JPH02279503A - Production of zirconium oxychloride - Google Patents

Production of zirconium oxychloride

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JPH02279503A
JPH02279503A JP9999589A JP9999589A JPH02279503A JP H02279503 A JPH02279503 A JP H02279503A JP 9999589 A JP9999589 A JP 9999589A JP 9999589 A JP9999589 A JP 9999589A JP H02279503 A JPH02279503 A JP H02279503A
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JP
Japan
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hydrochloric acid
zirconium
zirconium oxychloride
acid
raw material
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Application number
JP9999589A
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Japanese (ja)
Inventor
Genichi Sato
源一 佐藤
Masayoshi Oya
大矢 正吉
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • C01G25/04Halides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain high-purity zirconium oxychloride at a low cost by the ordinary industrial process by treating the product obtained by melting zircon sand and a CaO-contg. raw material with hydrochloric acid in three stages. CONSTITUTION:A mixture contg. zircon sand and a CaO-contg. raw material in >=2.5, or preferably 2.8 to 4, molar ratio of CaO/ZrO2 is heated at 1500 to 2600 deg.C and melted, and then the molten product is quenched by water granulation, etc. The acid-soluble molten product thus obtained is pulverized to the powder having <=150mu grain size, the powder is brought into contact with dil. hydrochloric acid to selectively elute and separate the calcium silicate component, and the concentrated CaZrO3 component as the elution residue is recovered. The residue is catalytically dissolved with concd. hydrochloric acid to recover the Zr decoction. In this case, the residue is advantageously eluted with the hydrochloric acid having <2mol/l acid concn. in the slurry and then eluted with the hydrochloric acid having >=2mol/l concn.. Hydrochloric acid is then added to the Zr decoction to deposit zirconium oxychloride crystal.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野] 本発明はジルコニウ゛ム化合物製造の出発原料として使
用される高純度オキシ塩化ジルコニウムの製造方法に間
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing high-purity zirconium oxychloride, which is used as a starting material for producing zirconium compounds.

[従来の技術] ジルコニアは強誘電体、圧電体、触媒担体5固体電解質
、断熱材、耐熱材、耐摩耗材、研磨材等の焼結体原料、
あるいは光学ガラス添加剤、溶射材、顔料等の幅広い分
野に利用されている。これらの用途に使用されているジ
ルコニア質微粉体は、ジルコニア単独成分よりなるもの
、及びマグネシア、カルシア、イツトリア等の安定化剤
を含む複数成分よりなるものがある。
[Prior art] Zirconia can be used as a sintered raw material for ferroelectric materials, piezoelectric materials, catalyst carriers, solid electrolytes, heat insulating materials, heat resistant materials, wear resistant materials, abrasive materials, etc.
It is also used in a wide range of fields such as optical glass additives, thermal spray materials, and pigments. The zirconia fine powders used for these purposes include those consisting of zirconia as a single component and those consisting of multiple components containing stabilizers such as magnesia, calcia, and ittria.

一方、近年、ファインセラミックスに関する研究開発が
活発化している中で、ジルコニア質セラミックスの優れ
た物性が注目され、高機能性電子セラミック材料、高強
度、高靭性セラミック材料等としての用途が広まりつつ
あり、これらの原料となる高品質のジルコニア微粉体の
需要が増加している。
On the other hand, in recent years, research and development related to fine ceramics has become active, and the excellent physical properties of zirconia ceramics have attracted attention, and their use as high-performance electronic ceramic materials, high strength, high toughness ceramic materials, etc. is expanding. Demand for high-quality zirconia fine powder, which is the raw material for these products, is increasing.

ジルコニアの一般的な製造方法としては、出発原料とし
てオキシ塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等のジル
コニウム塩を使用し、これらの塩の水溶液から中和反応
、あるいは加水分解反応によりジルコニウムの水酸化物
や水和物の沈澱を生成し、これを脱水、乾燥、焼成する
方法が採用されている。その具体的な方法としては、オ
キシ塩化ジルコニウムの水溶液にアンモニア水等のアル
カリを添加し、中和して水酸化物を生成し、これを濾過
、洗浄、乾燥し、更に焼成する方法が行われている。
The general method for producing zirconia is to use zirconium salts such as zirconium oxychloride and zirconium sulfate as the starting material, and convert an aqueous solution of these salts into zirconium hydroxide or hydrate through a neutralization reaction or hydrolysis reaction. A method is adopted in which a precipitate of a substance is generated, which is then dehydrated, dried, and calcined. A specific method is to add an alkali such as aqueous ammonia to an aqueous solution of zirconium oxychloride, neutralize it to produce hydroxide, filter it, wash it, dry it, and then sinter it. ing.

しかしながら、この方法では、アルカリで中和してジル
コニウムの水酸化物の沈澱を生成する際に、オキシ塩化
ジルコニウム中に不純物として存在するFe、A/、T
i、Si等が水酸化物としてジルコニウムの沈澱に同伴
して混入するために、精製された原料を使用しなければ
ならず、通常は再結晶により不純物を除いたオキシ塩化
ジルコニウムを出発原料として使用している。
However, in this method, Fe, A/, T, which is present as an impurity in zirconium oxychloride when neutralized with alkali to form a precipitate of zirconium hydroxide.
Since zirconium i, Si, etc. are mixed as hydroxides along with the zirconium precipitation, purified raw materials must be used, and zirconium oxychloride from which impurities have been removed by recrystallization is usually used as the starting material. are doing.

オキシ塩化ジルコニウムはこのようなファインセラミッ
クス用ジルコニア粉末の製造原料となるほか、光学ガラ
ス、酸素センサー、圧電素子、化学薬品用などのジルコ
ニウム化合物の製造原料としても重要で、品質的には、
より高純度のものが要求されている。
Zirconium oxychloride is not only a raw material for manufacturing zirconia powder for fine ceramics, but also an important raw material for manufacturing zirconium compounds for optical glasses, oxygen sensors, piezoelectric elements, chemicals, etc.
Higher purity is required.

通常、オキシ塩化ジルコニウムはジルコンサンドを苛性
ソーダと共にアルカリ溶融し、次いで、この溶融物から
珪酸ソーダを溶解分離したジルコン酸ナトリウムを塩酸
で分解した後、不溶解物を分層除去した溶液を濃縮して
オキシ塩化ジルコニウムの結晶を析出させて製造されて
いる。
Usually, zirconium oxychloride is produced by melting zircon sand in an alkali together with caustic soda, then decomposing sodium zirconate by dissolving and separating sodium silicate from this melt with hydrochloric acid, and then concentrating the solution after removing insoluble matter in layers. It is manufactured by precipitating crystals of zirconium oxychloride.

オキシ塩化ジルコニウムの他の製法としては、四塩化ジ
ルコニウムを水で加水分解する方法、あるいは炭酸ジル
コニウムを塩酸に溶解させる等の方法が知られている。
Other known methods for producing zirconium oxychloride include hydrolyzing zirconium tetrachloride with water and dissolving zirconium carbonate in hydrochloric acid.

[発明が解決しようとする課題] 上述のような製法において、苛性ソーダ溶解法によって
得られるオキシ塩化ジルコニウムは通常多量の不純物を
含有し、再結晶の繰り返しにより不純物を除去しなけれ
ば、ファインセラミックス用あるいはその他の高純度ジ
ルコニア化合物の製造用原料としては使用できず、また
高純度のオキシ塩化ジルコニアを得るには多大の費用を
必要とする。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above manufacturing method, zirconium oxychloride obtained by the caustic soda dissolution method usually contains a large amount of impurities, and unless the impurities are removed by repeated recrystallization, it cannot be used for fine ceramics or It cannot be used as a raw material for producing other high-purity zirconia compounds, and a large amount of cost is required to obtain high-purity zirconia oxychloride.

他方、本出願人はジルコン酸カルシウムの製造方法を開
発したが(特開昭83−64917号公報)、この公報
には高純度オキシ塩化ジルコニウムの製造法は記載され
ていない。
On the other hand, although the present applicant has developed a method for producing calcium zirconate (Japanese Unexamined Patent Publication No. 83-64917), this publication does not describe a method for producing high-purity zirconium oxychloride.

本発明は、上記のような従来技術の欠点を克服し、通常
の工業的操作によりファインセラミックスを初め各種の
ジルコニウム化合物製造用原料としての不純物含有量の
少ないオキシ塩化ジルコニウムを工業的に有利に製造す
る方法を提供することを特徴とする特に、従来技術では
困難とされているオキシ塩化ジルコニウム中のSi、T
i、A1.Fe等の不純物含有量をそれぞれ100 p
p+s以下まで低下させた高純度オキシ塩化ジルコニウ
ムの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention overcomes the drawbacks of the prior art as described above, and enables industrially advantageous production of zirconium oxychloride with low impurity content as a raw material for producing fine ceramics and various other zirconium compounds through normal industrial operations. In particular, it is characterized by providing a method for preparing Si, T in zirconium oxychloride, which has been difficult with conventional techniques.
i, A1. The content of impurities such as Fe is 100 p each.
It is an object of the present invention to provide a method for producing high-purity zirconium oxychloride in which the purity is reduced to p+s or less.

[課題を解決するための手段及び作用]本発明者らは、
従来法の欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ジル
コンサンドに石灰等のカルシウム源を混合し、電融急冷
して得られるジルコニウム含有生成物を3段の塩酸処理
にて高純度のオキシ塩化ジルコニウムが得られることを
見出し、本発明を完成した。
[Means and effects for solving the problem] The present inventors
As a result of extensive research to resolve the shortcomings of conventional methods, the zirconium-containing product obtained by mixing zircon sand with a calcium source such as lime and quenching it by electrolysis was subjected to a three-stage hydrochloric acid treatment to produce high-purity oxidized zirconium. They discovered that zirconium chloride can be obtained and completed the present invention.

即ち、本発明は b)ジルコンサンドとCaO含有原料との原料温合物を
加熱溶融した後、急冷して酸可溶性溶融生成物を得る溶
融生成工程、 (b)該酸可溶性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触さ
せて珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離するジルコニ
ウム分の濃縮工程、 (c)該ジルコニウム分を濃塩酸と接触溶解してジルコ
ニウム浸出液を回収する浸出工程、及び(d)該ジルコ
ニウム浸出液に塩酸を添加してオキシ塩化ジルコニウム
の結晶を析出せしめて、得られた結晶を分離回収する晶
析分離工程、からなることを特徴とするオキシ塩化ジル
コニウムの製造方法である。
That is, the present invention comprises b) a melt generation step of heating and melting a raw material mixture of zircon sand and a CaO-containing raw material and then rapidly cooling it to obtain an acid-soluble melted product; a step of concentrating the zirconium component in which the calcium silicate component is selectively eluted and separated by contacting with an aqueous hydrochloric acid solution; (c) a leaching step of contacting and dissolving the zirconium component with concentrated hydrochloric acid to recover a zirconium leachate; and (d) a step of recovering the zirconium leachate. This method of producing zirconium oxychloride is characterized by comprising a crystallization separation step of adding hydrochloric acid to a zirconium leachate to precipitate zirconium oxychloride crystals, and separating and recovering the obtained crystals.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明に係るオキシ塩化ジルコニウムの製造方法は、ま
ず、溶融生成工程において、出発原料のジルコンサンド
とCaO含有原料との原料温合物を加熱溶融した後、急
冷して酸可溶性溶融生成物を得る。
In the method for producing zirconium oxychloride according to the present invention, first, in the melt generation step, a raw material mixture of zircon sand as a starting material and a CaO-containing raw material is heated and melted, and then rapidly cooled to obtain an acid-soluble molten product. .

本発明において使用される原料のジルコンサンドは、市
販品をそのまま使用することができるが、必要に応じて
粉砕操作を加えても良い。
As the raw material zircon sand used in the present invention, a commercially available product can be used as it is, but a pulverization operation may be added if necessary.

また、CaO含有原料としては、生石灰、消石灰、各種
の炭酸カルシウムなどが使用でき、必要に応じて粗砕、
あるいは造粒して使用することができる。
In addition, quicklime, slaked lime, various types of calcium carbonate, etc. can be used as CaO-containing raw materials, and if necessary, coarsely crushed or
Alternatively, it can be used after being granulated.

本発明において、ジルコンサンドとCaO含有原料との
混合割合は重要であり、酸可溶性溶融生成物の組成を考
慮して定める必要がある1本発明では、ZrO2とCa
Oのモル比が一定の値になるように原料を混合し、次い
で溶融急冷する。この場合の溶融生成物内の反応は、基
本的には下記の式(1)に示す反応に従うものと考えら
れる。
In the present invention, the mixing ratio of zircon sand and CaO-containing raw material is important and must be determined taking into consideration the composition of the acid-soluble melted product.
The raw materials are mixed so that the molar ratio of O becomes a constant value, and then melted and rapidly cooled. The reaction within the molten product in this case is thought to basically follow the reaction shown in formula (1) below.

ZrSiO4+3CaO→CaZr0z+2CaO・5
iOz ・・・(f )上記の式(1)に示されるよう
に、ジルコンサンドと生石灰の割合はZr0□1モルに
対してCaO3モルであるが、実際の反応においては原
料に含有されている不純物、原料混合の多少の不均一性
等があるので、Zr0□1モルに対してCaOを2.5
モル以上、好ましくは2.8〜4モルが望ましい。
ZrSiO4+3CaO→CaZr0z+2CaO・5
iOz...(f) As shown in the above formula (1), the ratio of zircon sand and quicklime is 3 moles of CaO to 1 mole of Zr0□, but in the actual reaction, it is contained in the raw materials. Due to impurities and some non-uniformity in the raw material mixture, 2.5% of CaO is added to 1 mole of Zr0□.
It is desirable that the amount is mol or more, preferably 2.8 to 4 mol.

次いで、原料温合物を1500〜2600℃、好ましく
は1700〜2400℃に加熱溶融した後、溶融生成物
を水砕等により急冷する。この操作は、通常、タップ口
を備えたアーク炉を使用し、溶融生成物はタップ口より
流出し、これに高圧水流を吹き付けて水砕急冷する。水
砕急冷することにより、溶融生成物中のジルコニア成分
を酸可溶性にすることができ、急冷アモルファス化また
は酸可溶性ジルコン酸カルシウム(CaZrfL)を得
ることができる。
Next, the raw material mixture is heated and melted at 1500 to 2600°C, preferably 1700 to 2400°C, and then the molten product is rapidly cooled by water crushing or the like. This operation usually uses an arc furnace equipped with a tap, through which the molten product flows out and is quenched by water pulverization by being blown with a high-pressure water stream. By quenching by water pulverization, the zirconia component in the molten product can be rendered acid-soluble, and quenched amorphous or acid-soluble calcium zirconate (CaZrfL) can be obtained.

本発明者らの研究によれば、ジルコンサンドと生石灰を
使用してZr021モルに対してCaOを2.5モル以
上、例えば3モル混合して溶融し、溶融生成物を水砕し
て急冷した場合は、X線回折分析ではCgZrO,(J
CPDSカード 35−790.1985年)のX線回
折ピークのみが現れ、2CaO・SiO□は非晶質化し
ている。これに対して溶融生成物を徐々に冷却した場合
は、CaZrO3のX線回折ピークの他に、0.85Z
r02−0.1’l;Ca0(JCPDSカード 28
−341.1976年)またはZ r Oz (JCP
 DSカード 17−923.1967年)類似のX線
回折ピークが出現する。
According to the research conducted by the present inventors, zircon sand and quicklime were used to melt a mixture of 2.5 mol or more, for example 3 mol, of CaO per 21 mol of Zr0, and the molten product was pulverized and rapidly cooled. In the case, X-ray diffraction analysis shows CgZrO, (J
Only the X-ray diffraction peak of CPDS card 35-790.1985) appears, and 2CaO.SiO□ is amorphous. On the other hand, when the molten product is gradually cooled, in addition to the X-ray diffraction peak of CaZrO3, 0.85Z
r02-0.1'l; Ca0 (JCPDS card 28
-341.1976) or Z r Oz (JCP
DS Card 17-923.1967) Similar X-ray diffraction peaks appear.

他方、Zr021モルに対してCaOを25モル未満混
合して溶融し、溶融生成物を水砕して急冷した場合には
、CaZr0zの他に0.85ZrOz ・0.15C
aO1あるいはZ r O2類似のピークが出現する。
On the other hand, when less than 25 mol of CaO is mixed and melted with respect to 21 mol of Zr0, and the molten product is pulverized and rapidly cooled, in addition to CaZr0z, 0.85ZrOz ・0.15C
A peak similar to aO1 or Z r O2 appears.

また、Z r O2,1モルに対してCaO2モルを混
合して溶融した場合、溶融生成物の急冷品には、もはや
CaZrLのX線回折ピークは出現せず、0.852r
02・0.15CaOまたはZ r O2類似のピーク
のみとなる。
Furthermore, when mol of CaO2 is mixed with 1 mol of ZrO2 and melted, the X-ray diffraction peak of CaZrL no longer appears in the quenched product of the molten product, and the peak of 0.852r
02.0.15CaO or Z r O2-like peaks only.

ここで0.85ZrOz ・O,15CaOとZrO,
は、はとんど類似のX線回折パターンを示しており、実
際はZ r O2に対してCaOが0〜0.15モル固
溶したらのが生成していると推定される。
Here, 0.85ZrOz ・O, 15CaO and ZrO,
shows almost similar X-ray diffraction patterns, and it is estimated that the product is actually produced when 0 to 0.15 mol of CaO is dissolved in solid solution with respect to Z r O2.

更に、本発明者らは、各種溶融生成物について5その中
のジルコニア成分の塩酸に対する溶解(溶出)性につい
て検討した。その結果、X線回折分析でCaZr0.の
みが認められた溶融生成物は、2モル/l以上の塩酸で
ほぼ100%ジルコニア成分°が溶出することが判明し
た。これに対してX&!回折分析でCaZr1Lの他に
0.85Zr02・0.15CaOまたはZrOよが認
められた溶融生成物は、0.85ZrO□・0.15C
aOまたはZrO,のビーク強度が大きくなるにつれて
ジルコニア成分の溶出率が低下することが判明した。そ
して溶融生成物中にCaZrO3の回折ピークが無(,
0,85Zr02・0.15CaOまたはZ r O2
の回折ピークのみの場合には2〜11モル/lの塩酸に
溶解した場合でもジルコニウム成分の溶出率は50%以
下であった。
Furthermore, the present inventors investigated the solubility (elution) of the zirconia component in hydrochloric acid for various molten products. As a result, X-ray diffraction analysis revealed that CaZr0. It was found that almost 100% of the zirconia component was eluted in the molten product in which only 2 mol/l of hydrochloric acid was present. For this, X&! The melted product in which 0.85Zr02・0.15CaO or ZrO was observed in addition to 1L of CaZr by diffraction analysis was 0.85ZrO□・0.15C.
It has been found that as the peak strength of aO or ZrO increases, the elution rate of the zirconia component decreases. And there is no diffraction peak of CaZrO3 in the melted product (,
0.85Zr02・0.15CaO or ZrO2
In the case of only the diffraction peak of , the elution rate of the zirconium component was 50% or less even when dissolved in 2 to 11 mol/l of hydrochloric acid.

以上の知見より、ジルコンサンドとCaO含有原料の混
合物を溶融して、溶融生成物中のジルコニア成分を酸可
溶性にするには、溶融生成物中がX線回折分析で非晶質
あるいはCaZr0=結晶相のみが得られる組成物にす
ることが重要であり、そのためにはCaOをZrO□に
対して2,5モル以上になるように添加混合し、且つ溶
融生成物を急冷して、0.85ZrL ・0.15Ca
OまたはZ r O2の生成を防ぐことが必要である。
Based on the above knowledge, in order to melt a mixture of zircon sand and CaO-containing raw materials and make the zirconia component in the melted product acid-soluble, it is necessary to make the melted product acid-soluble by X-ray diffraction analysis. It is important to create a composition in which only the phase can be obtained, and for that purpose, CaO is added and mixed in an amount of 2.5 mol or more relative to ZrO□, and the molten product is rapidly cooled to obtain 0.85 ZrL.・0.15Ca
It is necessary to prevent the formation of O or Z r O2.

このようにして得られた酸可溶性溶融生成物は粉砕して
粒度150μ−以下、好ましくは100μ哨以下の粉末
に調整することが望ましい。
The acid-soluble molten product thus obtained is desirably pulverized into a powder having a particle size of 150 microns or less, preferably 100 microns or less.

粒度が150μ腫を超える場合には、次工程の稀塩酸で
の溶出処理の際に、粒子表面にS i Ozのコロイド
の凝集が生じて溶出速度及び分離性が悪くなる。
If the particle size exceeds 150 μm, colloids of SiOz will aggregate on the particle surface during the next step of elution treatment with dilute hydrochloric acid, resulting in poor elution rate and separation performance.

次に、ジルコニウム分の濃縮工程において、前記酸可溶
性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触させて生成した酸
可溶性溶融生成物スラリーからジルコン酸カルシウム分
と珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離する。稀塩酸水
溶液に酸可溶性溶融生成物を分散したスラリー中のHC
I濃度が2モル/l未満の条件下で溶出を行うことによ
り、酸可溶性溶融生成物中のカルシウム分やシリカ分を
できるだけ多く溶出することができる。その反応式は下
記の式(ff)で示す通りである。
Next, in the step of concentrating the zirconium component, the calcium zirconate component and the calcium silicate component are selectively eluted and separated from the acid-soluble molten product slurry produced by contacting the acid-soluble molten product with a dilute aqueous hydrochloric acid solution. HC in slurry of acid-soluble molten product dispersed in dilute aqueous hydrochloric acid solution
By performing elution under conditions where the I concentration is less than 2 mol/l, as much calcium and silica as possible in the acid-soluble molten product can be eluted. The reaction formula is as shown in the following formula (ff).

CaZr0j+2CaO・5iOz+4tlCI! −
CaZrO3+ ZCaCtz +5iOz+ 282
0 ・・・(II )具体的には、上記の式(n)に示
される反応式のHClの当量の1.0〜1.2倍の量を
使用し、水で希釈して2モル/l未満の濃度の塩酸水溶
液に調製した溶出を行い、溶出残渣のジルコン酸カルシ
ウム分を分離して回収する。
CaZr0j+2CaO・5iOz+4tlCI! −
CaZrO3+ ZCaCtz +5iOz+ 282
0 ... (II) Specifically, an amount of 1.0 to 1.2 times the equivalent of HCl in the reaction formula shown in the above formula (n) is used, and diluted with water to give 2 mol/ Elution is carried out using a hydrochloric acid aqueous solution having a concentration of less than 1 liter, and the calcium zirconate component of the elution residue is separated and recovered.

次いで、ジルコニウム分の浸出工程において、前記溶出
工程で得られたジルコン酸カルシウム分を濃塩酸と接触
溶解してジルコニウム浸出液を回収する。ジルコン酸カ
ルシウム分を濃塩酸水溶液に浸漬し、スラリー中のHC
I濃度が2モル/l以上の条件下で浸出を行い、ジルコ
ニウム分を浸出する。
Next, in a zirconium leaching step, the calcium zirconate obtained in the leaching step is dissolved in contact with concentrated hydrochloric acid to recover a zirconium leaching solution. Calcium zirconate is immersed in concentrated hydrochloric acid solution to remove HC in the slurry.
Leaching is performed under conditions where the I concentration is 2 mol/l or more, and the zirconium content is leached out.

具体的には、前記前記工程の溶出残渣のジルコン酸カル
シウム分に下記の式(III)CaZrO3+4HCl
= Zr0C1z + 2H,o+CtC12・・・(
1)で示される反応式のHClの当量の1.0〜1.2
倍の量を使用し、2モル/l以上の塩酸濃度で浸出を行
う。
Specifically, the following formula (III) CaZrO3+4HCl was added to the calcium zirconate component of the elution residue in the step.
= Zr0C1z + 2H, o+CtC12...(
1.0 to 1.2 of the equivalent of HCl in the reaction formula shown in 1)
Using twice the amount, leaching is carried out at a hydrochloric acid concentration of 2 mol/l or more.

また、上記の濃縮工程及び浸出工程のいずれの工程にお
いても、溶出液または浸出液中のスラリー4度について
は特に限定はなく、所定の塩酸濃度が満たされていれば
よい。
Moreover, in any of the above-mentioned concentration steps and leaching steps, there is no particular limitation on the degree of slurry in the eluate or leachate, as long as it satisfies a predetermined hydrochloric acid concentration.

この場合の溶出または浸出については、特に限定はない
ものの、−aに加熱した方が溶出または浸出速度は早い
ようであり、50〜100℃が好適である。
Although there is no particular limitation regarding the elution or leaching in this case, it seems that the elution or leaching rate is faster when heated to -a, and 50 to 100°C is preferable.

なお、前記酸可溶性溶融生成物を塩酸で浸出する場合、
2モル/l以上の塩酸で一段階で浸出することも可能で
あるが、この場合には浸出液中にジルコニウムと共にカ
ルシウムやシリカも浸出され、このうちシリカについて
は一旦浸出液中に溶存したものが加水分解により不溶性
のシリカ沈澱となり、その後の固液分離が非常に困難に
なる。
In addition, when leaching the acid-soluble molten product with hydrochloric acid,
It is also possible to perform leaching in one step with 2 mol/l or more of hydrochloric acid, but in this case, calcium and silica are also leached together with zirconium into the leaching solution, and the silica that has been dissolved in the leaching solution is hydrated. Decomposition leads to insoluble silica precipitates, making subsequent solid-liquid separation extremely difficult.

従って、酸可溶性溶融生成物を塩酸で浸出する場合は、
本発明におけるように、予め2モル/l未満の塩酸で浸
出して溶融生成物中のカルシウム分やシリカ分をできる
だけ多く溶出させ、次いで浸出残渣を2モル/l以上の
塩酸に溶解してジルコニウム分を浸出する二段階浸出が
工業的には有利な方法であり、本発明の特徴の1つであ
る。
Therefore, when leaching an acid-soluble molten product with hydrochloric acid,
As in the present invention, leaching is carried out in advance with less than 2 mol/l of hydrochloric acid to elute as much calcium and silica as possible in the molten product, and then the leaching residue is dissolved in 2 mol/l or more of hydrochloric acid to remove zirconium. The two-step leaching method is industrially advantageous and is one of the features of the present invention.

従って、係る二段階浸出はオキシ塩化ジルコニウム溶出
液から大部分の不純物を除くために必要なことである。
Therefore, such a two-step leaching is necessary to remove most impurities from the zirconium oxychloride eluate.

次に、晶析分離工程は、このようにして得られたオキシ
塩化ジルコニウム浸出液に塩酸を添加し、オキシ塩化ジ
ルコニウム(ZrOCb・81i、O)の結晶を析出分
離する工程である。
Next, the crystallization separation step is a step in which hydrochloric acid is added to the zirconium oxychloride leachate thus obtained to precipitate and separate crystals of zirconium oxychloride (ZrOCb.81i, O).

上述のような晶析方法は種々の実施態様が考えられるが
、本発明方法においては、特に限定されるものではない
、オキシ塩化ジルコニウムの塩酸に対する溶解度は文献
によると図に示される結果が報告されている6図によれ
ば、オキシ塩化ジルコニウムの溶解度は塩酸濃度8〜9
モル/lで極小値をもつ曲線を画くことが分かる。従っ
て、この溶解度曲線によれば、ジルコニウムの回収率を
最大にするためには、塩酸濃度を8〜9モル/lにして
オキシ塩化ジルコニウムの結晶析出を行うのが有利であ
り、その時の溶液中のジルコニウム濃度はZrO2とし
て10y/l以下となる。
Various embodiments of the crystallization method as described above can be considered, but the method of the present invention is not particularly limited.According to the literature, the solubility of zirconium oxychloride in hydrochloric acid is as shown in the figure. According to Figure 6, the solubility of zirconium oxychloride is at a hydrochloric acid concentration of 8 to 9.
It can be seen that a curve with a minimum value is drawn at mol/l. Therefore, according to this solubility curve, in order to maximize the recovery rate of zirconium, it is advantageous to precipitate crystals of zirconium oxychloride at a hydrochloric acid concentration of 8 to 9 mol/l. The zirconium concentration is 10y/l or less as ZrO2.

一方、本発明者らが測定した結果によると、オキシ塩化
ジルコニウムに塩化カルシウムが共存した場合、オキシ
塩化ジルコニウムの溶解度が極小となる塩酸濃度が低濃
度側に移行することが分かった。また、塩化カルシウム
濃度が増大すると、オキシ塩化ジルコニウムの溶解度が
極小となる塩酸濃度はより低濃度になることがわかった
。このようにオキシ塩化ジルコニウム溶液に塩酸を添加
してオキシ塩化ジルコニウム結晶を析出させてジルコニ
ウムを効率的に回収しようとする場合、オキシ塩化ジル
コニウム溶液中に塩化カルシウムが共存する系では、オ
キシ塩化ジルコニウムの溶解度が極小となる塩酸濃度が
低濃度側に移行するため、添加する塩酸の量が少なくて
すみ、更に、結晶を分離した液は量が少なく且つ酸濃度
が低いため、廃液の処理も容易となる等の利点がある。
On the other hand, according to the results of measurements conducted by the present inventors, it was found that when calcium chloride coexists with zirconium oxychloride, the hydrochloric acid concentration at which the solubility of zirconium oxychloride becomes minimum shifts to the lower concentration side. It was also found that as the calcium chloride concentration increases, the hydrochloric acid concentration at which the solubility of zirconium oxychloride becomes minimum becomes lower. In this way, when attempting to efficiently recover zirconium by adding hydrochloric acid to a zirconium oxychloride solution to precipitate zirconium oxychloride crystals, in a system where calcium chloride coexists in the zirconium oxychloride solution, the zirconium oxychloride Since the hydrochloric acid concentration at which the solubility is minimal shifts to the lower concentration side, the amount of hydrochloric acid added can be reduced, and furthermore, the liquid from which the crystals have been separated is small in volume and has a low acid concentration, making it easy to dispose of the waste liquid. There are advantages such as:

本発明方法によるジルコニウム浸出液はジルコン酸カル
シウムを主体とするジルコニア濃縮物を塩酸で溶出して
得られるため、必然的に塩化カルシウムを共存しており
、この溶出液に塩酸を添加してオキシ塩化ジルコニウム
結晶を析出させ、ジルコニウムを効率的に回収する上で
、上記の如く塩酸使用量を低減することができ、オキシ
塩化ジルコニウムの製造方法として本発明方法は優れた
方法であると言える。
Since the zirconium leachate according to the method of the present invention is obtained by eluting a zirconia concentrate mainly composed of calcium zirconate with hydrochloric acid, it inevitably contains calcium chloride. In precipitating crystals and efficiently recovering zirconium, the amount of hydrochloric acid used can be reduced as described above, and the method of the present invention can be said to be an excellent method for producing zirconium oxychloride.

[実 施 例] 以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する
が、本発明の方法はこれらに限定されるらのではない。
[Examples] The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the method of the present invention is not limited thereto.

実施PAI Z r OzとCaOのモル比が1:3になるように、
ジルコンサンドと生石灰を秤量し、均一に混合した後、
電炉で溶融した。このときの溶融物の加熱溶融温度は2
300℃であった1次に、溶融物に水流をあてて急冷し
、乾燥粉砕して溶融生成物を得た。この溶融生成物を分
析した結果、Zr0z34.8%、Ca047.7%、
5iOz16.9%の組成を有し、粒度は篩により15
0μ輪以下であった。また、X線回折分析ではCaZr
Osの回折ピークのみが同定された。
Implementation PAI Z r So that the molar ratio of Oz and CaO is 1:3,
After weighing the zircon sand and quicklime and mixing them uniformly,
Melted in an electric furnace. The heating melting temperature of the molten material at this time is 2
First, the temperature was 300° C., and then the melt was quenched with a water stream, dried and ground to obtain a molten product. As a result of analyzing this melted product, Zr0z34.8%, Ca047.7%,
It has a composition of 5iOz16.9%, and the particle size is 15
It was less than 0 μ ring. In addition, in X-ray diffraction analysis, CaZr
Only the Os diffraction peak was identified.

次に、101ガラス製ビーカーに水7.51.35%塩
酸7502を入れ、撹拌しながら溶融生成物粉砕品45
0gを加えて加温し、25℃で2時間保持した1次いで
、このスラリーをP別し、得られた浸出残渣を水で21
ビーカーに洗い出し、35%塩W1450gを加えて全
量を11にしたのち撹拌しながら加熱し、90℃で2時
間保持した。
Next, water 7.51.35% hydrochloric acid 7502 was added to a glass beaker 101, and the molten product was crushed while stirring.
0 g was added and heated and held at 25°C for 2 hours. Next, this slurry was separated from P, and the obtained leaching residue was diluted with water for 2 hours.
The mixture was washed into a beaker, and 1,450 g of 35% salt W was added to bring the total volume to 11. The mixture was heated with stirring and maintained at 90° C. for 2 hours.

次いで、このスラリーをr別し、濾過ケーキを洗浄して
ジルコニウム含有浸出i1Zを得た6浸出液中にはFe
、A1.Ti、Si等の不純物が含まれており、定J1
口な結果、Z「02に対する酸化物換算でAt’、0,
0.60%、Fe2O,0,07%、51020.33
%、T i O20、34%であった。
Next, this slurry was separated and the filter cake was washed to obtain a zirconium-containing leachate i1Z.6 The leachate contained Fe.
, A1. Contains impurities such as Ti and Si, and the constant J1
As a result, At', 0,
0.60%, Fe2O, 0.07%, 51020.33
%, T i O20, 34%.

次いで、この浸出液11に35%塩酸5soyを添加し
てオキシ塩化ジルコニウムの結晶を析出させた。この結
晶を濾過分離してオキシ塩化ジルコニウム400gを得
た。この結晶を分析したところ、不純物含有量はSiO
2: 70ppm、TiOz80ppm、A120x:
 90ppm、Fe2O:+: ] Oppmであり、
高純度なオキシ塩化ジルコニウムであることが判った。
Next, 5 soy of 35% hydrochloric acid was added to this leachate 11 to precipitate crystals of zirconium oxychloride. The crystals were separated by filtration to obtain 400 g of zirconium oxychloride. When this crystal was analyzed, the impurity content was found to be SiO
2: 70ppm, TiOz80ppm, A120x:
90 ppm, Fe2O: +: ] Oppm,
It turned out to be highly pure zirconium oxychloride.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のオキシ塩化ジルコニウム
の製造方法は、不純物を含有する原料のジルコンサンド
より通常の工業的操作により、高純度のオキシ塩化ジル
コニウムを工業的に安価に提供することができる優れた
効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the method for producing zirconium oxychloride of the present invention enables industrially and inexpensively producing high-purity zirconium oxychloride from zircon sand, which is a raw material containing impurities, through normal industrial operations. There are excellent effects that can be provided.

本発明の方法により製造された高純度のオキシ塩化ジル
コニウムはジルコニア製造原料を始めとして各種の用途
に利用することができ、極めて有利なものである。
The highly purified zirconium oxychloride produced by the method of the present invention can be used for various purposes including as a raw material for producing zirconia, and is extremely advantageous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図はオキシ塩化ジルコニウムの塩酸に対する溶解度を示
すグラフである6 特許出願人 日本化学工業株式会社 λキシSヒジルコニウムlZr0Ck・8821つ)の
溶解度(23℃)H(J) We ]
The figure is a graph showing the solubility of zirconium oxychloride in hydrochloric acid.6 Patent applicant: Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(a)ジルコンサンドとCaO含有原料との原料混
合物を加熱溶融した後、急冷して酸可溶性溶融生成物を
得る溶融生成工程、 (b)該酸可溶性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触さ
せて珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離するジルコニ
ウム分の濃縮工程、 (c)該ジルコニウム分を濃塩酸と接触溶解してジルコ
ニウム浸出液を回収する浸出工程、及び(d)該ジルコ
ニウム浸出液に塩酸を添加してオキシ塩化ジルコニウム
の結晶を析出せしめて、得られた結晶を分離回収する晶
析分離工程、からなることを特徴とするオキシ塩化ジル
コニウムの製造方法。 2、原料温合物はモル比CaO/ZrO_2が2.5以
上の範囲に配合した混合物である請求項1記載のオキシ
塩化ジルコニウムの製造方法。 3、酸可溶性溶融生成物はX線回折上非晶質またはCa
ZrO_3結晶相のみが認められるものである請求項1
記載のオキシ塩化ジルコニウムの製造方法。 4、酸可溶性溶融生成物は粒度150μm以下の粉末で
ある請求項1または3記載のオキシ塩化ジルコニウムの
製造方法。 5、ジルコニウム分の濃縮工程はスラリー中のHCl濃
度が2モル/l未満で行われる請求項1記載のオキシ塩
化ジルコニウムの製造方法。 6、ジルコニウム浸出工程はスラリー中のHCl濃度が
2モル/l以上で行われる請求項1記載のオキシ塩化ジ
ルコニウムの製造方法。
[Claims] 1. (a) A melt generation step of heating and melting a raw material mixture of zircon sand and a CaO-containing raw material and then rapidly cooling it to obtain an acid-soluble melted product; (b) the acid-soluble melted product. (c) a leaching step of contacting and dissolving the zirconium component with concentrated hydrochloric acid and recovering a zirconium leachate; (d) ) A method for producing zirconium oxychloride, comprising a crystallization separation step of adding hydrochloric acid to the zirconium leachate to precipitate zirconium oxychloride crystals, and separating and recovering the obtained crystals. 2. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the raw material mixture is a mixture in which the molar ratio CaO/ZrO_2 is in a range of 2.5 or more. 3. The acid-soluble melt product is amorphous or Ca
Claim 1 in which only ZrO_3 crystal phase is recognized.
The method for producing zirconium oxychloride as described. 4. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1 or 3, wherein the acid-soluble molten product is a powder with a particle size of 150 μm or less. 5. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the step of concentrating the zirconium component is carried out at a HCl concentration of less than 2 mol/l in the slurry. 6. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the zirconium leaching step is performed at a HCl concentration of 2 mol/l or more in the slurry.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110713193A (en) * 2019-11-18 2020-01-21 中国科学院过程工程研究所 Method for recycling zirconium resource from waste silicon slag discharged in zirconium oxychloride production

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110713193A (en) * 2019-11-18 2020-01-21 中国科学院过程工程研究所 Method for recycling zirconium resource from waste silicon slag discharged in zirconium oxychloride production

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