CN101698509A - 纳米氧化锆的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米氧化锆的生产方法，属于精细化工技术领域，由锆盐水溶液与碱性沉淀剂反应得氢氧化锆沉淀，再经过滤、洗涤、脱水、干燥后，煅烧得氧化锆粉体，其特征在于锆盐水溶液与碱性沉淀剂分别受高压形成高速流体进行喷射混合反应获得氢氧化锆沉淀。科学合理，方便实施，能够得到符合质量要求的纳米氧化锆。

Description

纳米氧化锆的生产方法

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化锆的生产方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

目前，纳米氧化锆生产质量不过关，可以说达不到纳米级，只能算是微粉，直接满足不了电子行业对纳米氧化锆的质量要求。要生产纳米级氧化锆，还有待于进一步改进，以满足电子行业的需求。

氧化锆的生产中，传统的化学沉淀法生产过程是在普通搅拌釜中进行的，能量耗散速度在反应器空间分布不均匀，引起微观混合和速率的分布不均匀。对于快速反应沉淀过程，微观混合是决定过饱和度大小及其局部度分布均匀与的关键因素。而沉淀反应过程成核速率主要依据过饱和度大小，因此在普通的搅拌釜内无法满足上述要求；二是传统的脱水干燥方式脱水不彻底，造成粉体有团聚现象；三是传统的球磨方法，由于受客观条件限制，经球磨后产品粒度最低粒度d50＜0.8μm，不能满足用户要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的纳米氧化锆的生产方法，科学合理，方便实施，能够得到符合质量要求的纳米氧化锆。

本发明所述的纳米氧化锆的生产方法，由锆盐水溶液与碱性沉淀剂反应得氢氧化锆沉淀，再经过滤、洗涤、脱水、干燥后，煅烧得氧化锆粉体，其特征在于锆盐水溶液与碱性沉淀剂分别受高压形成高速流体进行喷射混合反应获得氢氧化锆沉淀。

反应溶液受压，经过喷嘴形成高压喷射流体，控制流体压力为0.1mp-12mp，流速为1m/s-100m/s适宜。

将反应物通过高压形成射流进行混合反应，以控制压力流速而达到反应目的，能够生产出符合要求的纳米氧化锆产品。

锆盐水溶液与碱性沉淀剂按照反应要求配料即可，如锆盐可以选用氧氯化锆等，锆盐溶液可使用重量浓度为15-30％的水溶液；碱性沉淀剂可以选用氨水、氢氧化钠或氢氧化钾等，氨水可使用重量浓度为25％的，氢氧化钠和氢氧化钾可使用重量浓度为10-40％的水溶液，利于压力喷射。

氢氧化锆沉淀经过滤洗涤后的滤饼加醇后搅拌，并经升温共沸蒸馏进行脱水，脱水共沸温度最好控制在100-220℃。脱水彻底，杜绝团聚现象，产品分散均匀。所用醇为甲醇、丁醇、丙醇、异丙醇或正丁醇之一。醇不进行反应，多点少点皆可，滤饼与醇按体积比1∶(1-3)较为合适。

脱水干燥后的滤饼经500-1300℃的煅烧得氧化锆粉，采用流态化煅烧，氧化锆煅烧均匀，产品纯度高。

氧化锆粉经湿磨后喷雾烘干得纳米氧化锆产品，湿磨介质为醇、水混合液，醇与水的体积比为1∶(1.5-3)，湿磨重量配料中，氧化锆粉20-30％，介质70-80％。经此法湿磨后，产品粒度d50最小达到0.1μm，满足了客户，特别是电子行业，对纳米氧化锆的质量要求。

本发明纳米氧化锆的生产方法，科学合理，反应过程易于控制，安全性高，方便实施，能够得到符合质量要求的纳米氧化锆，利于工业化生产。所得纳米氧化锆含量达到99.9％，铁离子含量小于10ppm，硅含量小于20ppm，钛含量小于10ppm，钠离子含量小于20ppm，粉体原始粒径为10纳米至80纳米，比表面积6m²/g至80m²/g。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将氧氯化锆按配置成0.5摩尔浓度溶液，以重量浓度为25％氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比控制为6∶1，通过加压使两种溶液压力达到0.1mp至10mp，流速达到1m/s至80m/s之间进行混合反应，得到氢氧化锆沉淀，过滤并用去离子水洗涤滤饼，直至测不出氯离子为止。用洗涤好滤饼与上述所述一种醇按体积比1∶2混合，搅拌升温至160-220℃，进行脱水干燥，得无水氢氧化锆粉末。将无水氢氧化锆粉末放在煅烧炉内煅烧，煅烧温度控制在700-1300℃，煅烧时间在2-4h，得白色氧化锆粉末。再将氧化锆粉末进行湿磨，湿磨介质为醇、水混合液，醇与水的体积比为1∶(1.5-3)，湿磨重量配料中，氧化锆粉20-30％，介质70-80％，湿磨后喷雾烘干得纳米氧化锆产品。经化验氧化锆含量为99.9％，原始粒径为10nm，d50小于0.016μm，铁离子含量8ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm，满足了不同行业对纳米氧化锆技术要求。

实施例2

将氧氯化锆按配置成0.5摩尔浓度溶液，以重量浓度为25％氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比控制为6∶1，通过加压使两种溶液压力达到0.1mp至10mp，流速达到1m/s至80m/s之间进行混合反应，得到氢氧化锆沉淀，过滤并用去离子水洗涤滤饼，直至测不出氯离子为止。用洗涤好滤饼与上述所述一种醇按体积比1∶2混合，搅拌升温至160-220℃，进行脱水干燥，得无水氢氧化锆粉末。将无水氢氧化锆粉末放在煅烧炉内煅烧，煅烧温度控制在700-1300℃，煅烧时间在2-4h，得白色氧化锆粉末。再将氧化锆粉末进行湿磨，湿磨介质为醇、水混合液，醇与水的体积比为1∶(1.5-3)，湿磨重量配料中，氧化锆粉20-30％，介质70-80％，湿磨后喷雾烘干得纳米氧化锆产品。经化验氧化锆含量为99.9％，原始粒径为10nm，d50小于0.2μm，铁离子含量8ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm，满足了不同行业对纳米氧化锆技术要求。

实施例3

将氧氯化锆按配置成0.5摩尔浓度溶液，以重量浓度为25％氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比控制为6∶1，通过加压使两种溶液压力达到0.1mp至10mp，流速达到1m/s至80m/s之间进行混合反应，得到氢氧化锆沉淀，过滤并用去离子水洗涤滤饼，直至测不出氯离子为止。用洗涤好滤饼与上述所述一种醇按体积比1∶2混合，搅拌升温至160-220℃，进行脱水干燥，得无水氢氧化锆粉末。将无水氢氧化锆粉末放在煅烧炉内煅烧，煅烧温度控制在7001300℃，煅烧时间在2-4h，得白色氧化锆粉末。再将氧化锆粉末进行湿磨，湿磨介质为醇、水混合液，醇与水的体积比为1∶(1.5-3)，湿磨重量配料中，氧化锆粉20-30％，介质70-80％，湿磨后喷雾烘干得纳米氧化锆产品。经化验氧化锆含量为99.9％，原始粒径为10nm，d50小于0.3μm，铁离子含量10ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm，满足了不同行业对纳米氧化锆技术要求。

实施例4

制备掺钇氧化锆∶将氧化钇(化学纯)与氧氯化锆按三氧化二钇与二氧化锆摩尔比0.03∶1的比例配置成0.5M溶液，以25％重量浓度的氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比6∶1通过与实例1相同操作，反应得纳米氧化锆粉体，其氧化锆含量94.6％，三氧化二钇含量5.4％，原始粒径50nm，d50为0.3μm，铁离子为9ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm。实施例5

制备掺钇氧化锆∶将氧化钇(化学纯)与氧氯化锆按三氧化二钇与二氧化锆摩尔比0.05∶1的比例配置成0.5M溶液，以25％重量浓度的氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比7∶1通过与实例1相同操作，反应得纳米氧化锆粉体，其氧化锆含量92.6％，三氧化二钇含量7.4％，原始粒径40nm，d50为0.4μm，铁离子为10ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm。

实施例6

制备掺钇氧化锆∶将氧化钇(化学纯)与氧氯化锆按三氧化二钇与二氧化锆摩尔比0.08∶1的比例配置成0.5M溶液，以25％重量浓度的氨水为碱性沉淀剂，氨与氧化锆的摩尔比6∶1通过与实例1相同操作，反应得纳米氧化锆粉体，其氧化锆含量90.6％，三氧化二钇含量9.4％，原始粒径45nm，d50为0.3μm，铁离子为10ppm，硅含量20ppm，钛含量10ppm。

Claims (8)

1.一种纳米氧化锆的生产方法，由锆盐水溶液与碱性沉淀剂反应得氢氧化锆沉淀，再经过滤、洗涤、脱水、干燥后，煅烧得氧化锆粉体，其特征在于锆盐水溶液与碱性沉淀剂分别受高压形成高速流体进行喷射混合反应获得氢氧化锆沉淀。

2.根据权利要求1所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于流体压力控制为0.1mp-12mp，流速控制为1m/s-100m/s。

3.根据权利要求1所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于氢氧化锆沉淀经过滤洗涤后的滤饼加醇后搅拌，并经升温共沸蒸馏进行脱水。

4.根据权利要求3所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于脱水共沸温度控制为100-220℃。

5.根据权利要求3所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于所用醇为甲醇、丁醇、丙醇、异丙醇或正丁醇之一。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于脱水干燥后的滤饼经500-1300℃的煅烧得氧化锆粉。

7.根据权利要求6所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于氧化锆粉经湿磨后喷雾烘干得纳米氧化锆产品。

8.根据权利要求7所述的纳米氧化锆的生产方法，其特征在于湿磨介质为醇、水混合液，醇与水的体积比为1∶2，湿磨重量配料中，氧化锆粉20-30％，介质70-80％。