CN103539203B - 从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，包括如下步骤：将含锆固体废物粉料与饱和硫酸钠的硫酸溶剂混合，在温度为180～245℃转化为硫酸盐溶块，用水溶液浸取硫酸盐溶块，将浸取液浓缩结晶制取硫酸锆或氢氧化锆，煅烧得二氧化锆。提取锆后的母液经中和、沉淀提取有用金属，母液蒸发浓缩制取硫酸钠。采用本发明所述的方法从含锆固体废物中提取二氧化锆，具有工艺过程短，金属回收率高，能耗低，环境污染小，实现资源节约和废物循环再生利用，生产过程清洁等特点。

Description

从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体是一种从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法。背景技术
目前应用于各个领域的二氧化锆，普遍使用的工艺方法或采用锆英石的化学反应方法或采用锆英石的热分解方法来生产二氧化锆和二氧化硅的混合化合物，然后通过分解产品的化学处理方法来提取的纯净二氧化锆。
锆英石的化学分解可以通过加碱或碱土金属氧化物熔融或烧结，如采用烧碱或纯碱与锆英石熔融，使锆和硅生成锆酸钠和硅酸钠组成的产品，然后将这种产品用水和酸浸取溶解硅酸钠并水解锆酸钠使其成为未提炼的水合二氧化锆与二氧化硅分离，然后对此产品进一步提纯，或由锆酸钠通过盐酸浸取提取氯氧化锆，高温热解而得到二氧化锆，或通过调节溶液中锆和酸的浓度，再用氨沉淀出水合氧化锆，最后热解而得二氧化锆。无论是哪种工艺技术方法，所涉及的原料均来源于自然界的矿产资源。
对从锆的固熔体废物中制取二氧化锆，已知的处理工艺技术方法而言，由于要求对锆固熔体物料进行高温和长时间的转化处理，导致能耗高，过多的使用酸和碱，使得废水废液处理量大，这就构成了极为不利的经济和环境因素。如专利公开号CN1986423A，是涉及到使用烧碱和硼砂对锆物料分别经过低温熔合和高温烧结分解两阶段，烧结物经破碎、水浸出、稀盐酸洗涤除钠，浓盐酸浸出提取二氧化锆，过程产生的酸、碱废液量大。又如发明专利ZL200810073501.7，是涉及到使用硫酸和硫酸铵在较低的温度下酸解转化锆原料，熔剂用量较大，由于硫酸铵分解温度低，以至于在所反应的温度下分解产出氨气体、氨废气和含氮废水产生的点面多且数量大，处置含氨废水尤其是低度氨废水会遇到相当大的困难，碱的耗量也多。废酸废碱溶的治理不管是由锆英石或由废锆料制取二氧化锆都是目前锆生产中必须解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从含锆固熔体废物中制取二氧化锆的方法，能够在提高固体废物资源回收再生利用率的前提下，节能减排，保护环境，降低回收再生成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，包括如下步骤：将含锆固体废物粉料与饱和硫酸钠的硫酸溶剂混合，在温度为180～245℃转化为硫酸盐溶块，用水溶液浸取硫酸盐溶块，将浸取液浓缩结晶制取硫酸锆或氢氧化锆，煅烧得二氧化锆，提取锆后的母液经中和、沉淀提取有用金属，母液蒸发浓缩制取硫酸钠。
所述含锆固体废物是人工合成的立方氧化锆和/或氧化锆结构陶瓷。
所述硫酸钠的硫酸溶剂的硫酸重量百分浓度为85～90%，在此温度下分解压相对稳定。
所述浸取硫酸盐溶块的水溶液是水或/和提取锆后的母液。
所述硫酸钠是从提取锆后的母液中制备得的。
所述锆固熔体废物为含ZrO2重量百分比为70%以上。
所述饱和硫酸钠硫酸溶剂中的硫酸钠重量百分比含量为14～18%。
采用本发明所述的方法从含锆固体废物中提取二氧化锆，具有工艺过程短，锆的转化率高，达到94～96.80%，饱和硫酸钠硫酸溶剂能够回收重复利用，能耗低，环境污染小，实现资源节约和废物循环再生利用，生产过程清洁等特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方法作进一步描述。
在实施例1、3中，采用本发明的工艺方法用饱和硫酸钠硫酸溶剂在180～245℃的温度范围内分解含锆固体废物原料，所得的硫酸盐产物用水进行浸出，然后从浸取溶液中制取二氧化锆。
在实施例2、4中，采用本发明的工艺方法用提锆后的母液制备得的硫酸钠饱和的硫酸溶剂在180～245℃的温度范围内分解含锆固体废物原料，所得的硫酸盐产物用水和提取锆后的母液混合进行浸出，然后从浸取溶液中制取二氧化锆。
实施例1
将含ZrO277.14%，Y2O318.26%，SiO23.65%的立方氧化锆（人工晶体）固体废物粉料，按重量1:2.1的比例与饱和硫酸钠硫酸溶剂，在不锈钢反应锅内混合均匀，放置于加热炉中并控制炉温在180～245℃的范围内进行解离转化，使其成为硫酸盐产物。整个反应过程时间为3h，ZrO2转化为水溶性硫酸盐的转化率为95.30%。
反应产物用自来水浸出，浸出温度为85～90℃，时间为60～90min。控制浸取液含ZrO290～100g/l。将浸出料液进行固液分离获得硫酸锆清液。
将硫酸锆清液蒸发浓缩，冷却结晶析出硫酸锆，固液分离得硫酸锆晶体，硫酸锆晶体水溶二次浓缩结晶得纯净硫酸锆晶体。
将纯硫酸锆晶体进行热分解制得二氧化锆，或将硫酸锆转化成氢氧化锆再行热分解获得二氧化锆。
将母液进一步提取锆并脱除其它有用金属元素和杂质后，制备硫酸钠。
实施例2
将含ZrO273.03%，Y2O317.40%的立方氧化锆固体废物粉料与用提锆后的母液制备得的硫酸钠饱和的硫酸溶剂按重量比1：2.2比例，在不锈钢反应锅内混合均匀，置于加热炉中并控制炉温在180～245℃范围内进行解离转化，维持反应时间3h，获得硫酸盐溶块，锆转化为水溶性硫酸锆的转化率为94.98%。将硫酸盐溶块用水和提取锆后的母液在85～90℃温度下浸出，然后进行固液分离，获得含锆硫酸盐清液。将含锆硫酸盐清液进一步提取二氧化锆的方法步骤同实施例1。
实施例3
将含ZrO296.10%的锆结构陶瓷粉料与饱和硫酸钠硫酸溶剂按重量比1:2.2装入不锈钢反应锅内混合均匀，置于加热炉中控制炉内温度在180～245℃范围内热解转化反应3h，制得硫酸锆溶块。锆的转化率为96.80%。
从硫酸锆溶块中制取二氧化锆的方法步骤同实施例1。
实施例4
将含ZrO293.77%的锆结构陶瓷粉料与提锆后的母液制备的硫酸钠饱和的硫酸溶剂按重量比1:2.2，装入反应锅内混合均匀，置于加热炉中，控制炉温在180～245℃范围内热解转化反应3h，制得硫酸锆溶块。锆的转化率为96.20%。
从硫酸锆溶块中制取二氧化锆的方法步骤同实施例1。

Claims (6)

1.一种从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含锆固体废物粉料与饱和硫酸钠的硫酸溶剂混合，在温度为180～245℃转化为硫酸盐溶块，用水溶液浸取硫酸盐溶块，将浸取液浓缩结晶制取硫酸锆或氢氧化锆，煅烧得二氧化锆，提取锆后的母液经中和、沉淀提取有用金属，母液蒸发浓缩制取硫酸钠。
2.如权利要求1所述的从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，所述含锆固体废物是人工合成的立方氧化锆和/或氧化锆结构陶瓷。
3.如权利要求1或2所述的从含锆的固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，所述饱和硫酸钠的硫酸溶剂中的硫酸重量百分浓度为 85～90%，在此温度下分解压相对稳定。
4.如权利要求1所述的从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，所述饱和硫酸钠的硫酸溶剂中的硫酸钠重量百分比含量为14～18%。
5.如权利要求1或2所述的从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，所述浸取硫酸盐溶块是用水或/和提取锆后的母液。
6.如权利要求1所述的从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，其特征在于，所述硫酸钠是从提取锆后的母液中制备得的。
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