CS243367B1 - Způaob odstranéni fosforu z oxidu zirkoničitého - Google Patents

Abstract

Způsob odstranění fosforu s oxidu zirkoničitého při přípravě zirkoničitých slou­ čenin, kdy je vycházeno se saési oxidu zirkoničitého a křemičitého. Vynález spočívá v· společné· přeiíhání saési oxidu zirkoničitého a křemičitého, obsahující 10 ai 95 * haotnosti oxidu křemičitého a 5 ai 90 í haotnosti oxidu zirkoničitého spolu s nejaéně 2J5 haotnosti uhlí­ ku, při tap|otáeh nad 800 C. Posfor je se saěsi vytěsňován, vytěkává v parách a uhlík vyhoří. Vynález je poutitelný v keramickém prů- ayalu k odstraněni netádoucího obsahu fosforu v poutívaných oxidech zirkoničitých, číai se svýii reaktivita oxidů a odstraní se také nepříznivý vliv fosforu na kvalitu produktů s nich připravených.

Description

(54) Způaob odstranéni fosforu z oxidu zirkoničitého

Způsob odstranění fosforu s oxidu zirkoničitého při přípravě zirkoničitých sloučenin, kdy je vycházeno se saési oxidu zirkoničitého a křemičitého.

Vynález spočívá v· společné· přeiíhání saési oxidu zirkoničitého a křemičitého, obsahující 10 ai 95 * haotnosti oxidu křemičitého a 5 ai 90 í haotnosti oxidu zirkoničitého spolu s nejaéně 2J5 haotnosti uhlíku, při tap|otáeh nad 800 C. Posfor je se saěsi vytěsňován, vytěkává v parách a uhlík vyhoří.

Vynález je poutitelný v keramickém průayalu k odstraněni netádoucího obsahu fosforu v poutívaných oxidech zirkoničitých, číai se svýii reaktivita oxidů a odstraní se také nepříznivý vliv fosforu na kvalitu produktů s nich připravených.

Vynález a· týká spůsobu odstranění fosforu a oxidu sirkoničitáho při při pravě sirkoničitých sloučenin, kdy je vycházeno se směsi oxidu zirkoničitého a oxidu křeaičitého.

Oxid zirkoničitý js nejvýznaanějží surovinou pro přípravu zirkoničitých sloučenin.

Častá poutiti nají v keraalce, kdy sa většinou připravují se saěsi oxidu sirkoničitáho a křemičitého reakcí sa zvýšených teplot.

Příklade* jsou zirkonová keramická pigmenty. Jejich kvalita ja do značná míry ovlivněna reaktivitou výchosiho oxidu sirkoničitáho. Je-li tento oxid málo reaktivní, zvyšují sa nutná teploty i doby výpalu produktů.

io vada ka zvýšeni nákladů na jejich přípravu a věttinou ka snačnáau snížení kvality produktu. Reaktivitu oxidu sirkoničitáho silná snižují ionty fosforu a to i tehdy, jsou-li přítomny jen « malých koncentracích (setiny % hmotnosti).

Při přípravě sirkonových pigmentů pak kroaě sníženi reaktivity výchosiho oxidu sirkoničitého, ovlivňují nežádoucí* spůsobe* i barevnost produktu. Zejaána je toau v připadá pltfiantů vybarvených na principu poruch v jejich sirkonové struktuře. Např. u aodrýcb a žlutých sirkonových pigaentů jsou barevnosti částečně posunuty k červený* odstínů*.

Jsou-li vo výchozím oxidu zirkoničitém přitoany ionty fosforu ve větších množstvích, je sytost odstínů poruchově barvených sirkonových pigaentů výrazně snížena, nebot ionty fosforu se zachycují ve struktuře pigaentů jako substituční nebarvící poruchy.

Vzhledem k jejich velmi malému iontovému poloměru se jak zachycuji přednostně, oproti větší* barvící* iontů* (např. vanadu, praseodyau) a ti* možnost jejich účinného zachycení snižují.

Přítomnost fosforu v oxidu sirkoničitáa nedovoluje také dosáhnout tak vysokých stupňů sreagovéní pigaentů na křeaičitan zirkoničitý, jako při použití oxidu neobsahujícího fosfor. Sloučeniny fosforu doprovázejí téměř všechny využívané zirkoničité minerály, ai so už jed- né o oxid zirkoničitý (minerál beddelyiti, či křeaičitan zirkoničitý pro přípravu zirkoničitých produktů se získává synteticky z minerálu zirkonu, -přechází do něho část fosforu s výchozí suroviny.

Odstranění fosforu z oxidu sirkoničitáho je obtížným a nákladným procesem. Někteří producenti oxidu sirkoničitáho používají ke snížení obsahu fosforu v minerálu baddelyitu operací jeho louženl.

Kyselými roztoky obsahujícími chloridová, dusičnanová, síranová, fluoridová a amonné lonty sa horka snižuji obsah fosforu pod.0,01 * hmotnosti. Jde však o zdlouhavý a materiálově i energeticky náročný proces.

V případě přípravy sirkonových pigmentů existuje také postup částečné eliminace vlivu příměsi fosforu ve výchozím oxidu zirkoničitém na kvalitu pigmentu, přídavkem vápenatých lontů do výchozí saěsi.

Tento postup je sice z hlediska realizace jednoduchý a nenákladný, avšak mé řadu nevýhod. Vnáší se tak totiž do systému další ionty, které pak mají vliv na průběh reakci vzniku pigmentu a jeho kvalitu.

Přídavek vápenatých iontů sá* o sobě totiž snižuje reaktivitu oxidu sirkoničitáho.

Při jejich použití v nutném přebytku oproti přítomnému fosforu, je potoa zvýěení reaktivity oxid* ▼ důsledku vázání iontů fosforu ionty vápníku, jejich přítomnosti přinejmenším eliminováno.

2*3367

Proto je třeba velikost jejich přídavku vázat na přesný obsah fosforu v oxidu. Ten je věak často velni kolísavý a vzhledem k obtížnosti jeho stanovení je nesnadná tuto podmínku dodržet.

Navíc se přítonná vápenatá lonty při syntéze pigaentu do ného zachycují. Jejich přítomnost v zirkonové struktuře pak ovlivňuje barevnost pigmentu, zejnéna v případě poruchově barvených druhů.

Vzhledem ke kolísání obsahu fosforu ve výchozím oxidu zirkoničitém.a.tím i volných vápenatých iontů ve směsi je toto ovlivnění barevného odstínu pigmentu obtížné předvídat. Snižuje se tak možnost zajištění přípravy pigmentu s konstantní kvalitou barevností.

Tyto nedostatky nemá způsob odstranění fosforu z oxidu zirkoničitého podle vynálezu, při přípravě zirkoničitých sloučenin, kdy je vycházeno ze směsi oxidu zirkoničitého a křemičitého vyznačený tín, že se ke směsi oxidů, obsahujících 10 až 95 % hmotnosti oxidu křemičitého a 5 až 90 % hmotnosti oxidu zirkoničitého, přidá nejméně 2 % hmotnosti, s výhodou 3 až 7 % hmotnosti uhlíku a směs se přežlhá při teplotě 800 až I 359 °C, s výhodou při teplotě 850 až 900 °C.

Oxid křemičitý je totiž za vyěěích teplot schopen působit jako poměrně silná kyselina a vytěsňuje ionty fosforu z oxidu zirkoničitého ve formá oxidu fosforečného. Teplota počátku tohoto děje však leží až nad I 150 °C.

Přídavkem uhlíku a tím se při výpalu tvořícím silně redukčním prostředím, se věak tato teplota snižuje a k vytěsňování oxidu fosforečného dochází již při 800 až 850 °C. To je již teplota běžně používaná při syntéze většiny zirkoničitých sloučenin pro keramické účely.

Uvolňovaný oxid fosforěčnýee přítomným uhlíkem okamžitě redukuje na fosfor, jež ze směsi vytěkévé a v prostoru pece se spaluje. Použití vyěěích teplot pro přežíhéní směsi oxidů s uhlíkem je možné, nese věak sebou vyěěí energetické nároky.

Při teplotách nad 1 350 °C již ale může nastávat slinování směsi, natévéní křemičité složky, nebo může částečně docházet ke vzájemné reakci výchozích oxidů. Přežíhéním směsi oxidu zirkoničitého, křemičitého a uhlíku tedy vyhoří uhlík, odstraní se fosfor z oxidu zirkoničitého a zbude pouze směs oxidů.

Ta se po zchladnutí jen doplní ostatními složkami, potřebnými k syntéze příslušné zirkoničité sloučeniny, tj. např. mineralizétory a chromofory v případě syntézy zirkonových pigmentů a provede se vlastní výpal k syntéze sloučeniny.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že metoda je rychlé, jednoduché, surovinově nenáročné a využívá teplot běžně používaných v keramickém průmyslu při syntéze zirkoničitých sloučenin. Přežíhéní směsi oxidů lze tedy snadno realizovat.

Do směsi se nevnéěejl žádné další sloučeniny, které by potom nepříznivě ovlivňovaly kvalitu produktu. Použitý uhlík, který při přežíhéní vyhoří, lze vzít v libovolném přebytku a účinného odstranění fosforu se tak dosáhne i při jen velmi přibližná, nikoliv přesná znalosti jeho výchozího obsahu v oxidu zirkoničitém.

Příklad 1

Ze směsi obsahující 55 g oxidu zirkoničitého (s obsahem 1,49 % hmotnosti fosforu), g oxidu křemičitého, 5 g chromoforu vanadičnanu amonného a 13 g mineralizétoru, sestávajícího ze * g fluoridu sodného a 9 g chloridu sodného, byl výpalem při 850 °C po dobu 3 h

2*3367 * připraven modrý zirkonový pigment. Vykazoval nafialovělý odalín a jeho alupen «reagování na křemiěilan «irkoničitý činil 83,4 %.

Polom byly způsobem podle vynálezu základní výchozí oxidy, v množství 55 g oxidu zirkoničitého (s obsahem 1,49 % hmotnosti fosforu) a 27 g oxidu křemičitého smíseny s 5 g uhlíku a směs hýla přežíhána při 850 °C po dobu 30 min.

Po jejím zchladnutí v ní byl stanoven obsah fosforu 0,006 % hmotnosti což po přepočtu na oxid zirkoničitý přítomný ve směsi představuje obsah fosforu 0,009 % hmotnosti v tomto oxidu.

Ke směsi bylo poté přimíšeno 5 g chromoforu vanadičnanu amonného a 13 g mineralisáioru, sestávajícího ze 4 g fluoridu sodného a 9 g chloridu sodného a vzniklá směs byla vypalována při 850 °C po dobu 3 h na modrý sirkonový pigment.

Pigment byl sytě modrý bes nežádoucího modrofialového odstínu a jeho stupeň zreagování na křemičiten zirkoničitý byl 93,2 %,

P ř í k 1 a d 2

Ze směsi obsahující 60 g oxidu zirkoničitého (s obsahem 0,98 * hmotnosti fosforu), g oxidu křemičitého, 3 g chromoforu oxidu praseodymu a 7 g mineralizátoru, sestávajícího se 3 g fluoridu sodného a 4 g chloridu sodného, byl výpalem při 900 °C po dobu 3 h připraven žlutý sirkonový pigment, který vykazoval načervenalý odstín.

Potom byly způsobem podle vynálezu základní výchozí oxidy, v množství 60 g oxidu zirkoničitého (s obsahem 0,98 % hmotnosti fosforu) a JO g oxidu křemičitého, smíseny sa 3 g uhlíku a směs byla přežíhána při 900 °C po dobu 20 min.

Po jejím zchladnutí v ni byl stanoven obsah fosforu 0,004 % hmotnosti což po přepočtu na oxid zirkoničitý přítomný ve směsi představuje obsah fosforu 0,006 % hmotnosti v tamto oxidu.

Ke směsi bylo poté přimíšeno 3 g chromoforu oxidu praseodymu a 7 g mineralizátoru, sestávajícího se 3 g fluoridu sodného a 4 g chloridu sodného a vzniklá směs byla vypalována při 900 °C po dobu 3 h. Získaný sirkonový pigment byl sytě žlutý bes načervenalého odstínu.

Příklad 3

Ze směsi obsahující 47 g zirkoničitéh (s obsahem 1,49 % hmotnosti fosforu), 25 g oxidu křemičitého, 8 g chromoforu oxid-hydroxidu železitého (FeO(OH)) a 20 g mineralizátoru, sestávajícího z 11 g fluoridu sodného, 6 g chloridu sodného a 3 g dusičnanu draselného, byl výpalem při 850 °C po dobu 2 h připraven růžový sirkonový pigment. Stupeň zreagování pigmentu ná křemičitan zirkoničitý byl <78,3 %.

Potom byly způosbem podle vynálezu základní výchozí oxidy, v množství 47 g oxidu zirkoničitého (s obsahem 1,49 % hmotnosti fosforu, a 25 g oxidu křemičitého', smíseny s 5 g uhlíku a smés byla přežíhána při 900 °C po dobu 30 min.

Po jejím zchladnutí v ni byl stanoven obsah fosforu 0,005 % hmotnosti což při přepočtu na oxid zirkoničitý přítomný ve směsi představuje 0,008 % hmotnosti fosforu v tomto oxidu. Ke směsi bylo poté přimíšeno 8 g chromoforu oxid-hydroxidu Železitého (Pe0(0d)) a 20 g mineralizátoru, sestávajícího z 11 g fluoridu sodného, 6 g chloridu sodného a 3 g dusičnanu draselného a vzniklá směs byla vypálena při 850 °C po dobu 2 h. Stupeň zreagování pig5 mentu na křemičitan zirkoničitý byl 85,4 X.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob odstranění fosforu z oxidu zirkoničitého při přípravě zirkoničitých sloučenin ze emisi oxidu zirkoničitého a oxidu křemičitého vyznačený tím, že za ka směsi oxidů, obsahující ,0 až 95 X hmotnosti oxidu křemičitého a 5 až 90 X hmotnosti oxidu zirkoničitého, přidá nejméně
2. 2 X hmotnosti, s výhodou 3 až 7 X hmotnosti, uhlíku a směs se přežlhé při teplotě 800 až , 350 °C, s výhodou při teplotě 850 až 900 °C.