专利名称:由锆英石制取氧化锆的制作方法
一种从锆英石制取氧化锆的方法。
由锆英石制取氧化锆，采用碱(NaOH或Na2CO3)分解时，锆英石中的硅大部分转化成可溶于水的硅酸钠，水洗而可以使它与锆分离。而一部分硅则以多水性的硅酸形式存在。不但不能用水洗去，而且它还包覆着锆，使反应产物Na2ZrO3和一部分Zr(OH)4不易沉淀，造成过滤困难，降低了锆的收率。为除去这一部分硅，一般采用浓硫酸反应(200℃)，使硅酸高温脱水，凝聚沉降，过滤除去;或者用盐酸反应(80℃)，使锆先变成可溶性锆盐再用碱中和，生成不溶性Zr(OH)4沉淀，使硅留在溶液中而过滤除去。还有一些胶体状的硅则还需添加牛胶等凝聚剂助沉，过滤除去。总之，在碱法分解锆英石制取氧化锆工艺中，硅的去除费工费时。
锆英石碱分解后的另一个杂质铁的去除也十分不易，在硫酸溶液中，一般先将Fe+3还原成Fe+2，然后在PH2时使Zr水介生成Zr沉淀。Fe+2则留在溶液中过滤除去。在盐酸溶液中，也是将Fe+3还原成Fe+2而与Zr分离的。即使这样，仍有一部分铁需通过氧氯化锆重结晶，包括用含Fe合格的盐酸洗涤结晶除Fe，最后使ZrDCl2·8H2O灼烧所得ZrO2中的Fe2O3含量≤0.05%，达到工业级ZrO2标准。
由于在锆英石制取氧化锆的碱分解工艺流程中，除去杂质硅铁都采用沉淀，清洗，过滤的方法，使工艺流程增长，费工费时。为此，发明了锆英石石经碱分解，水洗除硅后的固体产物经盐酸一次溶解，酸溶液浓缩除去剩余的硅，除硅后酸溶液经一次溶剂萃取除铁，所得水相一次结晶氧氯化锆，再直接灼烧得合格ZrO2的方法。下面详述本发明方法将含ZrO260%的锆英石与NaOH混和，矿石∶NaOH(固体)＝1∶1.5(重量比)，升温至≥800℃，并维持2-3小时，此时锆英石分解基本完全，然后将熔融物倒入清洗桶内用热水清洗，以除去可溶性硅。沉淀物Na2ZrO2用工业盐酸溶解，滤去渣子。溶液浓缩至比重为4OBe′，游离酸度6-8NHCl。接着用0.5-2倍体积的水稀释浓缩液，同时加入1%聚丙烯酰胺溶液助沉，搅拌，硅和其他杂质呈团絮状物沉淀，过滤而除去。浓缩除硅后所得的溶液，利用溶剂萃取的方法使Fe与Zr分离。根据溶液酸度1-6NHCl和此酸度下Fe+3在有机相和水相中的分配系数，选用酮类(甲基异丁基酮等)或中性磷类(磷酸三丁酯，甲基朎酸二甲庚酯，三辛基朎氧化物等)或胺类，包括伯胺(Primene JM-T等)，仲胺(Amberlite LA-1等)，叔胺(三辛胺，三异辛胺，N235等)和季铵盐(Aliquat336，N263等)萃取剂为有机相进行萃取分离。萃取相比O/A＝1/1-1/2(体积比)。水相有机相按萃取相比混合后，充分搅拌，停止搅拌使水相和有机相分层。水相中的Fe+3被萃取入有机相而与Zr分相。萃取操作可以是一次的，也可以是多次的，直至萃余水相中Fe2O3/ZrO2含量符合ZrO2要求。萃取水相浓缩结晶，得ZrDCl2·8H2O，灼烧得ZrO2。灼烧中逸出的氯气吸收处理。萃取后的有机相经水洗除去Fe+3，再循环使用。
以上溶剂萃取只能除去Fe+3。而在水相中除了Fe+3外还有Fe+2。为此，可以在溶剂萃取前先用氧化剂(如H2O2等)将Fe+2氧化成Fe+3而萃取除去;也可不加氧化剂氧化Fe+2，而利用一次结晶氧氯化锆时Fe+2留在水相而除去。
根据本发明方法，由锆英石碱分解制取ZrO2时有关中间产物和ZrO2成品中硅铁含量为
整过工艺中(生产规模)ZrO2的实收率≥75%。
实施例1含60%ZrO2的锆英石，用固碱混合后放入瓷坩埚内，锆英石∶固碱＝1∶1.5(重量比)。然后在炉内加热到≥800℃，并维持2小时。待反应结束，得一疏松状产物。此产物倒入清洗桶，用80-90℃热水洗涤三次，过滤所得沉淀物用工业盐酸溶解。盐酸用量为每公斤锆英石耗2升盐酸。滤去渣子，溶液送入蒸发器中浓缩至比重4OB′e，游离酸度6-8NHCl，然后用体积比为0.5倍浓缩液的水稀释，同时加入1%聚丙烯酰胺溶液，搅拌，析出团絮状的沉淀，过滤而得除硅后的溶液，其主要组成为ZrO28/l，SiO28/l，Fe+3+Fe+28/l 酸度N(1) 46.6 0.069 0.24 4.8(2) 60.6 0.083 0.29 5.3(3) 57.8 0.046 0.19 4.9实施例2由实施例1所得浓缩除硅液，用100%甲基异丁基酮溶液萃取，相比O/A＝1/1，此时Fe+3的分配系数为1-10，Zr的分配系数为10-3-10-2，二相混合，静止分层，萃余水相中Fe+3+Fe+2含量为0.06-0.08 8/l。
实施例3同实施例2。改用100%TBP(磷酸三丁酯)为萃取剂，相比O/A＝1/1，此时Fe+3的分配系数为103-104，Zr的分配系数为10-1-10。萃取平衡后水相中Fe+3+Fe+2含量为0.02-0.048/l。
实施例4同实施例2。改用N235为萃取剂，其中加入混合醇，煤油为添加剂和稀释剂。比例为N235∶混合醇∶煤油＝2∶2∶3(体积比)，相比O/A＝1/2，平衡水相中Fe+3+Fe+2含量为0.02-0.04 8/l。
参考文献1、上海红色冶炼厂海绵锆生产过程“三废”治理试验小结(内部报告)2、王强锆上海科学技术出版社，1961年
权利要求
1.一种从锆英石制取氧化锆的方法，锆英石经碱分解，水洗除硅，产物经酸溶解，结晶氧氯化锆，灼烧成氧化锆，本发明特征在于水洗除硅后产物经盐酸溶解后浓缩除硅，除硅后溶液溶剂萃取除铁。
2.权利要求
1所述由锆英石制取氧化锆方法中的浓缩除硅，其特征在于将水洗除硅后产物经盐酸溶解后浓缩至比重40B′e，游离酸度为6-8N，然后用0.5-2倍体积水稀释浓缩液，同时加入1%聚丙烯酰胺溶液，搅拌，沉淀析出硅。
3.权利要求
1所述由锆英石制取氧化锆方法中的萃取除铁，其特征在于以浓缩除硅后溶液为水相，水相游离酸度1-6NHCl，以酮类或中性磷类或胺类萃取剂为有机相，二相充分混合，分层，水相中Fe+3选择性地萃取入有机相而与锆分离。
专利摘要
一种从锆英石制取氧化锆的方法。锆英石经碱分解，水洗除硅，产物经盐酸溶解，溶液蒸发浓缩至比重40B'e，游离酸度6-8NHCl，然后用0.5-2倍体积的水稀释浓缩液，同时加入1％聚丙烯酰胺，搅拌，硅和其他杂质呈团絮状沉淀析出。所得溶液酸度控制在1-6NHCl，以酮类或中性磷类或胺类萃取剂萃取Fe
文档编号C01G25/02GK87100207SQ87100207
公开日1988年7月20日 申请日期1987年1月7日
发明者丁章龙, 王国震, 陈斝 申请人:上海跃新化工厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan