CN103466697A - 一种活性二氧化锆的制备方法及其应用 - Google Patents

一种活性二氧化锆的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活性二氧化锆的制备方法，先将锆英砂和碳素还原剂混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，然后加碱进行碱熔煅烧得到锆酸钠，锆酸钠水解后加酸中和形成氢氧化锆和钠盐，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉钠盐后将物料烘干得到活性二氧化锆。本发明通过采用上述制备方法，制得的活性氧化锆含有四方晶相的二氧化锆，具有较高的活性，适合用于锆铁红色料的制作，且本制备过程中产生的副产物不会污染环境，环保无污染，硅通过电熔煅烧后都转化为二氧化硅进行回收，制备完成后，钠都转化为氯化钠或者硫酸钠进行回收。

Description

一种活性二氧化锆的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种活性二氧化锆的制备方法及其应用。
背景技术
氧化锆按生产工艺的不同，分为化学氧化锆和电熔氧化锆。化学氧化锆是采用氯碱化工及高温煅烧等工艺生产出来的，其产品纯度高、质量好，但生产工艺流程较长，需要消耗大量的酸碱试剂，因此，生产成本较高。电熔氧化锆则是采用电弧炉熔炼的方法进行生产，其工艺流程较短，生产成本较低，但产品的纯度和一些物理性能稍差。
化学法中，碱熔法中的钠和硅大部分进入水溶液以废水排掉，因溶液中硅酸钠浓度较低，回收不经济，综合利用、环保的问题尚未得到解决。
目前，陶瓷色料行业很少用电熔氧化锆来生产锆铁红色料，主要是锆铁红色料的合成原理不同于其他锆系色料如镨黄和钒兰等，锆铁红色料属于半包裹型色料，而电熔氧化锆在成分和活性方面达不到化学锆的要求，因此不能替代化学锆来生产锆铁红色料，但是化学锆生产成本高，导致锆铁红色料的生产成本较高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种活性二氧化锆的制备方法，制得的活性氧化锆具有较高的活性，且适合用于锆铁红色料的制作。
本发明的另一目的是将本发明制得的活性二氧化锆应用于锆铁红色料的制作。
本发明采用如下技术方案：
一种活性二氧化锆的制备方法，先将锆英砂和碳素还原剂混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，然后加碱进行碱熔煅烧得到锆酸钠，锆酸钠水解后加酸中和形成氢氧化锆和钠盐，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉钠盐后将物料烘干得到活性二氧化锆。
具体的，锆英砂为100重量份，碳素还原剂为5～10重量份。
具体的，碳素还原剂为炭黑、石墨和水洗煤中的一种或几种。
具体的，加碱为加入氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种。
具体的，加酸为加入盐酸和硫酸中的一种或两种。
优选的，锆英砂为80～120目，锆含量为66%以上。
具体的，碱熔煅烧的煅烧温度为1250～1300℃。
一种活性二氧化锆的应用，将本发明制得的活性二氧化锆用于锆铁红色料的制作。
一种锆铁红色料，由以下原料制得：二氧化硅、铁化合物、矿化剂、稀土氟化物和本发明制得的活性二氧化锆。
一种锆铁红色料，由以下重量配比的原料制得：二氧化硅20～28wt%、铁化合物10～15wt%、矿化剂2.5～8wt%、稀土氟化物2～6wt%和本发明制得的活性二氧化锆50～65wt%。
优选的，铁化合物为三氧化二铁。
优选的，矿化剂为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟化镁和氟化钾中的一种或几种。
优选的，稀土氟化物为氟化镧和氟化铈中的一种或两种。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明通过采用上述制备方法，制得的活性氧化锆含有四方晶相的二氧化锆，具有较高的活性，适合用于锆铁红色料的制作，且本制备过程中产生的副产物不会污染环境，环保无污染，硅通过电熔煅烧后都转化为二氧化硅进行回收，制备完成后，钠都转化为氯化钠或者硫酸钠进行回收。
将本发明制得的活性二氧化锆应用于锆铁红色料的制作，可以替代化学锆来生产锆铁红色料，大大降低生产成本。
采用上述配方制得的锆铁红色料，包裹率高，铁以三价铁离子形式包裹在硅酸锆晶格中，从而达到稳定发色，由于采用本发明的活性二氧化锆及引入稀土氟化物，使得制得的锆铁红色料的呈色效果好。
附图说明
图1是本发明实施例一制得的活性二氧化锆的电镜分析照片。
图2是本发明实施例二制得的活性二氧化锆的电镜分析照片。
图3是本发明实施例三制得的活性二氧化锆的电镜分析照片。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例一
一种活性二氧化锆的制备方法，先将100Kg的锆英砂和5Kg的炭黑混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，锆英砂为80目，锆含量为66%，然后加氢氧化钠进行碱熔煅烧得到锆酸钠，碱熔煅烧的煅烧温度为1250℃，锆酸钠水解后加盐酸中和形成氢氧化锆和氯化钠，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉氯化钠后将物料烘干得到活性二氧化锆。
将本实施例制得的活性二氧化锆用于锆铁红色料的制作。
一种锆铁红色料，由以下重量配比的原料制得：二氧化硅20wt%、三氧化二铁10wt%、氟硅酸钾0.5wt%、氟化镁2.5wt%、氟化镧1wt%、氟化铈1wt%和本实施例制得的活性二氧化锆65wt%。
实施例二
一种活性二氧化锆的制备方法，先将100Kg的锆英砂和7.5Kg的石墨混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，锆英砂为100目，锆含量为68%，然后加氢氧化钠进行碱熔煅烧得到锆酸钠，碱熔煅烧的煅烧温度为1275℃，锆酸钠水解后加盐酸中和形成氢氧化锆和氯化钠，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉氯化钠后将物料烘干得到活性二氧化锆。
将本实施例制得的活性二氧化锆用于锆铁红色料的制作。
一种锆铁红色料，由以下重量配比的原料制得：二氧化硅28wt%、三氧化二铁15wt%、氟硅酸钠1wt%、氟化镁2wt%、氟化镧2wt%、氟化铈2wt%和本实施例制得的活性二氧化锆50wt%。
实施例三
一种活性二氧化锆的制备方法，先将100Kg的锆英砂和10Kg的水洗煤混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，锆英砂为120目，锆含量为70%，然后加碳酸钠进行碱熔煅烧得到锆酸钠，碱熔煅烧的煅烧温度为1300℃，锆酸钠水解后加硫酸中和形成氢氧化锆和硫酸钠，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉硫酸钠后将物料烘干得到活性二氧化锆。
将本实施例制得的活性二氧化锆用于锆铁红色料的制作。
一种锆铁红色料，由以下重量配比的原料制得：二氧化硅23wt%、三氧化二铁11.5wt%、氟硅酸钠2wt%、氟化镁1wt%、氟化镧3wt%、氟化铈3wt%和本实施例制得的活性二氧化锆56.5wt%。
将上述三个实施例制得的锆铁红色料分别配制无光釉和透明釉进行烧成，并在Lab色空间下测试，无光釉的组成为50g釉料、2.5g锆铁红色料和50ml水，透明釉组成为45g釉料、2.5g锆铁红色料和45ml水，呈色结果如下表表一所示：
Figure BDA0000379979520000051
上述仅为本发明的三个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种活性二氧化锆的制备方法，先将锆英砂和碳素还原剂混合后进行电熔煅烧得到脱硅锆，然后加碱进行碱熔煅烧得到锆酸钠，锆酸钠水解后加酸中和形成氢氧化锆和钠盐，再加入氢氧化钠控制pH值在8～9，最后清洗去掉钠盐后将物料烘干得到活性二氧化锆。
2.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述锆英砂为100重量份，所述碳素还原剂为5～10重量份。
3.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述碳素还原剂为炭黑、石墨和水洗煤中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述加碱为加入氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述加酸为加入盐酸和硫酸中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述锆英砂为80～120目，锆含量为66%以上。
7.根据权利要求1所述的一种活性二氧化锆的制备方法，其特征在于：所述碱熔煅烧的煅烧温度为1250～1300℃。
8.一种活性二氧化锆的应用，将采用权利要求1所述的制备方法制得的活性二氧化锆用于锆铁红色料的制作。
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