[发明专利]一种氧氯化锆酸解液脱硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化合物加工领域，具体涉及一种氧氯化锆生产过程中酸解液脱硅的方法。

技术背景

氧化锆具有化学性能稳定、熔点高、介电常数高、不导电、不导磁等特性，被广泛地应用到高级耐火材料、陶瓷、人造宝石、光学纤维和电子功能材料等行业。

目前，氧化锆的生产方法主要有氯化法和碱熔法。氯化法存在对锆矿质量要求高，设备复杂且寿命短，能耗高，污染重等缺点。因此，目前国内外多采用锆英石为原料的碱熔法生产氧化锆，主要工序依次为高温烧结、水浸、除钠（此步骤获得的固体即为转型料）、酸分解、冷却结晶、溶解、结晶和煅烧。该生产工艺中硅的去除分两步进行：第1步是用水浸洗碱熔分解产物，大约有85~90%的硅以硅酸钠的形式进入水溶液，余下酸溶硅需要精脱除，即将酸分解得到的锆液调酸后自然冷却结晶，使得单分子硅酸聚合为多分子硅酸，聚合到一定程度时，胶状硅酸从溶液中析出，并继续生长为不溶解也不水解的杂多硅酸沉淀物。在此过程中，由于锆液酸度提高、温度降低，使得一部分氧氯化锆伴随杂多硅酸析出结晶，需采用溶解工序将氧氯化锆晶体重新溶解，与杂多硅酸沉淀物分离，再经浓缩、结晶得到氧氯化锆。该过程复杂、设备多、周期长，成为氧氯化锆生产过程的限制环节。

申请号为03113247.2的中国专利申请公开了一种酸碱法生产氧氯化锆工艺，包括碱溶、水洗转型、酸化、浓缩结晶，酸浸除铁，其特征在于浓缩结晶后余酸经蒸发浓缩，冷却自然结晶分离回收氧氯化锆。此过程在实际生产工程中仍然存在过程复杂、占用设备多、生产周期长的问题。

发明内容

本发明目的在于克服传统碱熔法氧化锆生产技术由于酸度、溶液中锆量等影响，造成酸解锆液深度脱硅结果波动较大的问题，同时缩短传统工艺流程，提供一种快捷、高效、稳定的脱硅方法。

该方法以碱熔法氧化锆生产中转型料酸解后的含硅粗锆液为原料，将聚丙酰胺类絮凝剂与聚乙二醇进行复配，加入到酸解锆液中，保温絮凝脱硅，絮凝结束后过滤将硅渣分离。

该方法包括如下步骤：

（1）将碱熔法氧化锆生产中酸分解后的含硅粗锆液在30-90℃保温静置；

（2）向步骤（1）的粗锆液中加入絮凝剂，在30-90℃保温搅拌0.5-10h，使得絮凝剂与聚合硅酸充分作用，形成大颗粒絮凝团沉淀，过滤，将沉淀（即硅渣）除去，便可得到氧氯化锆溶液，其中絮凝前二氧化硅含量为0.5-5g/L，絮凝后二氧化硅含量降至20-100ppm（均以SiO₂计）。

其中，所述步骤（1）中锆液浓度以Zr(Hf)O₂为100-160g/L，锆液总酸度以HCl计为4.0-6.0mol/L，酸解锆液含硅量以SiO₂计为0.5-5g/L。

所述步骤（2）中絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂和聚乙二醇的复配混合物，其中聚丙烯酰胺类絮凝剂分子量范围为100至1000万；聚乙二醇分子量范围为300至20000。

优选的，所述步骤（2）复配型絮凝剂中聚丙烯酰胺类絮凝剂的质量浓度为0.1%-3.5%，加入量为含硅粗锆液体积3%-10%。

优选的，所述步骤（2）复配型絮凝剂中聚乙二醇质量浓度为0.1%-3.5%，加入量为含硅粗锆液体积3%-15%。

优选的，所述步骤（2）絮凝时间为0.5-10h，絮凝温度为30-90℃。

与传统碱熔法氧化锆生产技术中二次脱硅过程相比，本发明具有以下优势：

（1）絮凝效果稳定，絮凝剂普适性更广泛，酸度、溶液中锆量等影响对深度脱硅结果波动很小；

（2）絮凝脱硅时间短，略去传统工艺中长时间冷却促使硅聚合过程，提高生产效率，减少设备投入；

（3）将传统碱熔法氧化锆生产技术中两次结晶简化为一次结晶，制备出的氧氯化锆晶体较传统两次结晶得到的氧氯化锆晶体具有更完美的晶形与更优越性能。

（4）与传统脱硅及氧氯化锆两次结晶工艺相比，该方法具有流程短、广适性强、稳定性高及絮凝后锆液浓度高等优点。

具体实施方式

以下实施例仅用作对本发明的解释而不是限制。

实例1