JPS6140821A - 解離したジルコニアからジルコニアを抽出する方法 - Google Patents

解離したジルコニアからジルコニアを抽出する方法

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JPS6140821A
JPS6140821A JP16424385A JP16424385A JPS6140821A JP S6140821 A JPS6140821 A JP S6140821A JP 16424385 A JP16424385 A JP 16424385A JP 16424385 A JP16424385 A JP 16424385A JP S6140821 A JPS6140821 A JP S6140821A
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JP
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zirconia
sulfuric acid
dissociated
dissociated zircon
zircon
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JP16424385A
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ジヨン・スチユワート・キヤンベル
ブライアン・ノータム・ベーカー
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Vesuvius Holdings Ltd
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Cookson Group PLC
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は解離したジルコンからジルコニアを抽出する即
ち抜出す方法に関する。
ジルコンをアークP1抵抗炉又はプラズマ炉で高温に加
熱し続いて急冷することKよシジルコンをジルコニアと
シリカとく解離させることは周知である。この処理中に
、特にアーク炉の場合には、若干のシリカが蒸気として
失われる。苛性ソーダでの処理によって解離ジルコンか
らシリカを抽出することによ勺解離ジルコンからジルコ
ニアを回収し得ることも知られている。この従来法では
残渣中に回収したジルコニアが許容できない程に高含量
のシリカを含有してしまうという欠点がある。
即ち本発明者が検査したプラズマ炉で製造し九解離ジル
コンの代表的な試料は次の組成(重量部)を有すること
がX−線螢光分析によシ見出されたZrO+ HfO6
8,3% Sin231.8 % A10            O,33%CaOO,
02% Tie20.26チ Fe2050.05% この物質50gを苛性ソーダの50重量%溶液と共に9
5℃で約6時間攪拌した時には、残渣はX−線螢光分析
により次の成分を含有することが見出された: Zro  + HfO29g、05 %5in21.0
496 然しなから、ジルコニアの多数の工業用途には、例えば
セラミック工業、エクレトロニクス及び機械工業では、
O,1%より少ないシリカ含量が要求される。
従って本発明者は解離したジルコンの鎖成分を別の仕方
で分離することを試み、即ち解離生成物からジルフェア
を浸出させかつ残渣中にシリカをあとに残すことにより
分離を試みた。この試みはきわめて困難な仕事であるこ
とが判明した。何故ならば、解離したジルコンはジルコ
ニアの粒子が包斌化された小片のシリカよりなるガラス
様生成物であるからである0 本発明者は勝央誉4酸類での処理によりこのガニアの抽
出を行なったが、このフッ化水素酸はシリカもまた抽出
した。
包囲しているガラス質のシリカからジルコニアを暴括す
るに十分な程に小さな粒度に解離ジルコンを粉砕するこ
とによル、ジルコニアを硫酸で成功裡に浸出できシリカ
があとに残ることを本発明者は見出して遂に本発明者は
成功した0本発明に↓ると、解離したジルコンからジル
コニアを抽出する方法において、ジルコニアからその回
りを包囲するガラス質シリカを取去るに十分な程小さな
粒度に解離ジルコンを粉砕し、この粉砕生成物を過剰の
濃硫酸と共に200〜350℃の範囲の温度に加熱して
ジルコニアを硫酸ジルコニウムに転化させることから成
る、ジルコニアの抽出法が提供される。
ジルコニアの抽出度は、解離ジルコンを粉砕する倣細度
、存在するジルコニアと反応させるに要する化学量論量
よりも過剰の濃(98チ)硫酸、反応時間及び反応温度
に応じて左右される。
本発明者の最初の実験では、以下の実施例1にの粒度に
まで湿式粉砕する。実施例10条件下で加熱すると、溶
解したジルコニア(+ハフニア)なシの割合で有しかつ
5きクロンよシ大きい粒子を殆んど含有しなめ粉末を製
造するのに、より長期間粉砕しまた前記の如く加熱する
と、ジルコニアの収率は96チである。
前記の実験において、用いた硫酸の量は化学量論量の6
.7倍である。同じかなり過剰の硫酸及び同じ条件を用
いて、次の組成: ZrO+ Hf0268.3 % Si0          31J% A10            O,33%CaOO,
02% T iO20−269b Fe2°5          0.0594の別の解
l!9ジルコンについて今回得られた次の別のデータは
微粉砕の利点を説明している。別の割  、合のこの解
離ジルコンを種々の(大体)平均粒度に粉砕することに
よシ、収率は次の如く変化した未粉砕        
 0.0% 20ミクロン            36.6 チ1
5ミクロン             56.4 %3
ミクロン            28.6 %後の研
究が示す所によれば、より高い温度とよシ長い加熱期間
とによシ、更に低い化学量論過剰量の硫酸を用いてジル
コニアの満足な抽出を達成し得る。
即ち、次の粒度分布(沈降によル測定した)280% 
  38ミクロン以下 60チ   35ミクロン以下 40チ   15ミクロン以下 20チ    7ミクロン以下 10チ    3ミクロン以下 の工業的に粉砕した物質は3000Cで3時間加熱した
時には、4倍過剰量の硫酸を用いて含有ジルコニアの9
0.3チを抽出させ、2倍過剰量の硫酸を用いて含有ジ
ルコニアの85’jliを抽出させる。
この後者の数字は6時間の加熱によシ91.7%に上昇
する。
い、反応温度が少くとも30 Q’Cであ少、反応時間
が3時間を越える−のが好ましい。
反応の完了後には、硫酸を蒸発させ、得られるペースト
に冷水を添加して硫酸ジルコニウムを含有する酸性両液
′と未処理ジルコニア及びシリカを含有する残渣とを製
造すること忙よ多硫酸ジルコニウムを回収し得る。硫酸
ジルコニウム四水和物をこの溶液から選択的に晶出させ
て、硫酸によって抽出された少量の他の金属の硫酸塩か
ら硫酸ジルコニウム四水和物を分離し得る。
かくして水沫は、必要に応じて他のジルコニウム塩又は
酸化物に転化させ得る化学的に純粋な硫酸ジルコニウム
を製造する。即ち、1100℃K加熱すると硫酸ジルコ
ニウム四水和物は高純度のジルコニアに転化される。
本発明の方法を次の実施例を参照して以下に更に記載す
る。
実施例1 アーク炉で溶融し生成物を水中で急冷することによシ解
離したジルコンを次の条件下で慣用の実験室用ミルで湿
式粉砕する: ミルの自長      100 telミルの内径  
    q5m 粉砕媒質     1.9mの高密度球体試料の装填量
      4001 水の容量       25035 粉砕時間       24時間 原料の粒度      1〜4■ 少量である) X−線螢光分析法によって行なった原料の分析(重量割
合)は次の如くである: ZrO2+ I(f02       g4.87 %
5f02          13.1%Al2O,1
,2チ CaOO,03% Tio20.14% FezO3O−29% 乾燥後に、粉砕済みの解離ジルコン(20g)を還流冷
却器を備えた密閉容器中で100an5の濃硫酸と共に
220℃で3時間攪拌させ;その後に還流冷却器な取去
シ、硫酸の大部分な蒸発させるとは−ストが残留する。
300crn3の冷水を添加した後に、該混合物を攪拌
しr遇する。十分な量の水を蒸発させると硫酸ジルコニ
ウム四水和物の結晶を回収し得る。原料中に存在する含
有ジルコニア+ハフニアのうち85チが硫酸と反応し、
これを溶液中に抽出する。残渣(5,6,9)をX−線
螢光分析法によシ分析する: zro2+ HfO243,4% S iO246,96% ”205          1 、27チ(JOO,
13% TiO2’      Q、31チ Fe20s          0.26%硫酸ジルコ
ニウム四水和物の結晶を同じ技術により分析する: ZrO+ HfO281−5% 5i020.02チ ν20.0.08係 CaOO,04% TlO20,00チ Fe2030.03% これは解離ジルコン中のジルコニアの86重量−が抽出
されたことになる。
実施例2 前記の如く解離ジルコンを粉砕することにより得られた
粉砕物質を、同じ条件下で24時間なお一層粉砕する。
2回目の粉砕前の粒度   〉1.0〜6.0μ2回目
の粉砕後の粒度   〈1.0〜5.0μ(即ち2回目
の粉砕から得られる粉末は直径1μ以下の粒子をかなシ
の割合で含有し5μ以下の直径の粒子材1とんど含有し
ない)。この粉末を実施例1に記載した如く正確に濃硫
酸と反応させる。原料中に存在する含有ノルゴニア+ハ
フニアのうち、96チが硫酸と反応した。
残渣(3,7g)を前記の如く分析した:ZrO+ a
t’o2B−02% ”102        71.9チ A、12034.72チ CaOO,23% Tie20.31% F e 20s         O−27’J必要量
の水を蒸発させることによシ溶液から得られた硫酸ジル
コニウム四水和物の結晶な次の如く分析した: ZrO+ Hf02g1.76% 8i020.03チ A/2030.04チ CaOO,05% Tie20.00チ F e2 os         、  o 、02 
%未粉砕の解離ジルコンは高温の濃硫酸と反応しないけ
れども、本発明の方法は含有ジルコニアの96チを可溶
化させることができ、得られた硫酸ゾルコニウムの結晶
はわずか0.02〜0.031のシリカを含有している
に過ぎない。
実施例3 本実施例では原料は、電気抵抗炉で製造されしかも粉砕
前に1〜2Il1mの粒度な有する解離ジルコンである
。これを実施例を及び217C記載したのと同様な要領
で湿式粉砕して2〜7ミクロンの粒度範囲の湿った粒子
を有する粉砕物質を製造する。
その化学分析は重量%で表わして次の如くであるZrO
2+HfO266,4% 8i0232.9チ 4720、        0..41チCaO0−0
5T。
T s 02          0.20チFe O
0−2896 粉砕物質20g分を100CIIN3ノ濃硫酸ト220
0Cで3時間反応させる。硫酸ジルコニラムラ水溶液に
溶解させた後の残渣を次の如く分析する=ZrO2+ 
Hf0211.0 ’% 5in284.0チ ^12032.77% CaOO,15% T to20 、20% Fe205o −+ o % 実施例4 工業的に乾式粉砕された成る量の別の回分の解離ジルコ
ンは次の粒度分布及び化学分析をも包含する: 化学分析(重量%) Zr02 + HfO276,7 81clz         21.6A/20.  
      0.48 CaO0−06 Tie20.12 Fe20.        0.09 粒度分布(篩下の重量%) 100 μ            10050 μ 
           9010 μ        
     306 μ             18
3 μ            10 2 μ            7 反応中に生じた水を除去するように設けた冷却器を備え
たフラスコ中で、粉砕解離ジルコンの1ゆ分を2500
 iの濃(98チ)硫酸(化学量論量の4倍)と共に3
00c′cで3時間攪拌しながら加熱する。この反応で
生成した硫酸ジルコニウムを水に溶解させ、該溶液を分
析することによりジルコニウムの抽出率を評価する。抽
出率は90.3チであった。
実施例5 実施例4で用いたのと同じ粉砕した解離ジルコン2kg
分を、また反応水を除去するような仕方で、2500 
cm’の濃(98チ)硫酸(化学量論量の2倍)と共V
C300℃で4時間中攪拌しながら加熱する0硫酸ジル
コニウムを水に溶解した後に得られた溶液を分析するこ
とにより評価したジルコニアの抽出率は85.3%であ
った。
実施例6 粉砕した解離ジルコンと硫酸とを、実施例5におけるの
と同じ量でしかも同じ要領で反応させるが、但し加熱期
間を6時間に延長する。溶解したジルコニアの割合は9
1.7−に増大した。
実施例4.5及び6の結果として製造した硫酸ジルコニ
ウムの溶液を合する。該溶液の一部を蒸発させて硫酸ジ
ルコニウム四水和物を濃縮する。
硫酸ジルコニウム四水和物結晶の3.5 kfJ (乾
量)分を乾燥させ1200℃で1時間焼成し、製造した
l kgのジルコニアを次の如く分析する:nfo22
.33員 A/2030.02 Ca0                 0.01T
iO20・04 Fe20.        0.03 So、             0.04よシ少ない
前記の実施例において生成物の硫酸ジルコニウム四水相
物は元の鉱物ジルコンから誘導される少量の硫酸ハフニ
ウムを含有し、これは分離するのが困難であるがその存
在は差支えない。原子力産業性で用いた金用ジルコニウ
ムは別どして、ジルコニウムとハフニウムとを一緒に考
慮するのが普通である。伺故ならばこれら2つの元累及
びそれらの化合物の化学性状は実質上同一である程に類
似しているからである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、解離したジルコンからジルコニアを抽出する方法に
    おいて、ジルコニアからその回りを包囲するガラス質シ
    リカを取去るに十分な程小さな粒度に解離ジルコンを粉
    砕し、この粉砕生成物を過剰の濃硫酸と共に200〜3
    50℃の範囲の温度に加熱してジルコニアを硫酸ジルコ
    ニウムに転化させることから成る、ジルコニアの抽出法
    。 2、粉砕した解離ジルコンの平均粒度は10ミクロンを
    越えない特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、化学量論量の少くとも2倍の硫酸を用いる特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 4、反応温度は少くとも300℃である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 5、加熱時間は少くとも3時間である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 6、反応混合物から硫酸を蒸発させ、得られるペースト
    に冷水を添加して酸性溶液を生成し、この溶液から硫酸
    ジルコニウム四水和物を晶出させる別段の工程をも包含
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP16424385A 1984-07-27 1985-07-26 解離したジルコニアからジルコニアを抽出する方法 Pending JPS6140821A (ja)

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DE3526672A1 (de) 1986-02-06
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