[其他]鋯石的處理

無效

• 申請號: 85105931
• 申請日: 1985-07-16
• 公開（公告）號: CN85105931A
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發明（設計）人: 彼得·華萊士·科爾德雷;亨·范·鈕英;伯恩哈德·愛恩斯坦·里徹特大維·帕里斯
• 申請（專利權）人: 帝國化學公司澳大利亞有限公司
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 吳淑芳

本發明涉及由硅酸鋯（Zirconium????Silicate）礦石制備二氧化鋯的方法，更具體地涉及由鋯石制備二氧化鋯的高溫工藝過程。

市場上出售的鋯產品，包括二氧化鋯，通常來源是天然存在的礦物鋯石。分解鋯石從而產生鋯的二氧化物（即二氧化鋯）的許多種方法已經大量應用了。例如，通過等離子體加熱爐將鋯石離解成為二氧化鋯和二氧化硅。工業用的等離子體加熱爐的溫度最高可達到10，000℃。它至少可能將鋯石局部離解成為二氧化鋯的富集相以及二氧化硅的富集相，然而，它實際上并未熔化二氧化鋯。當鋯石加熱到二氧化鋯的熔點以上，生成物在二氧化硅基體內構成枝蔓狀二氧化鋯晶粒，（查爾斯：礦業和冶金學論文集79C54-59（1970）〕。

美國專利3811907和美國專利3749763敘述了一個使用等離子體加熱爐來產生置于純的二氧化硅基體內的枝蔓狀二氧化鋯晶粒的特殊方法。二氧化鋯枝蔓狀晶體的物理形態稱為微晶形態，它小于0.2微米。

無法能使等離子體方法里的反應器溫度嚴格地控制到所要求的溫度范圍。但是，我們現在已發現，如果鋯石加熱到低于二氧化鋯富集相的熔點的一個狹小溫度范圍，能得到許多益處。這在通常適合工業用的等離子體加熱爐里是不能得到的。迄今一直認為，為了使鋯石以適當的速率大量地離解，必須將鋯石加熱到二氧化鋯富集相的熔點以上。

由我們的方法得到的二氧化鋯呈現為致密的晶體群而不象當鋯石在等離子體電弧里加熱到二氧化鋯熔點以上所得到的細長的枝蔓狀晶體的球粒。

通過控制加熱使我們的生成物得到改進的物理形態從而導致工藝的經濟性。

這樣，我們已發現比起通常用等離子體電弧方法得到的生產物來使用本發明方法的生產物，即從二氧化硅富集基體中用酸瀝濾的方法瀝濾出二氧化鋯是較為容易的。我們認為這個易于酸濾瀝的性質是由本發明里發現的二氧化鋯微粒的物理形態以及二氧化硅富集基體的特性所造成的。本發明另外的益處是鋯石離解的百分比是極其高的。

于是，我們提供了一個處理鋯石的方法。它包括將平均線度小于1000微米，大于50微米，最好在70微米和350微米之間的鋯石顆粒通過反應器，在反應器里，顆粒被加熱到高于二氧化硅的熔點，而低于二氧化鋯的熔點的溫度，在那里，顆粒通過反應器就成為離散的微粒，它們在反應器里停留的時間低于10秒鐘。

在市場上可以得到按顆粒尺寸范圍分級的鋯石。我們已發現，平均尺寸范圍在20微米或者更小尺寸的非常細的級別鋯石（鋯石粉末）不能產生如象較粗級別的鋯石那樣高的離解度。這是極其出乎意外的。在我們的方法里，鋯石原料的平均大小以在100微米到250微米范圍內為好。商品級的鋯石，通常顆粒尺寸范圍至少有80%是在平均值加或減25微米范圍之內。據我們所知，超過平均尺寸為250微米的鋯石礦砂，市場上是買不到的。我們發現，鋯石的性質并不苛求。如果其后要求純化二氧化鋯，那么，鋯石里雜質的性質就是重要的。

反應器的大小并不是嚴格規定的，只要能達到顆粒流體化和溫度控制即可。

例如，可以使用管式反應器，在它里面，加入的原料被合適的能源加熱，并且加入的原料可說是由于重力而饋落到管道中間，不接觸管壁和能源。熱能的能源可以在管道外面，也可以位于管式反應器內部。熱能的能源最好提供高強度的幅射能。

我們發現，特別適合于我們的方法的管式反應器是高溫流體壁反應器。

適用于本發明的方法的高溫流體壁反應器包括澳大利亞專利號513，116和497，207說明書所描述的型式的反應器，這些專利在此也結合作一些具體說明以供參考。這種反應器一般有一個在反射輻射的耐熔外殼里的，輻射可大量穿透的惰性流體的環狀包絡所限定的反應區域。在反應區域里的原料受高強度輻射能的入射而被加熱到要求的溫度。

流體壁反應器可以包括一個實質上由輻射可穿透的或全輻射體的多孔材料組成的反應器管道所限定的反應腔，它安置在反射輻射的耐熔材料制的外殼里，還包括一個幅射能源，它直接將能量輻射到反應腔里。在這種流體壁反應器的工作中，輻射可大量穿透的惰性流體導入反應室，在壓力作用下通過多孔的反應器管壁而形成一個環形包絡，它屏蔽地包封反應器的管壁，并限定了反應區域。一種或多種反應物以向下對準反應器管道中央的方式放進反應腔，惰性流體的環狀包絡基本上將反應物限制在反應器管道中央而不接觸反應器管道。高強度的輻射能導入反應腔，足夠的輻射能供作升高反應區域里的反應物溫度到達所要求的程度。