[發明專利]一種氧氯化鋯酸解液脫硅的方法

有效

• 申請號: 201310060628.6
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN104003438A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 曲景奎;齊濤;韓冰冰;吳江;郭強;孫小龍;呂彩霞;陳忠錫;王雨;宋靜;薛天艷;黎少華
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;江西晶安高科技股份有限公司
• 主分類號: C01G25/00
• 分類號: C01G25/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明屬于無機化合物加工領域，具體涉及一種氧氯化鋯生產過程中酸解液脫硅的方法。

技術背景

氧化鋯具有化學性能穩定、熔點高、介電常數高、不導電、不導磁等特性，被廣泛地應用到高級耐火材料、陶瓷、人造寶石、光學纖維和電子功能材料等行業。

目前，氧化鋯的生產方法主要有氯化法和堿熔法。氯化法存在對鋯礦質量要求高，設備復雜且壽命短，能耗高，污染重等缺點。因此，目前國內外多采用鋯英石為原料的堿熔法生產氧化鋯，主要工序依次為高溫燒結、水浸、除鈉（此步驟獲得的固體即為轉型料）、酸分解、冷卻結晶、溶解、結晶和煅燒。該生產工藝中硅的去除分兩步進行：第1步是用水浸洗堿熔分解產物，大約有85~90%的硅以硅酸鈉的形式進入水溶液，余下酸溶硅需要精脫除，即將酸分解得到的鋯液調酸后自然冷卻結晶，使得單分子硅酸聚合為多分子硅酸，聚合到一定程度時，膠狀硅酸從溶液中析出，并繼續生長為不溶解也不水解的雜多硅酸沉淀物。在此過程中，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晶，需采用溶解工序將氧氯化鋯晶體重新溶解，與雜多硅酸沉淀物分離，再經濃縮、結晶得到氧氯化鋯。該過程復雜、設備多、周期長，成為氧氯化鋯生產過程的限制環節。

申請號為03113247.2的中國專利申請公開了一種酸堿法生產氧氯化鋯工藝，包括堿溶、水洗轉型、酸化、濃縮結晶，酸浸除鐵，其特征在于濃縮結晶后余酸經蒸發濃縮，冷卻自然結晶分離回收氧氯化鋯。此過程在實際生產工程中仍然存在過程復雜、占用設備多、生產周期長的問題。

發明內容

本發明目的在于克服傳統堿熔法氧化鋯生產技術由于酸度、溶液中鋯量等影響，造成酸解鋯液深度脫硅結果波動較大的問題，同時縮短傳統工藝流程，提供一種快捷、高效、穩定的脫硅方法。

該方法以堿熔法氧化鋯生產中轉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行復配，加入到酸解鋯液中，保溫絮凝脫硅，絮凝結束后過濾將硅渣分離。

該方法包括如下步驟：

（1）將堿熔法氧化鋯生產中酸分解后的含硅粗鋯液在30-90℃保溫靜置；

（2）向步驟（1）的粗鋯液中加入絮凝劑，在30-90℃保溫攪拌0.5-10h，使得絮凝劑與聚合硅酸充分作用，形成大顆粒絮凝團沉淀，過濾，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）。

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計為4.0-6.0mol/L，酸解鋯液含硅量以SiO₂計為0.5-5g/L。

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；聚乙二醇分子量范圍為300至20000。

優選的，所述步驟（2）復配型絮凝劑中聚丙烯酰胺類絮凝劑的質量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%-10%。

優選的，所述步驟（2）復配型絮凝劑中聚乙二醇質量濃度為0.1%-3.5%，加入量為含硅粗鋯液體積3%-15%。

優選的，所述步驟（2）絮凝時間為0.5-10h，絮凝溫度為30-90℃。

與傳統堿熔法氧化鋯生產技術中二次脫硅過程相比，本發明具有以下優勢：

（1）絮凝效果穩定，絮凝劑普適性更廣泛，酸度、溶液中鋯量等影響對深度脫硅結果波動很小；

（2）絮凝脫硅時間短，略去傳統工藝中長時間冷卻促使硅聚合過程，提高生產效率，減少設備投入；

（3）將傳統堿熔法氧化鋯生產技術中兩次結晶簡化為一次結晶，制備出的氧氯化鋯晶體較傳統兩次結晶得到的氧氯化鋯晶體具有更完美的晶形與更優越性能。

（4）與傳統脫硅及氧氯化鋯兩次結晶工藝相比，該方法具有流程短、廣適性強、穩定性高及絮凝后鋯液濃度高等優點。

具體實施方式

以下實施例僅用作對本發明的解釋而不是限制。

實例1