CN102951678B - 一种从钛液中分离锆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的从钛液中分离锆的方法，其步骤是：常温下，向钛液中加入络合剂，搅拌溶解后再加入沉淀剂，加热至65～85℃使沉淀剂溶解，保温20～60min，静置20～40小时后过滤，去除锆沉淀物；络合剂与钛液中所含锆的摩尔比为10～50∶1；沉淀剂与钛液中所含锆的摩尔比为2～10∶1；络合剂为NaF，KF或NH4F；沉淀剂为苦杏仁酸或对溴苦杏仁酸；该方法反应温和，控制简单，对设备要求低，钛液中锆的去除率可达90wt％以上，净化后的钛液水解后可制备出纯度在99.8wt％以上的TiO2。
Description
技术领域
本发明属于无机化学、化工领域，具体涉及到使用一种以氟化物为络合剂，苦杏仁酸为沉淀剂的分离强硫酸钛液体系中微量锆的方法，元素锆去除率可达90％。
背景技术
钛资源中90％用于生产二氧化钛，二氧化钛是一种重要的化工原料，除广泛应用于涂料行业外，二氧化钛还是化工行业、电子行业，特别是电子陶瓷生产行业的基础材料。应用于电子行业的二氧化钛要求其具有高纯度、粒径小和粒度分布均匀的性质。随着电子工业的发展，对高纯、超细粉体二氧化钛需求将不断增加。
目前，国内制备高纯二氧化钛大量使用硫酸法水热制备高纯二氧化钛，此工艺流程长，污染大，环境问题严重。由中国科学院过程工程研究所研发的熔盐法钛白清洁生产工艺可以生产出纯度在99.6％以上的二氧化钛，但由于原料中钛锆伴生，锆同时参与熔盐反应而被带进钛液中，经分析TiO2产品中锆含量(以ZrO2计)约占0.35％，成为制约熔盐法生产高纯度TiO2的主要杂质之一。然而，由于钛锆元素同属于过渡金属第四副族，化学行为极其相似，锆不是以Zr4+离子形式存在于溶液中，而是以四聚物的形式存在[Zr4(OH)8(H2O)16]8+存在，同时由于钛液中硫酸根大量存在，部分硫酸根及硫酸氢根在四聚物上成键，形成复杂的[HnZrmOp(SO4)q.rH2O]x-络离子，水解后进入TiO2产品中，严重影响二氧化钛的纯度。至今尚没有对高浓度硫酸体系下的钛液中微量锆进行沉淀分离。
发明内容
本发明目的在于提供一种从钛液中分离锆的方法，通过在一定条件下依次向钛液添加络合剂和沉淀剂的方法使锆沉淀、分离，锆的去除率达90％以上，净化后的钛液水解后可制备出纯度在99.8％以上的TiO2。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的从钛液中分离锆的方法，其步骤如下：常温下，向钛液中加入络合剂，搅拌溶解后再加入沉淀剂，加热至65～85℃使沉淀剂溶解，保温20～60min，静置20～40小时后过滤，去除钛液中锆沉淀物；所述络合剂为NaF，KF或NH4F；所述沉淀剂为苦杏仁酸或对溴苦杏仁酸。
所述络合剂与钛液中所含锆的摩尔比为10～50∶1；所述沉淀剂与钛液中所含锆的摩尔比为2～10∶1。
当沉淀剂为苦杏仁酸时，所述苦杏仁酸与钛液中所含锆的摩尔比为4～10∶1。
当沉淀剂为对溴苦杏仁酸时，所述沉淀剂对溴苦杏仁酸与钛液中所含锆的摩尔比为2～4∶1。
所述钛液中锆含量为0.1～5g/L，以TiO2计的总钛含量100～250g/L。
本发明提供的从钛液中分离锆的方法，其优点在于：该方法反应温和，操作及控制简单，对设备要求低，钛液中锆的去除率可达90％以上，沉淀净化后的钛液水解后制备出的TiO2纯度可达99.8％以上。
具体实施方式
实施例1
取50mL钛液溶液，总钛浓度为210g/L，锆浓度为1.35g/L，F值(硫酸浓度/总钛浓度)为1.8，经120℃水解4小时，洗涤后850℃煅烧2小时，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.43％，ZrO2含量0.347％。
实施例2
取50mL钛液溶液，总钛浓度为210g/L，锆浓度为3.24g/L，F值为2.1。向其中加入KF·2H2O 5.01g，搅拌待完全溶解。加入苦杏仁酸1.08g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，后85℃保温30分钟；室温下静置40小时后过滤出锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.32g/L，锆去除率为90.33％。过滤后120℃水解4小时，洗涤结束后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.81％，ZrO2含量0.038％；
本实施例中，络合剂KF与钛液中所含锆的摩尔比为30∶1，沉淀剂苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为4∶1。
实施例3
取50mL钛液溶液，总钛浓度为210g/L，锆浓度为1.35g/L，F值(硫酸浓度/总钛浓度)为1.8；向钛液溶液中加入NaF 1.55g，搅拌待完全溶解；再加入苦杏仁酸0.672g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，之后85℃保温20分钟；室温下静置40小时后过滤出锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.13g/L，锆去除率为90.37％；锆去除后的钛液经120℃水解4小时，洗涤后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.8％，ZrO2含量0.037％；
本实施例中，络合剂NaF与钛液中所含锆的摩尔比为50∶1，沉淀剂苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为6∶1。
实施例4
取50mL钛液溶液，总钛浓度为210g/L，锆浓度为1.35g/L，F值(硫酸浓度/总钛浓度)为1.8；向钛液溶液中加入NaF 1.55g，搅拌待完全溶解；再加入苦杏仁酸1.12g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，之后85℃保温20分钟；室温下静置40小时后过滤出锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.11g/L，锆去除率为91.85％；锆去除后的钛液经120℃水解4小时，洗涤后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.85％，ZrO2含量0.028％。
本实施例中，络合剂NaF与钛液中所含锆的摩尔比为50∶1，沉淀剂苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为10∶1。
实施例5
取50mL钛液溶液，总钛浓度为228g/L，锆浓度为1.35g/L，F值为1.9。向其中加入NaF 0.31g，搅拌待完全溶解。加入对溴苦杏仁酸0.342g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，之后65℃保温1小时；室温下静置24小时后过滤出锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.14g/L，锆去除率为90％。过滤后120℃水解4小时，洗涤结束后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.8％，ZrO2含量0.035％；
本实施例中，络合剂NaF与钛液中所含锆的摩尔比为10∶1，沉淀剂对溴苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为2∶1。
实施例6
取50mL钛液溶液，总钛浓度为228g/L，锆浓度为1.35g/L，F值为1.9。向其中加入NaF 0.31g，搅拌待完全溶解。加入对溴苦杏仁酸0.513g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，之后65℃保温1小时；室温下静置24小时后过滤出锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.12g/L，锆去除率为91.11％。过滤后120℃水解4小时，洗涤结束后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.83％，ZrO2含量0.03％。
本实施例中，络合剂NaF与钛液中所含锆的摩尔比为10∶1，沉淀剂对溴苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为3∶1。
实施例7
取50mL钛液溶液，总钛浓度为228g/L，锆浓度为4.83g/L，F值为2.1。向其中加入NH4F 0.98g，搅拌待完全溶解。加入对溴苦杏仁酸2.45g，水浴加热至85℃，搅拌5分钟后完全溶解，后75℃保温1小时；室温下静置24小时后过滤锆沉淀物；经分析，钛液中锆含量为0.35g/L，锆去除率为92.78％。过滤后120℃水解4小时，洗涤结束后850℃煅烧，冷却研磨后，经X射线荧光分析二氧化钛产品纯度：TiO2质量百分含量为99.82％，ZrO2含量0.043％。
本实施例中，络合剂NH4F与钛液中所含锆的摩尔比为30∶1，沉淀剂对溴苦杏仁酸与钛液中所含锆摩尔比为4∶1。
Claims (3)
1.一种从钛液中分离锆的方法，其步骤如下：常温下，向钛液中加入络合剂，搅拌溶解后再加入沉淀剂，加热至65～85℃使沉淀剂溶解，保温20～60min，静置20～40小时后过滤，去除钛液中锆沉淀物；所述络合剂为NaF，KF或NH4F；所述沉淀剂为苦杏仁酸或对溴苦杏仁酸;
所述钛液中锆含量为0.1～5g/L，以TiO2计的钛总含量100～250g/L;
所述络合剂与钛液中所含锆的摩尔比为10～50：1；所述沉淀剂与钛液中所含锆的摩尔比为2～10：1。
2.按权利要求1所述的从钛液中分离锆的方法，其特征在于，所述的沉淀剂苦杏仁酸与钛液中所含锆的摩尔比为4～10：1。
3.按权利要求1所述的从钛液中分离锆的方法，其特征在于，所述沉淀剂对溴苦杏仁酸与钛液中所含锆的摩尔比为2～4：1。
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