стенками чаши 2 и емкости 1 поступают в реакционное пространство между свободной поверхностью чаши 2 и крышкой 3, куда через трубку 4 с постоянной скоростью подают водяной пар.
Образовавшийся в результате пирогидролиза диоксид циркония ZrO2 в виде микродисперсных частиц оседает на дно чаши 2, при этом газообразный фтористый водород вместе с остатками водяного пара удаляется через отводную трубку 5.
Изменяя температуру нагрева емкости 1 и, соответственно, интенсивность (скорость) возгона тетрафторида циркония, можно получать диоксид циркония различной дисперсности. Уменьшение скорости возгона тетрафторида циркония способствует образованию более мелких частиц диоксида циркония.
В процессе возгона тетрафторида циркония одновременно происходит его окончательная очистка от не удаленных на предшествующих стадиях и не способных возгоняться примесей, что позволяет получить конечный продукт высокой чистоты без введения в технологическую схему дополнительных операций очистки.
Предлагаемый способ позволяет получить диоксид циркония с чистотой до 99,99% и размерами частиц до 0,1 мкм.
Таким образом, предлагаемый способ дает возможность перерабатывать природное цирконийсодержащее сырье с получением микродисперсного диоксида циркония высокой чистоты и обеспечивает уменьшение количества стадий и затрат времени, а также повышение эффективности процесса при переработке сырья с высоким содержанием диоксида кремния, что является техническим результатом изобретения.
Примеры конкретного осуществления способа
Пример 1
В стеклографитовый стакан емкостью 1000 мл помещают 200 г навески циркониевого концентрата (месторождение Алгома, Хабаровский край), содержащего, мас.%: ZrO2 52,1; SiO2 45,3; Al2O3 0,45; Fe 0,16; W 1,88; Hf 0,95; a также Mn 0,05; Cs 0,005; Nb 0,04; Ba 0,028 и Pb, Sb, Sn, Sr 0,001-0,005 и добавляют 450 мл 20%-ной плавиковой кислоты. Химическая реакция протекает с повышением температуры раствора до 40°С. Раствор, в который количественно переходит диоксид циркония, отделяют от осадка фильтрованием либо декантацией. При этом диоксид кремния переходит в раствор в незначительных количествах (до 3%) и в основном остается в осадке. Кроме диоксида кремния в осадке также частично остаются железо, алюминий и вольфрам. Оставшиеся в растворе примеси присутствуют в количествах на один-два порядка меньших, чем в исходном цирконийсодержащем сырье, в котором их суммарное количество составляет не более 0,1%.
В полученный раствор добавляют 70 г фторида аммония. Образовавшийся осадок отделяют декантацией и высушивают. Получают 210 г твердого продукта.
Полученный продукт подвергают термическому разложению при температуре 650°С в герметичной аппаратуре, помещенной в электрическую печь, и получают 141 г тетрафторида циркония. Образовавшийся при разложении фторид аммония возвращают в цикл.
Тетрафторид циркония помещают в описанное устройство, которое нагревают до 950°С, и осуществляют его пирогидролиз в газовой фазе.
В результате получено 99 г диоксида циркония чистотой 99,99% и размером частиц 0,1-1,0 мкм.
Выход продукта составляет 95%.
Пример 2
Процесс осуществляют в соответствии с примером 1, при этом пробу обрабатывают с помощью 10%-ной плавиковой кислоты. Осажденный продукт фторирования подвергают термическому разложению при температуре 600°С.
Возгон полученного тетрафторида циркония осуществляют при нагреве устройства до 1200°С.
Чистота полученного диоксида циркония - 99,99%, при этом размер его частиц составляет 1,0-1,4 мкм.
Claims (1)
- Способ переработки цирконийсодержащего сырья для получения микродисперсного диоксида циркония высокой чистоты, включающий фторирование цирконийсодержащего сырья, термообработку продукта фторирования с получением тетрафторида циркония и его последующий пирогидролиз, отличающийся тем, что фторирование проводят путем обработки цирконийсодержащего сырья 10-20%-ным раствором плавиковой кислоты с переводом соединений циркония в раствор, отделения раствора от образовавшегося осадка, добавления к полученному раствору фторида аммония с последующим выделением осажденного продукта фторирования, термообработку выделенного продукта фторирования с получением тетрафторида циркония осуществляют путем термического разложения при 600-650°С с отделением фторида аммония и удалением возгонкой гексафторсиликата аммония, а пирогидролиз тетрафторида циркония осуществляют в газовой фазе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143840/02A RU2386713C1 (ru) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | Способ переработки цирконийсодержащего сырья |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143840/02A RU2386713C1 (ru) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | Способ переработки цирконийсодержащего сырья |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386713C1 true RU2386713C1 (ru) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008143840/02A RU2386713C1 (ru) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | Способ переработки цирконийсодержащего сырья |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386713C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2508412C1 (ru) * | 2012-11-02 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки бадделеитового концентрата |
RU2539581C1 (ru) * | 2013-12-23 | 2015-01-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Способ получения диоксида циркония |
RU2576710C1 (ru) * | 2014-10-08 | 2016-03-10 | ЭкоЛайв Текнолоджис Лимитед | Способ бифторидной переработки редкого и редкоземельного минерального сырья |
RU2607862C1 (ru) * | 2015-09-07 | 2017-01-20 | Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") | Способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из ангидрита |
-
2008
- 2008-11-05 RU RU2008143840/02A patent/RU2386713C1/ru active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2508412C1 (ru) * | 2012-11-02 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки бадделеитового концентрата |
RU2539581C1 (ru) * | 2013-12-23 | 2015-01-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Способ получения диоксида циркония |
RU2576710C1 (ru) * | 2014-10-08 | 2016-03-10 | ЭкоЛайв Текнолоджис Лимитед | Способ бифторидной переработки редкого и редкоземельного минерального сырья |
RU2607862C1 (ru) * | 2015-09-07 | 2017-01-20 | Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") | Способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из ангидрита |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2386713C1 (ru) | Способ переработки цирконийсодержащего сырья | |
EP0006070B1 (fr) | Procédé d'obtention d'alumine pure par attaque chlorhydrique de minerais alumineux et extraction des impuretés par un traitement sulfurique | |
SE438309B (sv) | Forfarande for rening av kisel | |
AU2005100939A4 (en) | F - treatment of titanium materials | |
JPH06510739A (ja) | シリカ/アルミナマトリックスのフッ化水素酸温浸によるテトラフルオロシランとフッ化アルミニウムの製法 | |
AU722963B2 (en) | Treatment of a chemical | |
US6131409A (en) | Process for producing a high purity synthetic quartz | |
RU2687403C1 (ru) | Способ получения высокочистого теллура методом дистилляции с пониженным содержанием селена | |
US4213951A (en) | Recovery of hydrofluoric acid from fluosilicic acid with high pH hydrolysis | |
US2785953A (en) | Process for preparing a dry mixture of ammonium fluosilicate and silica | |
RU2624749C2 (ru) | Способ получения оксида бериллия и металлического бериллия | |
RU2458006C2 (ru) | Способ получения синтетического диоксида кремния высокой чистоты | |
RU2375305C1 (ru) | Способ переработки боросиликатных концентратов | |
RU2058408C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего минерального сырья | |
RU2561919C1 (ru) | Способ получения литий-ионного проводящего материала | |
RU2048559C1 (ru) | Способ переработки циркониевого концентрата | |
JPS63203731A (ja) | 高純度金属ビスマスの製造方法 | |
US5958355A (en) | Process for reacting a zirconia based material | |
RU2717418C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего минерального сырья | |
RU2336228C1 (ru) | Способ получения ювелирного персонифицированного алмаза | |
Hageman et al. | Purification of tellurium to 6N using a multistage vacuum distillation method | |
Rimkevich et al. | Study of fluoride treatment of silica-containing raw material | |
CN111377478A (zh) | 三氧化二砷的纯化方法 | |
RU2445269C1 (ru) | Способ получения трифторидов редкоземельных элементов | |
YANG et al. | Preparation of high-purity tantalum ethoxide by vacuum distillation |