CN111057874A - 一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无机材料技术领域，具体说是一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，包括如下步骤：通过将锆英砂电熔脱硅，在熔融状态下加入提纯剂卤化镁和碳素反应一定时间，使脱硅后氧化锆中的硅、铝、钛等杂质转化成低沸点的气态化合物与氧化锆熔液分离，碳再与氧化镁反应生成二氧化碳和金属镁逸出氧化锆熔池，从而达到去杂提纯氧化锆的目的，制得纯度达到99.8％以上的低铝低钛氧化锆。本发明制备方法有效消除现有高纯锆中碱金属有害元素残留。此外，熔炼过程副产品为含氧化镁和硅酸镁的微硅粉，提升了微硅粉在下游领域的应用性能。

Description

一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法
技术领域
本发明涉及无机材料技术领域，具体说是一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法。
背景技术
工业化生产氧化锆主要应用在耐火材料和陶瓷色料领域，其生产工艺主要有化学法和电熔法。化学法生产虽然纯度高，但其成本较高；传统电熔法生产具有质量稳定，成本低的优点，主要的缺点是纯度相对较低，铝、钛等的氧化物杂质通过正常的电弧炉高温熔炼无法去除。铝、钛的氧化物则为金属锆中要求最为严格的杂质成分，铝、钛杂质的存在对金属锆的理化性能存在较大的负面影响。
在对电熔氧化锆提纯领域，申请号为：200410010365.9的中国发明专利公开了一种高纯度二氧化锆的生产方法，其中有提及使用碱金属锂、钠、钾、铷、铯和钫的卤化物作为提纯剂，也见有使用碱浸泡高温熔融氧化锆法来提纯电熔氧化锆的，以上方法均能在一定程度上实现对电熔氧化锆中铝、钛等杂质的去除，但是会有微量钾、钠等碱金属残留在电熔氧化锆中，如用于做金属锆原材料，碱金属难于去除，会影响金属锆正常性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的，低铝低钛氧化锆金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
将锆英砂与碳素还原剂混匀后加入电弧炉内进行脱硅反应，脱硅反应完成后，向炉内加入卤化镁和碳素作为提纯剂，进行提纯反应，反应后用高压空气将熔体喷吹入集料室中，得到纯度为99.8％以上的低铝低钛的电熔氧化锆和含氧化镁和硅酸镁的微硅粉副产品，所得电熔氧化锆即为金属锆母体原料用电熔氧化锆。
本发明的有益效果在于：本发明的制备方法通过将锆英砂电熔脱硅，在熔融状态下加入提纯剂卤化镁和碳素反应一定时间，使脱硅后氧化锆中的硅、铝、钛等杂质转化成低沸点的气态化合物与氧化锆熔液分离，碳再与氧化镁反应生成二氧化碳和金属镁逸出氧化锆熔池，从而达到去杂提纯氧化锆的目的。制得纯度达到99.8％以上的低铝低钛氧化锆，有效消除现有高纯锆中碱金属残留。进一步的，本发明制备方法的熔炼过程的副产品为含氧化镁和硅酸镁的微硅粉，提升了微硅粉在下游领域的应用性能，进一步推动了电熔法制备低成本金属锆母材电熔氧化锆的发展。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：利用氧化锆中微量的硅、铝、钛等氧化物杂质与卤化镁在高温条件下会发生反应，氧化镁与碳素反应生产镁和二氧化碳，生成物质均为可挥发性的化合物，达到脱硅后氧化锆中微量杂质元素与氧化锆分离，提纯氧化锆的目的。同时，反应副产品微硅粉中引入镁系化合物，可有效提升微硅粉在下游应用的性能指标，降低下游不定型耐火材料制作成本。
本发明的技术方案为：一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
将锆英砂与碳素还原剂混匀后加入电弧炉内进行脱硅反应，脱硅反应完成后，向炉内加入卤化镁和碳素作为提纯剂，进行提纯反应，反应后用高压空气将熔体喷吹入集料室中，得到纯度为99.8％以上的低铝低钛的电熔氧化锆和含氧化镁和硅酸镁的微硅粉副产品，所得电熔氧化锆即为金属锆母体原料用电熔氧化锆。
上述技术方案中的提纯剂卤化镁和碳素与氧化锆中的铝、硅、钛等氧化物的反应原理如下：
Al2O3+3MgX2→2AlX3+3MgO；
TiO2+2MgX2→TiX4+2MgO；
SiO2+2MgX2→SiX4+2MgO；
2MgO+C→2Mg+CO2；
其中生成的AlX3、TiX4、SiX4、Mg和CO2最终全部以气态形式逸出进入除尘系统与电熔氧化锆分离。微硅粉是在卤化镁加入前锆英砂与碳反应形成进入除尘系统，锆英砂与碳反应结束后加入卤化镁与氧化锆熔池中的铝钛硅等杂质反应生成低熔点物以气态形式逸出氧化锆熔池。
本发明上述技术方案中，使用镁系提纯剂生产低铝钛电熔氧化锆作为金属锆原材料，原料中微量镁残留经后续金属锆生产工艺的氧化锆沸腾氯化和镁热还原工序，微量镁残留可有效去除，对金属锆产品质量无影响。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将锆英砂电熔脱硅，在熔融状态下加入提纯剂卤化镁和碳素反应一定时间，使脱硅后氧化锆中的硅、铝、钛等杂质转化成低沸点的气态化合物与氧化锆熔液分离，碳再与氧化镁反应生成二氧化碳和金属镁逸出氧化锆熔池，从而达到去杂提纯氧化锆的目的，制得纯度达到99.8％以上的低铝低钛氧化锆，有效消除现有高纯锆中碱金属残留。此外，熔炼过程副产品为含氧化镁和硅酸镁的微硅粉，提升了微硅粉在下游领域的应用性能，进一步推动了电熔法制备低成本金属锆母材电熔氧化锆的发展。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述锆英砂为二氧化锆含量≥64wt％的锆英砂，其中U和Th的总含量≤500ppm。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述碳素选自石墨、石油焦和沥青焦中的一种或多种，碳含量≥98.5wt％。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述锆英砂与碳素还原剂的重量比为：(8-15)∶1。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述卤化镁为氟化镁、氯化镁、溴化镁和碘化镁中的一种或多种，纯度≥99.0％。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述锆英砂、卤化镁和碳素的质量比为：(170-220):(4-9):1。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，所述提纯反应的时间为10-60min。
进一步的，上述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法中，将得到的电熔氧化锆进行收集加工，得到适合于金属锆母体原料用的电熔氧化锆颗粒或粉末。
实施例1
将原料锆英砂1000kg配入100kg石墨碎粒后加入电弧炉内进行脱硅反应。脱硅完成后，在熔融状态下加入提纯剂氟化镁30kg和沥青焦8.5kg高温反应15分钟，倾倒出炉收集，得到纯度为99.90％-99.94％的低铝低钛氧化锆。经化学分析检测产品中氧化铝含量为0.016％，氧化钛含量为0.025％，二氧化硅含量为为0.007％。
以上原料中锆英砂品位≥64％，(U+Th)含量≤500ppm，卤化镁纯度≥99.0％，碳素碳含量≥98.5wt％。
实施例2
将原料锆英砂1000kg配入100kg石墨碎粒后加入电弧炉内进行脱硅反应。脱硅完成后，在熔融状态下加入提纯剂氟化镁和氯化镁混合物25kg和沥青焦6kg高温反应30分钟，倾倒出炉收集，得到纯度为99.87％-99.95％的低铝低钛氧化锆。经化学分析检测产品中氧化铝含量为0.021％，氧化钛含量为0.026％，二氧化硅含量为为0.011％。
以上原料中锆英砂品位≥64％，(U+Th)含量≤500ppm，卤化镁纯度≥99.0％，碳素碳含量≥98.5wt％。
实施例3
将原料锆英砂1000kg配入100kg石墨碎粒后加入电弧炉内进行脱硅反应。脱硅完成后，在熔融状态下加入提纯剂氟化镁和42kg和沥青焦11kg高温反应20分钟，倾倒出炉收集，得到纯度为99.92％-99.96％的低铝低钛氧化锆。经化学分析检测产品中氧化铝含量为0.012％，氧化钛含量为0.021％，二氧化硅含量为为0.009％。
以上原料中锆英砂品位≥64％，(U+Th)含量≤500ppm，卤化镁纯度≥99.0％，碳素碳含量≥98.5wt％。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将锆英砂与作为还原剂的碳素混匀后加入电弧炉内进行脱硅反应，脱硅反应完成后，向炉内加入卤化镁和碳素作为提纯剂，进行提纯反应，反应后用高压空气将熔体喷吹入集料室中，得到纯度为99.8％以上的低铝低钛的电熔氧化锆和含氧化镁和硅酸镁的微硅粉副产品，所得电熔氧化锆即为金属锆母体原料用电熔氧化锆。
2.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述锆英砂为二氧化锆含量≥64wt％的锆英砂，其中U和Th的总含量≤500ppm。
3.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述碳素选自石墨、石油焦和沥青焦中的一种或多种，碳含量≥98.5wt％。
4.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述锆英砂与碳素还原剂的重量比为：(8-15)∶1。
5.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述卤化镁为氟化镁、氯化镁、溴化镁和碘化镁中的一种或多种，纯度≥99.0％。
6.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述锆英砂、卤化镁和碳素的质量比为：(170-220):(4-9):1。
7.根据权利要求1所述的金属锆母体原料用电熔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述提纯反应的时间为10-60min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116462204A (zh) * 2022-10-04 2023-07-21 汶川县神州锆业科技有限公司 一种改性超细二氧化硅粉体及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177325A (ja) * 1988-01-07 1989-07-13 Toshiba Corp 高純度ジルコニウムの製造方法
JP2003306725A (ja) * 2002-04-18 2003-10-31 Foundation For The Promotion Of Industrial Science チタンの製造方法、純金属の製造方法、及び純金属の製造装置
CN1594104A (zh) * 2004-06-25 2005-03-16 郑州振中电熔锆业有限公司 高纯度二氧化锆的生产方法
CN1852997A (zh) * 2003-09-19 2006-10-25 思研（Sri）国际顾问与咨询公司 通过还原金属卤化物生产金属组合物的方法和装置
CN104445397A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 三祥新材股份有限公司 一种电熔氧化锆的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177325A (ja) * 1988-01-07 1989-07-13 Toshiba Corp 高純度ジルコニウムの製造方法
JP2003306725A (ja) * 2002-04-18 2003-10-31 Foundation For The Promotion Of Industrial Science チタンの製造方法、純金属の製造方法、及び純金属の製造装置
CN1852997A (zh) * 2003-09-19 2006-10-25 思研（Sri）国际顾问与咨询公司 通过还原金属卤化物生产金属组合物的方法和装置
CN1594104A (zh) * 2004-06-25 2005-03-16 郑州振中电熔锆业有限公司 高纯度二氧化锆的生产方法
CN104445397A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 三祥新材股份有限公司 一种电熔氧化锆的制备方法
CN106082339A (zh) * 2014-12-05 2016-11-09 三祥新材股份有限公司 一种采用锆英砂制备得到高纯度电熔氧化锆的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116462204A (zh) * 2022-10-04 2023-07-21 汶川县神州锆业科技有限公司 一种改性超细二氧化硅粉体及其制备方法

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