[发明专利]环境友好低成本的工业碳酸锆生产方法

说明书

本发明是一种环境友好低成本的工业碳酸锆的生产方法。属于锆的化合物制备方法。其特征在于将粗品碳酸锆工段和产品碳酸锆工段产生的洗涤水和过滤母液，用于碱式硫酸锆工段，替代无离子水，用作碱式硫酸锆洗涤用水和原料氧氯化锆配制用水以及粗品碳酸锆装置中的原料碱式硫酸锆制浆用水。每吨碳酸锆产品无离子水消耗降低到6.8吨以下，节省无水硫酸钠89.8％以上，节省碳酸钠32.8％以上，合计降低产品原材料消耗约342元/吨。碳酸锆产品装置排放的碳酸锆洗涤水及过滤母液，大部分得到回收利用。大部分无离子水和其携带的化学品回收利用，大幅度降低了降低了生产成本，减轻了水处理装置的负荷。

技术领域

本发明是一种环境友好低成本的工业碳酸锆的生产方法。属于锆的化合物制备方法。

背景技术

锆是德国化学家卡拉普罗特(Martin Heinrich Kaproth)于1789年首次在锆英石(Zircon)中发现的，并制备了二氧化锆。

碳酸锆Zr₂O(CO₃).nH₂O，亦称为碱式碳酸锆ZrO₂CO₂·nH₂O或称碳酸氧锆。是一种重要的锆化合物，广泛用于功能陶瓷、结构陶瓷、化妆品止汗剂、汽车尾气净化催化剂、造纸耐水交联剂、油漆油墨催干剂，同时也是生产超细二氧化硅较为经济的原材料。

碳酸锆液相分步沉淀合成法具有工艺控制较简单，产品质量稳定，活性较好等优点，被广泛采用。液相分步沉淀合成法工艺是以氧氯化锆为起始原料，首先将其配制成一定浓度的水溶液，在溶液中添加浓硫酸或硫酸钠，加热水解，生成碱式硫酸锆，然后，加入碳酸钠溶液，将其转化为碳酸锆产品。其反应、如下：

ZrOCl₂+H₂SO₄→ZrOSO₄+HCl

ZrOSO₄+NaCO₃→ZrOCO₃+Na₂SO₄

生产过程中，各步骤原料溶液的配制用去离子水、中间产品的制浆用去离子水、特别是中间体碱式硫酸锆、碳酸锆粗品以及最终产品碳酸锆都用去离子水洗涤，产生大量的洗涤水及过滤母液，每吨产品耗用去离子水超过15吨。现有技术中，碳酸锆生产工段产生的废水均未回收利用，去离子水携带过量的原料、部分中间产品及副产品和最终产品等化学品全部一次排放。造成去离子水和部分原料的流失，导致生产成本居高不下。

具体来讲，现有技术中的工业碳酸锆生产工艺存在如下不足：

1.生产过程中，各步骤原料溶液的配制、中间产品的洗涤后制浆全部使用去离子水，导致去离子水消耗量过大。

2.粗品碳酸锆工段中排放的碳酸锆粗品洗涤水中，含有大量的硫酸盐和纯碱，未得到回收利用而全部排放。导致大量去离子水和洗涤水中携带的硫酸钠及碳酸钠化学品的资源浪费，也增加了水处理工段的负荷。

3.碳酸锆产品工段排放的碳酸锆洗涤水及过滤母液，未得到回收利用而全部排放。导致去离子水和其携带的化学品的流失，也增加了水处理工段的负荷。

以上看来，在制备碳酸锆生产过程中产生、排放大量的工业废水，包括洗涤水和洗涤后物料真空吸滤或离心甩干母液。不经回收利用直接排放，既浪费资源又污染环境，同时也提高了生产成本。急待寻求解决方案。现有技术中还尚未见到理想的回收利用方法。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种将工业碳酸锆生产过程中，碳酸锆产品工段和粗品碳酸锆工段产生的洗涤水及过滤母液收集，作为碱式硫酸锆中间体洗涤、制浆及原料溶解用水，完全替代去离子水，多次循环利用的低成本环保型工业碳酸锆的生产方法。