CN107399761A - 一种氧化锆废料回收工艺及回收锆粉 - Google Patents

Abstract

一种氧化锆废料回收工艺，其以氧化锆制品加工废料、制粉企业生产过程中产生的废料、氧化锆产品使用后的报废材料或锆系列磨料为原料，先进行水洗或摇床除，然后烘干并球磨至目标粒径即可。该设计不仅成本低、效率高，而且制得的回收锆粉应用范围极广。

Description

一种氧化锆废料回收工艺及回收锆粉

技术领域

本发明涉及氧化锆废料再生技术领域，具体涉及一种氧化锆废料回收工艺及回收锆粉，其解决了氧化锆粉体制造厂、氧化锆制品加工厂将其产生的废料直接排放污染环境或仅用于低端陶瓷、部分代替硅酸锆的弊端。

背景技术

随着国民经济的发展，氧化锆需求越来越大。从工业用的陶瓷发热管、光纤插件、氧化锆水口、氧化锆磨球(锆珠)、车辆传感器到民用陶瓷牙、陶瓷锆刀具、手机外壳等，用途更加广泛。据报道，中国近几年氧化锆需求增长迅速，由年需求2000吨迅速达到10万吨。与此同时，在硅酸锆制造氧化锆粉体过程中以及锆制品加工过程中会有很多废料产生。几乎所有企业都是在厂区设计收集沉淀池，通过车间管网流到沉淀池。其原粉中氧化锆大于80％，铁小于0.05％，氧化钇多大于5％，酌烧减量1％左右。原粉废料中含有大量氯化铵，制品废料中由于使用金属刀具加工，且污水池和管道中杂质高，其含锆量在80％～90％，铁含量在0.15％～1.5％，氧化钇在5％左右，杂质含量1％～5％，这样的废料无法满足：1、制造锆砖，由于杂质高，耐火度降低；2、制造锆刚玉磨球，由于氧化钇含量高，硬度难以满足质量要求；3、日用陶瓷，由于铁含量高，使得陶瓷表面麻点、针孔多。因此氧化锆废料处理成了一种业界麻烦。

目前对于氧化锆废料的回收处理主要通过加酸、加碱或高温焙烧等方式提取其中的含锆和含钇化合物，如申请公布号为CN102531588A、CN105036739A的中国专利。该类回收工艺不仅成本高，而且回收效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的回收成本高且效率低的问题，提供一种回收成本低且效率高的氧化锆废料回收工艺及回收锆粉。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种氧化锆废料回收工艺，依次包括以下步骤：

一、对氧化锆废料进行水洗或摇床除杂，得到浆料；

二、先将所述浆料烘干以得到预制混合物，然后将预制混合物球磨至目标粒径即得到回收锆粉；

其中，所述氧化锆废料为A类、B类、C类或D类废料，所述A类废料为氧化锆制品加工产生的氧化锆废料，所述B类废料为氧化锆制品原材料的生产过程中产生的氧化锆废料，所述C类废料为氧化锆产品使用后的报废氧化锆材料，所述D类废料为锆系列磨料。

所述A类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆88～93、氧化钇2～10、氧化铁低于0.2、酌烧损量1～2、其他杂质均低于0.1；

所述B类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述C类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述D类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆30～70、氧化铝30～70、氧化钇或氧化钙0.1～2、其他杂质均低于0.2。

步骤二中，所述烘干温度大于等于500℃，烘干时间大于1h。

所述烘干温度为500～600℃。

所述氧化锆废料为B类或C类废料；

步骤二中，所述烘干之前还需进行以下操作：

先将所述浆料与氢氧化铝溶液混合反应得到固液混合料，再对固液混合料进行水洗。

所述氧化锆废料为C类或D类废料；

步骤一中，在进行所述水洗或摇床除杂之前先对氧化锆废料进行破碎。

步骤二中，所述球磨采用氧化铝或氧化锆磨球，衬板采用硅石。

一种采用上述回收工艺制得的回收锆粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种氧化锆废料回收工艺以氧化锆制品加工废料、制粉企业生产过程中产生的废料、氧化锆产品使用后的报废材料或锆系列磨料为原料，通过水洗或摇床除杂后烘干并球磨至目标粒径即可得到回收锆粉，一方面，该工艺无需通过多步化学处理，不仅简单容易实施，成本较低，而且回收率高，另一方面，采用该工艺制备的回收锆粉与硅微粉调配后可代替进口锆英粉原料，用于制备高端铸钢涂料，还可作为匣钵表面耐蚀剂以及复合焊接衬垫表面增白剂原料使用，其应用范围极广。因此，本发明不仅成本低、效率高，而且应用范围广。

2、本发明一种氧化锆废料回收工艺中步骤二将烘干温度设定为大于等于500℃，且烘干时间大于1h，该设计不仅在实现烘干的同时能够有效去除密度与氧化锆相近、采用水洗或摇床无法除去的杂质，从而提高回收锆粉的质量，而且当氧化锆废料采用B类废料时可起到去除氯化铵的作用。因此，本发明通过控制烘干温度可起到除去氯化铵以及其他杂质的作用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种氧化锆废料回收工艺，依次包括以下步骤：

一、对氧化锆废料进行水洗或摇床除杂，得到浆料；

二、先将所述浆料烘干以得到预制混合物，然后将预制混合物球磨至目标粒径即得到回收锆粉；

其中，所述氧化锆废料为A类、B类、C类或D类废料，所述A类废料为氧化锆制品加工产生的氧化锆废料，所述B类废料为氧化锆制品原材料的生产过程中产生的氧化锆废料，所述C类废料为氧化锆产品使用后的报废氧化锆材料，所述D类废料为锆系列磨料。

所述A类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆88～93、氧化钇2～10、氧化铁低于0.2、酌烧损量1～2、其他杂质均低于0.1；

所述B类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述C类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述D类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆30～70、氧化铝30～70、氧化钇或氧化钙0.1～2、其他杂质均低于0.2。

步骤二中，所述烘干温度大于等于500℃，烘干时间大于1h。

所述烘干温度为500～600℃。

所述氧化锆废料为B类或C类废料；

步骤二中，所述烘干之前还需进行以下操作：

先将所述浆料与氢氧化铝溶液混合反应得到固液混合料，再对固液混合料进行水洗。

所述氧化锆废料为C类或D类废料；

步骤一中，在进行所述水洗或摇床除杂之前先对氧化锆废料进行破碎。

步骤二中，所述球磨采用氧化铝或氧化锆磨球，衬板采用硅石。

一种回收锆粉，其采用上述回收工艺制得。

本发明的原理说明如下：

本发明所选用的氧化锆废料主要包括以下四类：

A类：该类废料主要由氧化锆陶瓷刀具、义齿、光纤插件、陶瓷瓷盘以及陶瓷管等通过打磨、磨削加工方式产生，其形状多为粉料(多为氧化钇稳定氧化锆或氧化钙稳定氧化锆)，粒径多在20～300目。加工时为了抑制打磨产生的粉尘，多采用水冲刷，由车间排水沟流入回收沉淀池，因此回收时基本上是浆状湿料。通过本发明回收工艺制得的该类回收锆粉中各组分的重量百分比含量为：氧化锆88～93、氧化钇2～10、氧化铁0.1～0.15、其他杂质均低于0.1。

B类：由氯化锆加工生产氧化锆过程中产生的废料，回收状态为浆状，目数多在60～300目，用于制造氧化锆制品原材料。通过本发明回收工艺制得的该类回收锆粉中各组分的重量百分比含量为：氧化锆90～93、氧化钇2～6、氧化铁低于0.02、氧化硅0.1～0.2、氧化铝和其他杂质均低于0.1。

C类：主要为炼钢高炉用氧化锆砖、氧化锆水口、高温加热用氧化锆陶瓷管、车辆行业用传感器、通信行业用光纤插件、抛光材料氧化锆珠等制品使用后磨损或者达到使用寿命后报废得到的材料，其回收状态为粗大颗粒或半破碎状态。

D类：锆刚玉磨球类，采用电弧炉熔炼，主要用于电子产品抛光、重要金属零部件抛光等。通过本发明回收工艺制得的该类回收锆粉中各组分的重量百分比含量为：氧化锆30～70、氧化钇2～5、氧化铝30～70、氧化铁低于0.1、其他杂质均低于0.05。

采用本发明所述工艺制得的回收锆粉可完全替代进口锆英粉原料，但其成本却不到进口锆英粉原料的一半，体现出了明显的成本优势。

步骤一、

对于C类废料，由于其形状为固态，块状为多，所以只能破碎后再球磨。为防止增铁，可使用氧化铝磨球(使用氧化锆球更优)，并采用硅石球衬板。球磨后得到的粉料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆88～93、氧化钇2～6、氧化铁低于0.2、氧化铝0.1～0.5、氧化硅0.1～0.2、其他杂质均低于0.1，其中，氧化铝、氧化硅为球磨过程中产生。

对于D类废料，硬度高且尺寸大，直接用破碎机处理破碎很困难，此时可采用气流磨、使原料在高压空气中互相碰撞成细粉后通过旋风分离器回收或重新回炉加热到1000度以上软化后再置入破碎机中破碎。

步骤二、

B类废料中含有大量的氯化铵，由于其颜色与氧化锆相同，无法常温物理清除，因此本发明采用以下两种方法：

(1)500℃以上保温1h以上；

(2)先加入氢氧化铝溶液反应，该过程可加热以促进氨气的排出，然后水洗去除氯化铝即可。

实施例1：

一种氧化锆废料回收工艺，依次包括以下步骤：

一、对氧化锆废料进行水洗除去毛刷残毛、手套线、砂轮磨削颗粒等杂质后得到含水率在50％以上的浆料，其中，所述氧化锆废料为氧化锆制品加工产生的氧化锆废料，其干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆90、氧化钇7、氧化铁0.15、酌烧损量2、其他杂质均低于0.1；

二、先将所述浆料烘干至含水量小于0.5％得到预制混合物，然后将预制混合物过300目超声波振动筛，筛下物直接回收，筛上物球磨至300目后与直接回收的筛下物混合即得到回收锆粉，其中，所述烘干温度为600℃，烘干时间为2h，所述球磨使用氧化铝磨球，并采用硅石球衬板。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于：

步骤一中，所述氧化锆废料为氧化锆制品原材料的生产过程中产生的氧化锆废料，其干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆91、氧化钇5、氯化铵3、氧化铁0.01、其他杂质均低于0.1；

步骤二中，先将所述浆料与氢氧化铝溶液混合反应得到固液混合料，再对固液混合料进行水洗，然后将其烘干至含水量小于0.5％，所述烘干温度为200℃，烘干时间为3h。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于：

步骤一中，所述氧化锆废料为氧化锆制品原材料的生产过程中产生的氧化锆废料，其干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80、氧化钇6、氯化铵12、氧化铁0.015、其他杂质均低于0.1。

实施例4：

与实施例1的不同之处在于：

步骤一中，先对氧化锆废料破碎再进行摇床除杂，其中，所述氧化锆废料为氧化锆产品使用后的报废氧化锆材料，其原料组成和重量百分比含量为：氧化锆85、氧化钇4、氯化铵8、氧化铁0.015、其他杂质均低于0.1；

步骤二中，所述烘干温度为500℃，烘干时间为4h。

实施例5：

与实施例1的不同之处在于：

步骤一中，先将氧化锆废料重新回炉加热到1000度以上软化后置入破碎机中破碎，再进行摇床除杂，其中，所述氧化锆废料为锆系列磨料，其原料组成和重量百分比含量为：氧化锆59、氧化铝38、氧化钇1、其他杂质均低于0.2。

选取实施例1所述工艺制备得到的回收锆粉按照GB/T21114-2007、GB/T4984-2007(25℃、60％RH)对其化学成分进行检测，结果如表1：

表1 回收锆粉化学成分分析数据

Claims (8)

1.一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

所述回收工艺依次包括以下步骤：

一、对氧化锆废料进行水洗或摇床除杂，得到浆料；

二、先将所述浆料烘干以得到预制混合物，然后将预制混合物球磨至目标粒径即得到回收锆粉；

其中，所述氧化锆废料为A类、B类、C类或D类废料，所述A类废料为氧化锆制品加工产生的氧化锆废料，所述B类废料为氧化锆制品原材料的生产过程中产生的氧化锆废料，所述C类废料为氧化锆产品使用后的报废氧化锆材料，所述D类废料为锆系列磨料。

2.根据权利要求1所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

所述A类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆88～93、氧化钇2～10、氧化铁低于0.2、酌烧损量1～2、其他杂质均低于0.1；

所述B类废料的干料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述C类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆80～94、氧化钇2～5、氯化铵5～15、氧化铁低于0.02、其他杂质均低于0.1；

所述D类废料的原料组成和重量百分比含量为：氧化锆30～70、氧化铝30～70、氧化钇或氧化钙0.1～2、其他杂质均低于0.2。

3.根据权利要求1所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

步骤二中，所述烘干温度大于等于500℃，烘干时间大于1h。

4.根据权利要求3所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

所述烘干温度为500～600℃。

5.根据权利要求1所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

所述氧化锆废料为B类或C类废料；

步骤二中，所述烘干之前还需进行以下操作：

先将所述浆料与氢氧化铝溶液混合反应得到固液混合料，再对固液混合料进行水洗。

6.根据权利要求1所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

所述氧化锆废料为C类或D类废料；

步骤一中，在进行所述水洗或摇床除杂之前先对氧化锆废料进行破碎。

7.根据权利要求1所述的一种氧化锆废料回收工艺，其特征在于：

步骤二中，所述球磨采用氧化铝或氧化锆磨球，衬板采用硅石。

8.一种回收锆粉，其特征在于：所述回收锆粉采用权利要求1所述回收工艺制得。