一種氧氯化鋯酸解液脫硅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氧氯化鋯酸解液脫硅的方法，該方法以堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中轉(zhuǎn)型料酸解后的含硅粗鋯液為原料，將聚丙酰胺類絮凝劑與聚乙二醇進(jìn)行復(fù)配，加入到酸解鋯液中進(jìn)行絮凝，以達(dá)到深度脫除酸解鋯液中的硅酸。本發(fā)明較傳統(tǒng)堿熔法生產(chǎn)氧氯化鋯技術(shù)中的二次絮凝脫硅方法。本發(fā)明具有流程短、廣適性強(qiáng)、穩(wěn)定性高及絮凝后鋯液濃度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種氧氯化鋯酸解液脫硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化合物加工領(lǐng)域，具體涉及一種氧氯化鋯生產(chǎn)過(guò)程中酸解液脫硅的方法。
技術(shù)背景
[0002]氧化鋯具有化學(xué)性能穩(wěn)定、熔點(diǎn)高、介電常數(shù)高、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁等特性，被廣泛地應(yīng)用到高級(jí)耐火材料、陶瓷、人造寶石、光學(xué)纖維和電子功能材料等行業(yè)。
[0003]目前，氧化鋯的生產(chǎn)方法主要有氯化法和堿熔法。氯化法存在對(duì)鋯礦質(zhì)量要求高，設(shè)備復(fù)雜且壽命短，能耗高，污染重等缺點(diǎn)。因此，目前國(guó)內(nèi)外多采用鋯英石為原料的堿熔法生產(chǎn)氧化鋯，主要工序依次為高溫?zé)Y(jié)、水浸、除鈉(此步驟獲得的固體即為轉(zhuǎn)型料)、酸分解、冷卻結(jié)晶、溶解、結(jié)晶和煅燒。該生產(chǎn)工藝中硅的去除分兩步進(jìn)行:第I步是用水浸洗堿熔分解產(chǎn)物，大約有85、0%的硅以硅酸鈉的形式進(jìn)入水溶液，余下酸溶硅需要精脫除，即將酸分解得到的鋯液調(diào)酸后自然冷卻結(jié)晶，使得單分子硅酸聚合為多分子硅酸，聚合到一定程度時(shí)，膠狀硅酸從溶液中析出，并繼續(xù)生長(zhǎng)為不溶解也不水解的雜多硅酸沉淀物。在此過(guò)程中，由于鋯液酸度提高、溫度降低，使得一部分氧氯化鋯伴隨雜多硅酸析出結(jié)晶，需采用溶解工序?qū)⒀趼然喚w重新溶解，與雜多硅酸沉淀物分離，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶得到氧氯化鋯。該過(guò)程復(fù)雜、設(shè)備多、周期長(zhǎng)，成為氧氯化鋯生產(chǎn)過(guò)程的限制環(huán)節(jié)。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?3113247.2的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種酸堿法生產(chǎn)氧氯化鋯工藝，包括堿溶、水洗轉(zhuǎn)型、 酸化、濃縮結(jié)晶，酸浸除鐵，其特征在于濃縮結(jié)晶后余酸經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻自然結(jié)晶分離回收氧氯化鋯。此過(guò)程在實(shí)際生產(chǎn)工程中仍然存在過(guò)程復(fù)雜、占用設(shè)備多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)由于酸度、溶液中鋯量等影響，造成酸解鋯液深度脫硅結(jié)果波動(dòng)較大的問(wèn)題，同時(shí)縮短傳統(tǒng)工藝流程，提供一種快捷、高效、穩(wěn)定的脫娃方法。
[0006]該方法以堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中轉(zhuǎn)型料酸解后的含硅粗鋯液為原料，將聚丙酰胺類絮凝劑與聚乙二醇進(jìn)行復(fù)配，加入到酸解鋯液中，保溫絮凝脫硅，絮凝結(jié)束后過(guò)濾將硅渣分離。
[0007]該方法包括如下步驟:
[0008]( I)將堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中酸分解后的含硅粗鋯液在30_90°C保溫靜置；
[0009](2)向步驟(1)的粗鋯液中加入絮凝劑，在30_90°C保溫?cái)嚢?.5_10h，使得絮凝劑與聚合硅酸充分作用，形成大顆粒絮凝團(tuán)沉淀，過(guò)濾，將沉淀(即硅渣)除去，便可得到氧氯化鋯溶液，其中絮凝前二氧化硅含量為0.5-5g/L，絮凝后二氧化硅含量降至20-100ppm (均以SiO2計(jì))。
[0010]其中，所述步驟(1)中鋯液濃度以Zr(Hf)O2為100_160g/L，鋯液總酸度以HCl計(jì)為4.0-6.0mol/L，酸解鋯液含硅量以SiO2計(jì)為0.5_5g/L。
[0011]所述步驟(2)中絮凝劑為聚丙烯酰胺類絮凝劑和聚乙二醇的復(fù)配混合物，其中聚丙烯酰胺類絮凝劑分子量范圍為100至1000萬(wàn)；聚乙二醇分子量范圍為300至20000。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟(2)復(fù)配型絮凝劑中聚丙烯酰胺類絮凝劑的質(zhì)量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%_10%。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟(2)復(fù)配型絮凝劑中聚乙二醇質(zhì)量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%-15%。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟(2)絮凝時(shí)間為0.5-10h，絮凝溫度為30_90°C。
[0015]與傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中二次脫硅過(guò)程相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0016](I)絮凝效果穩(wěn)定，絮凝劑普適性更廣泛，酸度、溶液中鋯量等影響對(duì)深度脫硅結(jié)果波動(dòng)很?。?br> [0017](2)絮凝脫硅時(shí)間短，略去傳統(tǒng)工藝中長(zhǎng)時(shí)間冷卻促使硅聚合過(guò)程，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備投入；
[0018](3)將傳統(tǒng)堿熔法氧化鋯生產(chǎn)技術(shù)中兩次結(jié)晶簡(jiǎn)化為一次結(jié)晶，制備出的氧氯化鋯晶體較傳統(tǒng)兩次結(jié)晶得到的氧氯化鋯晶體具有更完美的晶形與更優(yōu)越性能。
[0019](4)與傳統(tǒng)脫硅及氧氯化鋯兩次結(jié)晶工藝相比，該方法具有流程短、廣適性強(qiáng)、穩(wěn)定性高及絮凝后鋯液濃度高等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例僅用作對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限制。
[0021]實(shí)例I
[0022]取1000mL酸解粗鋯液(鋯液濃度130g/L，總酸度5.8mol/L, 二氧化硅含量2gL)，冷卻至50°C。然后向其中分別加入30mL質(zhì)量濃度為0.4%、分子量為200萬(wàn)的聚丙烯酰胺絮凝劑和50mL質(zhì)量濃度為0.6%、分子質(zhì)量為20000萬(wàn)的聚乙二醇，保溫?cái)嚢?h，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液中硅含量為80ppm (以SiO2計(jì))。
[0023]實(shí)例2
[0024]取500mL酸解粗鋯液(鋯液濃度120g/L，總酸度4.lmol/L，二氧化硅含量1.5g/L)，冷卻至40°C。然后向其中分別加入40mL質(zhì)量濃度為0.6%、分子量為500萬(wàn)的聚丙烯酰胺絮凝劑和40mL質(zhì)量濃度為0.8%、分子質(zhì)量為300的聚乙二醇，保溫?cái)嚢?h，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液中硅含量為25ppm (以SiO2計(jì))。
[0025]實(shí)例3
[0026]取500mL酸解粗鋯液(鋯液濃度160g/L，總酸度4.9mol/L，二氧化硅含量0.5g/L)，冷卻至40°C。然后向其中分別加入40mL質(zhì)量濃度為1.6%、分子量為1000萬(wàn)的聚丙烯酰胺絮凝劑和40mL質(zhì)量濃度為1.8%、分子質(zhì)量為4000的聚乙二醇，保溫?cái)嚢?h，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液中硅含量為25ppm (以SiO2計(jì))。
[0027]實(shí)例4
[0028]取500mL酸解粗鋯液(鋯液濃度110g/L，總酸度5.lmol/L，二氧化硅含量4.5g/L)，冷卻至40°C。然后向其中分別加入40mL質(zhì)量濃度為0.1%、分子量為500萬(wàn)的聚丙烯酰胺絮凝劑和40mL質(zhì)量濃度為2.5%、分子質(zhì)量為300的聚乙二醇，保溫?cái)嚢?h，過(guò)濾，分析所得氧氯化鋯溶液中硅 含量為25ppm (以SiO2計(jì))。
【權(quán)利要求】
1.一種氧氯化鋯酸解液脫硅的方法，該方法包括以下步驟: (1)將堿熔法氧化鋯生產(chǎn)中酸分解后的含硅粗鋯液在恒溫條件下靜置； (2)向步驟(1)的含硅粗鋯酸解液中加入絮凝劑，經(jīng)絮凝、沉降、過(guò)濾，除去硅洛，得到氧氯化鋯溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中含硅粗鋯液濃度以Zr(Hf)O2 計(jì)為 100-160g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中含硅粗鋯液總酸度以HCl計(jì)為 4.0-6.0moI/Lο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中含硅粗鋯液含硅量以SiO2計(jì)為 0.5-5g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中絮凝劑為聚丙烯酰胺類絮凝劑和聚乙二醇的復(fù)配混合物，其中聚丙烯酰胺類絮凝劑分子量范圍為100至1000萬(wàn)；聚乙二醇分子量范圍為300至20000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)復(fù)配型絮凝劑中聚丙烯酰胺類絮凝劑的質(zhì)量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%-10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)復(fù)配型絮凝劑中聚乙二醇質(zhì)量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%-15%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)絮凝時(shí)間為0.5-10h，絮凝溫度為30-90°C。
9.權(quán)利要求1~8任一方法制備獲得的氧氯化鋯溶液。
【文檔編號(hào)】C01G25/00GK104003438SQ201310060628
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月26日
【發(fā)明者】曲景奎, 齊濤, 韓冰冰, 吳江, 郭強(qiáng), 孫小龍, 呂彩霞, 陳忠錫, 王雨, 宋靜, 薛天艷, 黎少華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所, 江西晶安高科技股份有限公司