有色冶金概论1 技能点1：锆英石精矿的处理 锆英石精矿的处理.ppt

第二章: 锆英石精矿的处理 苛性钠和苏打烧结法 碳酸钙烧结法 硅氟酸钾烧结法 等离子法 碳热法 氯化法 从盐酸或硫酸溶液中析出锆和铪化合物 * 1.苛性钠和苏打烧结法 锆英石与苛性钠共熔或与苏打焙烧,制得锆酸钠或硅锆酸钠. 苛性钠烧结法是一种比较老的分解方法，在生产规模不大时，可用此法，其分解温度低，分解率高，但熔炼坩埚耗量大，费用高，且有碱性浮尘产生，污染环境。ZrSiO4：NaOH=1：1.3(质量比)，700oC分解2h得疏松烧结块，其中98%以上的ZrSiO4转化成为Na2ZrO3和Na2SiO3，水洗料中含SiO2在5%以下。 当生产规模大时，采用苏打作分解剂较经济，作业环境更好，但分解温度较高。苏打烧结的主要反应： 用水处理粉碎过的苏打烧结块，使Na2SiO3进入溶液，而Na2ZrO3、Na2ZrSiO5、正硅酸盐等进入固相。再用盐酸或硫酸处理这些沉淀物。 水洗后的锆硅酸盐的烧结块，用20~25%的盐酸浸出时，锆以氯氧锆的形态进入溶液，硅则形成硅酸沉淀。 当用95%的硫酸处理烧结块，反应物有明显的自热现象，能促使硅酸脱水简化分离过程。此时，锆以硫酸氧锆和硫酸氧锆酸的形态进入溶液。 2.碳酸钙烧结法 锆英石与碳酸钙焙烧生成锆酸钙和硅酸钙。加氯化钙起催化作用，降低焙烧温度(1400~1500oC ? 1000~1100oC)。 ZrSiO4 + 3CaCO3 = CaZrO3 + Ca2SiO4 +CO2 2CaCl2 + ZrSiO4 = ZrCl4 + Ca2SiO4 ZrCl4 + 3CaO = CaZrO3 + CaCl2 3.硅氟酸钾烧结法 主要反应 硅氟酸钾的制备： Na2SiF6 + KCl = K2SiF6 + NaCl 其中硅氟酸钠是过磷酸钙、氢氟酸或冰晶石生产中的废料。因为K2SiF6溶解度比Na2SiF6的要小。 烧结： K2SiF6 + ZrSiO4 = K2ZrF6 + 2SiO2 K2SiF6 + ZrSiO4 + KCl = K3ZrF6Cl + 2SiO2 ZrO(OH)2?nH2O + K2SiF6 = K2ZrF6 + SiO2 + (n+1)H2O 氨水沉淀： K2ZrF6 + NH3 + nH2O = ZrO(OH)2?nH2O + KF + NH4F 主要工艺条件： 硅氟酸钾的用量为理论量的115%，氯化钾为锆英石质量的10~20%。烧结温度650~700oC，烧结块按固液比1：7加1%的盐酸，85oC浸出1.5~2h。 4. 等离子法 在等离子炉内的10000~13000oC下,细粒锆英砂以很快的速度熔化并发生化学分解,产物用碱液溶解并分离硅后,得到工业纯二氧化锆。 5.碳热法 锆石英在电炉中加碳还原，硅以一氧化硅形态被除去，生成的ZrC或Zr(C,N)，然后进行氯化以制取四氯化锆、二氧化锆。 在2200~3200K时，反应生成物由易到难的顺序为：SiO?Si ?SiC ?ZrC ?Zr ?ZrO。值得注意的是，在此温度下，最易生成气态SiO，其平衡蒸气压101.325kPa，并不断地被排出，故SiO2的碳化反应不可能得到Si或SiC。与此同时，ZrO2的碳化反应只能得到ZrC，不可能得到Zr或ZrO2。 ZrSiO4 + 4C = ZrC + SiO + 3CO （2000~2500oC） 6.氯化法 锆石英加碳还原氯化得四氯化锆。 7.从盐酸或硫酸溶液中析出锆和铪化合物 7.1 从盐酸溶液中沉淀出碱式氯化锆 *