JP5828920B2 - ジルコニウム塩化物水溶液の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には,ジルコンサンドのアルカリ処理物を水で浸出処理し,ろ過して得た水浸出ケーク(ケーキと同様である)を塩酸抽出することで,ジルコニウム塩化物水溶液を製造する方法が開示されている。この製造方法では,ケーキに水を加えたスラリーに,ジルコニウム塩化物のZrO2換算濃度が9〜16重量%,かつ,遊離HCl濃度が1〜7重量%となるように塩酸を添加している。次いで,ろ過処理することで,ジルコニウム塩化物水溶液を得ている。
1. 下記工程を有するジルコニウム塩化物水溶液の製造方法:
(1)ジルコンサンドの平均粒子径を10μm以下まで粉砕する工程1
(2)前記(1)の粉砕処理したジルコンサンドにナトリウム化合物を添加することで混合物を得る工程2
(3)前記(2)の混合物を鉄製容器にて400℃以下で焼成することで分解物を得る工程3
(4)前記(3)の分解物をステンレス製容器にて400〜1100℃で焼成して焼成物を得る工程4
(5)前記(4)の焼成物を水に分散して分散水を調製し,この分散水の温度を70℃以下に調節しながら水洗処理することで水洗処理ケーキを得る工程5
(6)前記(5)の水洗処理ケーキをpH1〜6の塩酸で洗浄してジルコニウム水和物を得る工程6
(7)前記(6)のジルコニウム水和物を塩酸で溶解した後,不溶分を除去して塩溶液を得る工程7
2. 前記(1)のジルコンサンドの平均粒子径を2μm以下まで粉砕する,上記項1に記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
3. 前記(2)のナトリウム化合物が,20〜90重量%水酸化ナトリウム水溶液である,上記項1又は項2のいずれかに記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
4. 前記(5)の分散水の温度を40℃以下とする,上記項1〜項3のいずれか1項に記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(1)ジルコンサンドの平均粒子径を10μm以下まで粉砕する工程(以下,「工程1」と略記する)を有する。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(2)前記工程1にて粉砕処理したジルコンサンドにナトリウム化合物を添加することで混合物を得る工程(以下,「工程2」と略記する)を有する。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(3)前記工程2の混合物を鉄製容器にて400℃以下で焼成することで分解物を得る工程(以下,「工程3」と略記する)を有する。工程3はジルコンサンドを一次分解させる工程であり,これにより,ジルコンサンドの一次分解物が得られる。尚,以下では,分解後のジルコンサンドの状態を「フリット」と表記することがある。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(4)前記工程3の分解物をステンレス製容器にて400〜1100℃で焼成して焼成物を得る工程(以下,「工程4」と略記する)を有する。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(5)前工程4で得た焼成物(フリット)を水に分散し,その分散水の温度を70℃以下にし,水洗処理ケーキを得る工程(以下,「工程5」と略記する)を有する。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(6)前工程5で得た水洗処理ケーキをpH1〜6の塩酸で洗浄してジルコニウム水和物を得る工程(以下,「工程6」と略記する)を有する。
工程6の酸洗浄工程では,まず,フリットを十分に分散できる量の水に分散させる。具体的には,水/フリット重量比を1以上にして,分散液を調製すればよい。次いで,この分散液に塩酸を投入する。塩酸に硫酸や硝酸等を組み合わせてもよいが,次工程では塩酸溶解を行うため,不純物の混入を抑制する観点から,工程6では塩酸のみの使用が望ましい。
本発明のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法では,(7)前工程6で得たジルコニウム水和物を塩酸で溶解した後,不溶分を除去して塩溶液を得る工程(以下,「工程7」と略記する)を有する。
出発原料のジルコンサンドとしてILUKA社製ジルコンサンドを採用し,下記工程1〜工程7により,ジルコニウム塩化物水溶液を製造した。
上記ジルコンサンド1kgを,φ10mmの安定化酸化ジルコニウムボール10kgを入れた4L樹脂製ポッドに投入し,さらに水を1kg投入して,ジルコンサンドの粉砕処理を行った。この粉砕処理を20時間続けることで,スラリー状のジルコンサンドを得た。該スラリーは110℃において恒量乾燥させた。平均粒子径(D50)は約1.2μmであった。尚,平均粒子径は,レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−2200(SHIMADZU社製)を用いて測定した。
1Lの鉄製容器に,工程1で粉砕したジルコンサンド100gを投入し,次いで48重量%水酸化ナトリウム水溶液を271g添加した。NaOH/ZrSiO4重量比は1.3である。また,水酸化ナトリウムは工業用を用いた。
1Lの鉄製容器に原料を投入し,電気炉を用いて100℃/hの昇温速度で400℃まで昇温し,この温度で1時間保持した。その後,室温まで自然冷却した。得られたフリットは凝集していたため,ビニール袋に取出し,木槌で粗粉砕した。この工程3で使用した粉砕ジルコンサンドの分解開始温度は300〜350℃であった。
上記工程3で得たフリットを1Lステンレス製(SUS304)容器に投入し,電気炉を用いて100℃/hの昇温速度で800℃まで昇温し,この温度で1時間キープした。その後,室温まで自然冷却した。得られたフリットは吸湿性があるため,ビニール袋に密封して保管した。
1Lビーカーに水500gを入れ,氷水の浴槽に固定した。ビーカー内の水の水温が10℃程度になったところに,上記工程4で得た二次焼成後のフリットをビーカー内に投入し,攪拌した。このとき,ビーカー内の水温は最高30℃まで上昇した。10分間撹拌した後,ブフナー漏斗を使用して固液分離し,固形分をさらに500gの常温(25℃)の水で水洗することで,水洗ケーキを得た。
上記工程5で得られた水洗処理後ケーキを500gの水に分散し,80℃まで加熱した。温度を保持しながら,塩酸(SAJ試薬1級)を添加してpH2に調整し,さらに10分保持した。その後,冷却をせずに,ブフナー漏斗により固液分離し,得られた固形分500gを,常温の水でさらに水洗した。
上記工程6で得られた希塩酸洗浄後ケーキを分取し,塩酸溶解に供した。1Lビーカー内の濃塩酸200g(11N−HClaq)にそのケーキを投入し,撹拌しながら105℃まで加熱した。この状態で30分間保持することにより,ケーキはほぼ溶解されて懸濁液が得られた。この懸濁液に水160gを投入し,攪拌を止めて50℃まで自然冷却した。冷却後,10重量%ポリビニルアルコール(分子量:20000,三洋化成製)水溶液を0.5g投入し,10分撹拌した後,1時間静置した。その後,ブフナー漏斗を使用して固液分離し,目的とするジルコニウム塩化物水溶液を得た。
実施例1において,工程1における粉砕後のジルコンサンドの平均粒子径(D50),工程2で投入したNaOH濃度,工程3(一次分解)における容器材質及び焼成温度,工程4(一次分解)における容器材質及び焼成温度,工程5における水洗分散後の水温の最高温度,及び,工程6における塩酸添加後のpHを,後掲の表3に示すように変更したこと以外は,実施例1と同様の方法でジルコニウム塩化物水溶液を得た。尚,比較例9では,二次分解(工程4)を行わずにジルコニウム塩化物水溶液を得た。
Claims (4)
- 下記工程を有するジルコニウム塩化物水溶液の製造方法:
(1)ジルコンサンドの平均粒子径を10μm以下まで粉砕する工程1
(2)前記(1)の粉砕処理したジルコンサンドに水酸化ナトリウムを添加することで混合物を得る工程2
(3)前記(2)の混合物を鉄製容器にて400℃以下で焼成することで分解物を得る工程3
(4)前記(3)の分解物をステンレス製容器にて400〜1100℃で焼成して焼成物を得る工程4
(5)前記(4)の焼成物を水に分散して分散水を調製し,この分散水の温度を70℃以下に調節しながら水洗処理することで水洗処理ケーキを得る工程5
(6)前記(5)の水洗処理ケーキをpH1〜6の塩酸で洗浄してジルコニウム水和物を得る工程6
(7)前記(6)のジルコニウム水和物を塩酸で溶解した後,不溶分を除去して塩溶液を得る工程7 - 前記(1)のジルコンサンドの平均粒子径を2μm以下まで粉砕する,請求項1に記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
- 前記(2)の水酸化ナトリウムが,20〜90重量%水酸化ナトリウム水溶液である,請求項1又は2に記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
- 前記(5)の分散水の温度を40℃以下とする,請求項1〜3のいずれか1項に記載のジルコニウム塩化物水溶液の製造方法。
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