专利名称：一种稀土稳定氧化锆的再生方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，特别涉及一种将作废或失效的稀土稳定氧化锆再生为可用的稀土稳定氧化锆的方法。
背景技术：
稀土稳定的氧化锆凭借其优异的物理、化学性能在机械、耐磨耐高温材料、电池材料、通讯材料、催化剂等领域有着广泛的应用，在生产应用过程中也产生了废料。我国原本是一个稀土大国，但是近年来由于无节制的开采，我国的稀土占有量已降至30%以下，保护稀土资源迫在眉睫，将稀土稳定氧化锆废料再生或提取其中的稀土元素也成为各地学者的研究热点。 目前对稀土稳定氧化锆废料再利用的研究主要集中在提取其中的稀土元素，方法主要有碱金属共融法，如中国专利申请号200710035342. 7所述的方法，包括酸碱溶解、分离、净化、浓缩、煅烧等工序；酸浸提取法，如中国专利申请号200810073501. 7所述的方法，包括制备粉料、酸化焙烧、熔块浸出、浓缩结晶、水溶沉淀、煅烧等工艺。上述方法均有稀土提取提纯工序复杂、回收利用时间长的缺点。目前尚缺乏一种直接将废料再生为可用的稀土稳定氧化锆材料的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种将作废或失效的稀土稳定氧化锆再生为可用的稀土稳定氧化锆的方法。一种稀土稳定氧化锆的再生方法，具体步骤为
1)粉碎
将再生物料粉碎至粒度小于O. 2mm ；
2)将粉碎好的再生物料与酸和催化剂混合均匀；
3)消解
将混合好的物料加热消解，至再生物料完全溶解，制得成分均匀的消解液；
4)消解液用共沉淀法、水解法、水热法或甘氨酸法再生为新的稀土稳定氧化锆。在上述方案的基础上，所述再生物料为失效的稀土稳定氧化锆电池电子材料、失效的稀土稳定氧化锆催化剂、稀土稳定氧化锆的生产过程中产生的废料或稀土稳定氧化锆的研磨切割产生的废渣。在上述方案的基础上，所述酸为硫酸。在上述方案的基础上，所述催化剂为硫酸铵。在上述方案的基础上，所述再生物料与硫酸及硫酸铵的混合比例按重量分数为1:20-50 :10-30。在上述方案的基础上，所述消解温度为350°C -650°C，消解时间为20min_120min。在上述方案的基础上，所述硫酸的浓度大于80%。
本发明的有益效果是1、根据本发明所述的方法，可将由稀土稳定氧化锆制成的失效催化剂、电池电子材料、耐磨耐高温材料、生产应用过程中产生的废料废渣等直接再生为可用的材料，从而避免了繁杂的稀土分离、提纯工序，大幅简化了工艺，缩短了稀土回收再利用的时间，有利于提高
生产效率。2、根据本发明所述的方法，再生得到的稀土稳定氧化锆固溶物与原材料具有完全相同的组成，通过适当的加工，再生的产品性能可恢复到与原材料一致的水平。3、众所周知，稀土稳定氧化锆中稀土回收的关键是将其溶解后分离，因此根据本发明所述的方法，物料在消解完全之后也可用来提取其中的稀土。对于杂质较多的物料，可采取提取稀土的方法处理。4、本发明所述的方法中产的硫酸铵废液，可通过蒸发结晶还原为可重复使用的硫酸铵催化剂，多余的硫酸铵可作为化肥使用，避免了废液排放对环境的污染。
本发明有如下附图
图1原始(Sc2O3) Cll(CeC^)tl. Q1(Zr02)a89 粉体 XRD 测试结果 图2原始(Sc2O3) ο. (Ce02) 0.01 (Zr02) 0.89粉体烧结XRD测试结果图 3再生(Sc2O3) ο. (Ce02) 0.01 (Zr02) 0.89 粉体 XRD 测试结果 图4再生(Sc2O3) ο. (Ce02) 0.01 (Zr02) 0.89粉体烧结XRD测试结果 图5原始3mol%-YSZ粉体XRD测试结果 图6再生3mol%-YSZ粉体XRD测试结果 图7原始8mol%钇稳定化氧化锆粉体测试结果 图8再生8mol%钇稳定化氧化锆粉体测试结果图。
具体实施例方式实施例1
固体燃料电池(SOFC)电解质材料(Sc2O3)a JCe(^)aCll(ZrC^)a89的再生钪铺稳定立方氧化错(Sc2O3) O.! (CeO2) 0.01 (ZrO2) α 89是高温固体燃料电池电解质的首选应用材料，在电池高温还原性气氛中的长时间运行后，电解质本身的氧空位逐渐发生变化导致性能退化，电导率下降。由于失效电解质中Sc2O3含量高达11%左右，具有极高的回收再生价值。再生过程如下所述
将失效的电解质片烘干并研磨至粒度小于O. 2mm ;粉体与硫酸铵按照重量比1:10的比例混合均匀；加入浓度为80%硫酸，粉体与硫酸的重量比为1:20 ;将混合后的物料放入消解炉内以350°C消解20min，得到均匀的硫酸钪、硫酸铈、硫酸锆、硫酸铪溶液；
水解法回收(Sc2O3)a JCe(^)aCll(ZrC^)a89粉体将溶液置于100°C下搅拌反应48h。反应结束后加入20%氨水调pH至10. 5得到钪铈锆的水合氧化物或氢氧化物沉淀，用离心机将沉淀物分离。沉淀物在150°C烘箱中烘至含量大于85%。900°C煅烧IOh得到氧化钪、氧化铈稳定的立方氧化锆。将煅烧料投入磨机，湿磨至粒度小于I微米，比表面积至10m2/g左右时，将浆料取出用喷雾干燥器喷雾造粒，得到再生的(Sc2O3) O.1 (Ce02) 0.01 (Zr02 ) 0.89粉体。离心产生的清液通过蒸发结晶回收硫酸铵，一部分作为催化剂继续使用，剩余的作为化肥进行包装。再生的(Sc2O3)a JCeC^) a(ll(Zr02)Q.89粉体性能与原始粉体性能基本相同，各项性能测试结果如表1、表2所示
表I原始(Sc2O3) U(CeC^)a W(ZrC^)a89粉体与再生粉体性能比较
权利要求
1.一种稀土稳定氧化锆的再生方法，其特征在于具体步骤为1)粉碎将再生物料粉碎至粒度小于O. 2mm ；2)将粉碎好的再生物料与酸和催化剂混合均匀；3)消解将混合好的物料加热消解，至再生物料完全溶解，制得成分均匀的消解液；4)消解液用共沉淀法、水解法、水热法或甘氨酸法再生为新的稀土稳定氧化锆。
2.根据权利要求1所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述再生物料为失效的稀土稳定氧化锆电池电子材料、失效的稀土稳定氧化锆催化剂、稀土稳定氧化锆的生产过程中产生的废料或稀土稳定氧化锆的研磨切割产生的废渣。
3.根据权利要求1所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述酸为硫酸。
4.根据权利要求1所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述催化剂为硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述再生物料与硫酸及硫酸铵的混合比例按重量分数为1:20-50 :10-30。
6.根据权利要求1所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述消解温度为 3500C _650°C，消解时间为 20min-120min。
7.根据权利要求3所述的稳定氧化锆的再生方法，其特征在于所述硫酸的浓度大于80%。
全文摘要
本发明涉及一种稀土稳定氧化锆的再生方法，本发明提供了一种稀土稳定氧化锆的再生方法，具体步骤为1)粉碎，将再生物料粉碎至粒度小于0.2mm；2)将粉碎好的再生物料与酸和催化剂混合均匀；3)消解，将混合好的物料加热消解，至再生物料完全溶解，制得成分均匀的消解液；4)消解液用共沉淀法、水解法、水热法或甘氨酸法再生为新的稀土稳定氧化锆。本发明可以将由稀土稳定氧化锆制成的失效催化剂、电池电子材料、耐磨材料、生产应用过程中产生的废料废渣等直接再生为可用的材料，避免了繁杂的稀土分离、提纯工序，大幅简化了工艺。
文档编号C01G25/02GK103011282SQ20121058102
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者闫家臣, 赵冰, 魏基业, 李子涵 申请人:青岛天尧实业有限公司