【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿物加工，具体涉及一种利用锆英砂制备氧氯化锆的方法。
技术介绍
1、氧氯化锆是锆化学制品的主要原料，主要应用于化学锆、金属锆、氧化锆陶瓷几大类。锆英砂是制备氧氯化锆的的主要原料，其主要成分为硅酸锆，是一种由氧化锆和氧化硅以牢固化学键结合而成的非常稳定的化合物。现有的分解锆英砂的工艺方法主要有热分解法和碱熔法，热分解法需将温度加热至最少1700℃才能实现硅酸锆的分解，能耗过高；碱熔法则是采用氢氧化钠作为分解剂分解锆英砂，具有生产效率高和烧结温度低的优势，如专利cn103011278a公开了低耗碱水热纸杯氧氯化锆的工艺方法，该方法通过锆英砂超细粉与naoh溶液搅拌制浆后置入高压反应釜中进行水热反应，在温度200-300℃、压力3-7mpa、反应时间3-12h的条件下反应，生成非晶或锥辉石晶的锆硅酸钠前驱体，然后再经盐酸脱钠、除硅、提纯、浓缩结晶，制备得到氧氯化锆晶体。
2、但是，由于在生产过程中需采用过量的烧碱与锆英砂混合反应，采用的烧碱量比理论用量50％以上，烧碱使用量大导致后续除杂工艺产生的废碱水量大，而废碱水难处理且回收成本高，已经成为制约企业发展的难题。此外，碱熔法高温下为固-液反应，对设备腐蚀严重并且伴随严重的粘壁现象，难以实现机械化连续生产。因此，目前急需寻求一种新的利用锆英砂制备氧氯化锆，在得到高产率、高纯度氧氯化锆的同时，还能降低成本、减小对生产设备的腐蚀性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对氢氧化钠腐蚀设备和污染环境的不足，提供一种通
2、本专利技术提供了一种利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，包括以下步骤：
3、s1.将锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末混合，在1000～1100℃下烧结3～5h，得到锆英砂分解产物；步骤s1涉及的化学反应式为：
4、caco3＝cao+co2↑
5、zrsio4+3caco3＝cazro3+casio3+3co2↑；
6、s2.将步骤s1得到的锆英砂分解产物与稀盐酸混合，反应后过滤，得到滤渣与滤液a，向滤液a中加入浓盐酸并加热至60℃～70℃使硅酸聚合析出，过滤、脱水、收集滤液得到滤液b；向滤渣中加入浓盐酸，控制反应温度高于100℃，反应后热过滤，收集滤液得到滤液c；步骤s2涉及的化学反应式为：
7、cao+2hcl＝cacl2+h2o
8、casio3+2hcl＝cacl2+h2sio3
9、h2sio3＝sio2↓+h2o；
10、cazro3+4hcl＝zrocl2+cacl2+2h2o；
11、s3.以滤液c作为结晶母液，控制温度为20～30℃进行结晶，过滤得到滤液d和滤渣，滤渣即氧氯化锆。
12、在一些实施方式中，步骤s2还可以是：将步骤s1得到的锆英砂分解产物与稀盐酸混合，反应后过滤得到第一滤渣，向第一滤渣中再次加入稀盐酸搅拌，过滤、脱水得到第二滤渣，收集第二次滤液或者合并两次滤液得到滤液a；向滤液a中加入浓盐酸并加热至60～70℃，反应后过滤、脱水、收集滤液得到滤液b；向第二滤渣中加入浓盐酸，控制反应温度高于100℃，反应后热过滤，收集滤液得到滤液c。
13、在一些实施方式中，还包括如下步骤：将滤液b、滤液d混合后，加入电石渣搅拌，控制ph值为6～8，温度为40～80℃，过滤后收集滤液，向滤液中加入活性炭后过滤，收集滤液进行浓缩结晶，干燥后得到无水氯化钙。由此，电石渣与滤液b、滤液d中的盐酸反应生成氯化钙，原滤液显酸性，加入电石渣就是调节滤液接近中性ph值(6～8)；活性炭加入量为滤液的3～5％wt，作用是吸附滤液里面的显色杂质，得到较好品质的氯化钙。
14、在一些实施方式中，步骤s1中锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为(0.8～1)：(2.4～2.6)：(0.25～0.3)：(0.2～0.4)。优选地，锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为1：2.4：0.25：0.2。
15、在一些实施方式中，步骤s2中，稀盐酸浓度为1～2mol/l，稀盐酸与锆英砂分解产物或滤渣的体积质量比为6～8l/kg，加入浓盐酸的体积为滤液a体积的10％～15％；浓盐酸浓度为10～12mol/l，浓盐酸与滤渣的体积质量比为7～9l/kg，在高于100℃条件下至少反应25～30分钟，比如在105℃或110℃或120℃条件下反应25min或28min或30min。
16、在一些实施方式中，步骤s3中，结晶母液中的锆含量低于0.03mol/l后过滤。
17、在一些实施方式中，步骤s3中，滤渣还要经过稀盐酸洗涤，以去除杂质；其中，稀盐酸浓度为1～2mol/l。
18、本专利技术的有益效果为：
19、1、本专利技术提供的一种利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，利用价廉的碳酸钙、氯化钙和氟化钙等工业原料和锆英砂制备得到氧氯化锆，具有原料来源广、生产成本低、对设备腐蚀小等优势。其中，本专利技术添加氟化钙后，锆英砂的分解率比未添加氟化钙时提高了3个百分点，烧结温度降低100℃左右。
20、2、本专利技术通过前驱体ca2sio4与盐酸反应后的固液分离，实现了锆英砂的高效除硅；将制备过程中的cazro3与浓盐酸反应制备zrocl2，经过重结晶得到zrocl2·8h2o，再通过稀盐酸洗涤去除na、fe、al和ca等杂质，制备方法简单高效，zrocl2纯度高且产率超过90％。
21、3、本专利技术有效利用电石渣废弃物，在生产氧氯化锆的同时还能制备氯化钙，解决了氧氯化锆生产过程中三废的排放，减少了工艺过程，降低了能耗，实现了机械化连续生产。
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1.一种利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S1中所述锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为(0.8～1)：(2.4～2.6)：(0.25～0.3)：(0.2～0.4)。
3.根据权利要求2所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S1中所述锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为1：2.4：0.25：0.2。
4.根据权利要求1所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S2中所述稀盐酸浓度为1～2mol/L，稀盐酸与所述锆英砂分解产物的体积质量比为6～8L/kg。
5.根据权利要求4所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S2中所述浓盐酸浓度为10～12mol/L，浓盐酸与滤渣的体积质量比为7～9L/kg，在高于100℃条件下至少反应25～30分钟。
6.根据权利要求5所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S2中，向滤液A中加入浓盐酸的体积为滤液A体积的10％～15％。
8.根据权利要求1所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤S3中结晶母液中的锆含量低于0.03mol/L后过滤。
9.根据权利要求1-8任一项所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，还包括如下步骤：将所述滤液B、滤液D混合后，加入电石渣搅拌，控制pH值为6～8，温度为40～80℃，过滤后收集滤液，向滤液中加入活性炭后再次过滤并收集滤液，将滤液浓缩结晶并干燥，得到无水氯化钙。
...【技术特征摘要】
1.一种利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤s1中所述锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为(0.8～1)：(2.4～2.6)：(0.25～0.3)：(0.2～0.4)。
3.根据权利要求2所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤s1中所述锆英砂、碳酸钙、氯化钙和氟化钙粉末的摩尔比为1：2.4：0.25：0.2。
4.根据权利要求1所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤s2中所述稀盐酸浓度为1～2mol/l，稀盐酸与所述锆英砂分解产物的体积质量比为6～8l/kg。
5.根据权利要求4所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，步骤s2中所述浓盐酸浓度为10～12mol/l，浓盐酸与滤渣的体积质量比为7～9l/kg，在高于100℃条件下至少反应25～30分钟。
6.根据权利要求5所述利用锆英砂制备氧氯化锆的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雨轩，王祥丁，方敢，廖星星，吴峻，柏松涛，黄翔，
申请(专利权)人：广东粤桥新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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