專利名稱:一種從鈦液中分離鋯的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)、化工領(lǐng)域,具體涉及到使用一種以氟化物為絡(luò)合劑,苦杏仁酸為沉淀劑的分離強(qiáng)硫酸鈦液體系中微量鋯的方法,元素鋯去除率可達(dá)90%。
背景技術(shù):
鈦資源中90 %用于生產(chǎn)二氧化鈦,二氧化鈦是一種重要的化工原料,除廣泛應(yīng)用于涂料行業(yè)外,二氧化鈦還是化工行業(yè)、電子行業(yè),特別是電子陶瓷生產(chǎn)行業(yè)的基礎(chǔ)材料。應(yīng)用于電子行業(yè)的二氧化鈦要求其具有高純度、粒徑小和粒度分布均勻的性質(zhì)。隨著電子 工業(yè)的發(fā)展,對(duì)高純、超細(xì)粉體二氧化鈦需求將不斷增加。目前,國(guó)內(nèi)制備高純二氧化鈦大量使用硫酸法水熱制備高純二氧化鈦,此工藝流程長(zhǎng),污染大,環(huán)境問題嚴(yán)重。由中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所研發(fā)的熔鹽法鈦白清潔生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)出純度在99. 6 %以上的二氧化鈦,但由于原料中鈦鋯伴生,鋯同時(shí)參與熔鹽反應(yīng)而被帶進(jìn)鈦液中,經(jīng)分析TiO2產(chǎn)品中鋯含量(以21"02計(jì))約占O. 35%,成為制約熔鹽法生產(chǎn)高純度TiO2的主要雜質(zhì)之一。然而,由于鈦鋯元素同屬于過渡金屬第四副族,化學(xué)行為極其相似,鋯不是以Zr4+離子形式存在于溶液中,而是以四聚物的形式存在[Zr4 (OH) 8 (H2O) 16]8+存在,同時(shí)由于鈦液中硫酸根大量存在,部分硫酸根及硫酸氫根在四聚物上成鍵,形成復(fù)雜的[HnZrmOp(SO4)q. rH20]x_絡(luò)離子,水解后進(jìn)入TiO2產(chǎn)品中,嚴(yán)重影響二氧化鈦的純度。至今尚沒有對(duì)高濃度硫酸體系下的鈦液中微量鋯進(jìn)行沉淀分離。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種從鈦液中分離鋯的方法,通過在一定條件下依次向鈦液添加絡(luò)合劑和沉淀劑的方法使鋯沉淀、分離,鋯的去除率達(dá)90%以上,凈化后的鈦液水解后可制備出純度在99. 8%以上的TiO2。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的從鈦液中分離鋯的方法,其步驟如下常溫下,向鈦液中加入絡(luò)合齊IJ,攪拌溶解后再加入沉淀劑,加熱至65 85°C使沉淀劑溶解,保溫20 60min,靜置20 40小時(shí)后過濾,去除鈦液中鋯沉淀物;所述絡(luò)合劑為NaF,KF或NH4F ;所述沉淀劑為苦杏仁酸或?qū)︿蹇嘈尤仕?。所述絡(luò)合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 50 : I ;所述沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 10 I。當(dāng)沉淀劑為苦杏仁酸時(shí),所述苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為4 10 I。當(dāng)沉淀劑為對(duì)溴苦杏仁酸時(shí),所述沉淀劑對(duì)溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 4 I。所述鈦液中鋯含量為O. I 5g/L,以TiO2計(jì)的總鈦含量100 250g/L。本發(fā)明提供的從鈦液中分離鋯的方法,其優(yōu)點(diǎn)在于該方法反應(yīng)溫和,操作及控制簡(jiǎn)單,對(duì)設(shè)備要求低,鈦液中鋯的去除率可達(dá)90%以上,沉淀凈化后的鈦液水解后制備出的TiO2純度可達(dá)99. 8%以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為210g/L,鋯濃度為I. 35g/L,F(xiàn)值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8,經(jīng)120°C水解4小時(shí),洗滌后850°C煅燒2小時(shí),冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度Ti02質(zhì)量百分含量為99. 43%, ZrO2含量 O. 347%。實(shí)施例2取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為210g/L,鋯濃度為3. 24g/L,F(xiàn)值為2. I。向其中加入KF · 2H20 5. Olg,攪拌待完全溶解。加入苦杏仁酸I. 08g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,后85°C保溫30分鐘;室溫下靜置40小時(shí)后過濾出鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中鋯含量為O. 32g/L,鋯去除率為90. 33%。過濾后120°C水解4小時(shí),洗滌結(jié)束后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度=TiO2質(zhì)量百分含量為99. 81 %,ZrO2含MO. 038% ;本實(shí)施例中,絡(luò)合劑KF與鈦液中所含鋯的摩爾比為30 1,沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯(cuò)摩爾比為4 I。實(shí)施例3取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為210g/L,鋯濃度為I. 35g/L,F(xiàn)值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8 ;向鈦液溶液中加入NaF I. 55g,攪拌待完全溶解;再加入苦杏仁酸O. 672g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,之后85°C保溫20分鐘;室溫下靜置40小時(shí)后過濾出鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中鋯含量為O. 13g/L,鋯去除率為90. 37% ;鋯去除后的鈦液經(jīng)120°C水解4小時(shí),洗滌后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度TiO2質(zhì)量百分含量為99. 8%, ZrO2含量O. 037% ;本實(shí)施例中,絡(luò)合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為50 I,沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯(cuò)摩爾比為6 I。實(shí)施例4取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為210g/L,鋯濃度為I. 35g/L,F(xiàn)值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8 ;向鈦液溶液中加入NaF I. 55g,攪拌待完全溶解;再加入苦杏仁酸I. 12g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,之后85°C保溫20分鐘;室溫下靜置40小時(shí)后過濾出鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中鋯含量為O. llg/L,鋯去除率為91. 85% ;鋯去除后的鈦液經(jīng)120°C水解4小時(shí),洗滌后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度TiO2質(zhì)量百分含量為99. 85 %,ZrO2含量O. 028 %。本實(shí)施例中,絡(luò)合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為50 1,沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯(cuò)摩爾比為10 I。實(shí)施例5取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為228g/L,鋯濃度為I. 35g/L,F(xiàn)值為I. 9。向其中加入NaF O. 31g,攪拌待完全溶解。加入對(duì)溴苦杏仁酸O. 342g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,之后65°C保溫I小時(shí);室溫下靜置24小時(shí)后過濾出鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中鋯含量為O. 14g/L,鋯去除率為90%。過濾后120°C水解4小時(shí),洗滌結(jié)束后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度=TiO2質(zhì)量百分含量為99.8%,ZrO2含量
O.035% ;本實(shí)施例中,絡(luò)合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 I,沉淀劑對(duì)溴苦杏仁酸與鈦液中所含錯(cuò)摩爾比為2 I。實(shí)施例6取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為228g/L,鋯濃度為I. 35g/L,F(xiàn)值為I. 9。向其中加入NaF O. 31g,攪拌待完全溶解。加入對(duì)溴苦杏仁酸O. 513g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,之后65°C保溫I小時(shí);室溫下靜置24小時(shí)后過濾出鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中 鋯含量為O. 12g/L,鋯去除率為91. 11%。過濾后120°C水解4小時(shí),洗滌結(jié)束后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度=TiO2質(zhì)量百分含量為99. 83%, ZrO2含MO. 03%。本實(shí)施例中,絡(luò)合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 I,沉淀劑對(duì)溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯摩爾比為3 I。實(shí)施例7取50mL鈦液溶液,總鈦濃度為228g/L,鋯濃度為4. 83g/L,F(xiàn)值為2. I。向其中加入NH4F O. 98g,攪拌待完全溶解。加入對(duì)溴苦杏仁酸2. 45g,水浴加熱至85°C,攪拌5分鐘后完全溶解,后75°C保溫I小時(shí);室溫下靜置24小時(shí)后過濾鋯沉淀物;經(jīng)分析,鈦液中鋯含量為O. 35g/L,鋯去除率為92. 78%。過濾后120°C水解4小時(shí),洗滌結(jié)束后850°C煅燒,冷卻研磨后,經(jīng)X射線熒光分析二氧化鈦產(chǎn)品純度=TiO2質(zhì)量百分含量為99. 82%, ZrO2含量O. 043%。本實(shí)施例中,絡(luò)合劑NH4F與鈦液中所含鋯的摩爾比為30 1,沉淀劑對(duì)溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯摩爾比為4 I。
權(quán)利要求
1.一種從鈦液中分離鋯的方法,其步驟如下常溫下,向鈦液中加入絡(luò)合劑,攪拌溶解后再加入沉淀劑,加熱至65 85°C使沉淀劑溶解,保溫20 60min,靜置20 40小時(shí)后過濾,去除鈦液中鋯沉淀物;所述絡(luò)合劑為NaF,KF或NH4F ;所述沉淀劑為苦杏仁酸或?qū)︿蹇嘈尤仕帷?br>
2.按權(quán)利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法,其特征在于,所述絡(luò)合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 50 I ;所述沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 10 I。
3.按權(quán)利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法,其特征在于,所述的沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為4 10 I。
4.按權(quán)利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法,其特征在于,所述沉淀劑對(duì)溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 4 I。
5.按權(quán)利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法,其特征在于,所述鈦液中鋯含量為O.I 5g/L,以TiO2計(jì)的鈦總含量100 250g/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及的從鈦液中分離鋯的方法,其步驟是常溫下,向鈦液中加入絡(luò)合劑,攪拌溶解后再加入沉淀劑,加熱至65~85℃使沉淀劑溶解,保溫20~60min,靜置20~40小時(shí)后過濾,去除鋯沉淀物;絡(luò)合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10~50∶1;沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2~10∶1;絡(luò)合劑為NaF,KF或NH4F;沉淀劑為苦杏仁酸或?qū)︿蹇嘈尤仕?;該方法反?yīng)溫和,控制簡(jiǎn)單,對(duì)設(shè)備要求低,鈦液中鋯的去除率可達(dá)90wt%以上,凈化后的鈦液水解后可制備出純度在99.8wt%以上的TiO2。
文檔編號(hào)C01G23/047GK102951678SQ20111024089
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者初景龍, 馬學(xué)琴, 黎少華, 齊濤, 王麗娜, 薛天艷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所