Способ получения двуокиси циркония
Изобретение относится к способу получения двуокиси циркония и позволяет повысить чистоту и выход конечного продукта и интенсифицировать процесс. К раствору хлорокиси циркония, нагретому до 55-70°С, приливают 34%-ную соляную кислоту со скоростью 0,62-0,89 моль НС1/моль ZrOCl2 8H20 в 1 ч и массовом соотношении компонентов ZrOCl2 8H20:H20:HCI, равном 1:0,8-1,0:0,9-1,1. Образовавшиеся кристаллы хлорокиси циркония фильтруют и прокаливают . Получают двуокись циркония, содержащую менее мас.% примесей железа, марганца и хрома, с выходом 90%. Осуществление изобретения позволяет более чем на порядок повысить чистоту конечного продукта, на 10% увеличить его выход, а также сократить длительность процесса за счет уменьшения времени высаливания с 20 до 3-5 ч. 1 табл., 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s С 01 G 25/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813391/26 (22) 11,04.90 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ . (72) А.И.Кузнецов, Л.В,Васильева, О.Е.Полевая, Э.М.Кольцова и А.М,Бессарабов (53) 661.883.1(088.8) (56) Гафний. Сборник статей/Под ред, Л.Н.Комиссаровой. M.: ИЛ, 1962, с.92.
Авторское свидетельство СССР
N 535219, кл. С 01 G 25/02, 1974, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ
ЦИРКОНИЯ
{57) Изобретение относится к способу получения двуокиси циркония и позволяет поо
Изобретение относится к способу получения двуокиси циркония особой чистоты и находит применение в химической промышленности высокопрозрачного оптического стекла.
Известен способ получения двуокиси циркония высокой степени чистоты, включающий высаливание хлорокиси. циркония смесью ацетона и соляной кислоты при ксмнатной температуре. Высаливающие агенты по известному способу вводят быстро, Полученные кристаллы хлорокиси циркония после отфильтровывания промывают ацетоном.
Коэффициенты очистки от примесей при этом составляют 5-150, Недостатком этого способа является невозможность достижения высокой степени очистки конечного продукта.,, Ж,, 1733384 А1 высить чистоту и выход конечного продукта и интенсифицировать процесс. К раствору хлорокиси циркония, нагретому до 55 — 70 С, приливают 347,-ную соляную кислоту со скоростью 0,62 — 0,89 моль НС1/моль
ZrOCIz 8НгО в 1 ч и массовом соотношении компонентов ЕГОС12 8Н20:Н20:HCI, равном
1:0,8 — 1,0:0,9-1,1. Образовавшиеся кристаллы хлорокиси циркония фильтруют и прокаливдют. Получают двуокись циркония, содержащую менее 7 10 мас.7; примесей железа, марганца и хрома, с выходом 907.
Осуществление изобретения позволяет более чем на порядок повысить чистоту конечного продукта, на 10 увеличить его выход, а также сократить длительность процесса за счет уменьшения времени высаливания с 20 до 3 — 5 ч. 1 табл., 1 ил, Наиболее близким к предлагаемому яв- 4 ляется способ получения двуокиси цирка- (д) ния, заключающийся в высаливании (А) хлорокиси циркония 25 -ной соляной кис- (Ъ лотой при скорости подачи 0,18 — 0,22 моль ОО, HCI/ìîëü ZrOCI2 8НгО в 1 ч и массовом со- р отношении Zr0С!2 8НгО:Н20:25%-ная
НС1=1:1,1-1,3:1.55-1,85. Максимальная очистка в указанном процессе происходит на три порядка, ° еюЪ
Однако известный способ характеризуется недостаточным качеством конечного продукта, длительностью процесса высаливания (20 часов) и высокими расходными нормами соляной кислоты.
Целью изобретения является повышеwe выхода и чистоты конечного продукта, 1733384 увеличение выхода и интенсификация процесса.
Поставленная цель достигается тем, что высаливание проводят при скорости подачи
34 -ной соляной кислоты 0,62-0,89 моль
HCI/моль ЕгОС!2 SHzO в 1 ч и массовом соотношении компонентов ZrOCIz 8HzO:HzO:34 ный раствор HCI, равном 1:0,8-1,0;0,9-1,1; процесс ведут при 55-70 С.
При большей скорости подачи НО (1,03 .моль H Ct/моль ZrOCIz 8HzO в 1 ч) снижается степень очистки оксихлорида циркония.
При меньшей скорости подачи HCI ведение процесса нецелесообразно из-за практически не меняющейся степени чистоты. Увеличение расхода соляной кислоты на одну массовую часть ЕгОС!2 8Hz0 более 1,1 снижает выход конечного продукта и степень
его очистки, что нецелесообразно с точки зрения экономии реагента. Уменьшение расхода соляной кислоты от предложенного диапазона снижает эффективность процесса. Концентрация водного раствора
Zr0Clz SHzO сверху ограничена растворимостью ЕгОС1г 8Hz0 в воде, при 55-70 С—
47,6-55,8 мас. соответственно, Уменьшение концентрации исходного раствора
ZrOClz 8HzO приводит к снижению степени очистки.
Уменьшению потерь оксихлорида циркония в процессе способствует промывка его 27,9 /-ной HCI (318 г/л), в которой растворимость ZrOCtz 8НгО минимальная..
На чертеже приведена зависимость коэффициента очистки промытых и отжатых кристаллов ZrÎCIz 8Н20 в пересчете на двуокись циркония от времени высаливания.
Пример 1. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в4,,3 л дистиллированной воды при 55ОС, фильтруют и к полученному раствору добавляют в течение 3,83 ч
34 -ную HCI в количестве 4,3 кг со скоростью
0,81 моль HCI/ìîëü ZrOCtz.8HzO в 1 ч при соотношении ZrOCtz SHz0:HzO:ðàñòâîð
HCI = 1:1,0:1,03 (ЕгОС!2 8Н20:HzO:25 ная НСВТ=1:1,000:1,405), Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 -ной (318 г/л) HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при 900 С.
В результате получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. :
Fe<7,0- 10,; Мп<7,0 10;Сг<7,0 10 против исходного содержания Fe 1,0 10, Mn
1.0 10; Сг 1,0 10 в пересчете íà ZrOz.
Выход конечного продукта составляет
900, Пример 2. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55"С, фильтруют и к полученному раствору добавляют в течение 3,5 ч 34 -ную HCI e количестве 4,43 кг со скоростью 0,89 моль Н C I/мол ь
Zr0CIz 8HzO в 1 ч при соотношении
5 ZrOCIz 8HzO:Н20:раствор Н C I=1;1,00;1,,03 (ZrOCtz 8Н20;Н20:25 -ная НО= 1;1,000:1,405).
Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27.9 -ной (318 г/л) HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а
10 затем прокаливают при 900 С.
В результате получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. :
Fe<7,0 10, Мп<7,0 10, Cr <7,0 10 против исходного "одержания Fe 1,0.10э, Мп 1 0
15 10, Cr 1,0 10" в пересчете на ЕгОр..
Выход конечного продукта составляет
90 .
П р и м е,р 3. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистил20 лированной воды при 55ОС, фильтруют и к полученному раствору добавляют в течение 3 ч 34 -ную HCI в количестве 4.43 кг со скоростью 1,03 моль НС1/моль ZrOCtzSHzO в 1 ч при соотношении ZrOCtz SHzO:HzO:раствор
25 HCI=1:1,00:1,03 (ZrOClz 8Н20;HzO:раствор
HCI 1:.1,000:1,405). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и промывают дважды 27,9 -ной (318 г/л) HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и
30 прокаливают при 900 С.
Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. : Fe 7.5.10, Мп
7,0 10, Cr 7,0 10 против исходного содержания Fe 1,0 10, Мп 1,0 10, Cr 1,0 10 в
35 пересчете на СгОг.
Выход конечного продукта составляет
90 j
Пример 4. Хлорокись циркония в . количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистил40 лированной воды при 55 С, фильтруют и к получен ному раствору добавляют в течение 5 ч 34 -ную НО в количестве 4,43 кг со скоростью 0,62 моль НС1/моль ЕгОС(2 8Н20 в 1 ч при соотношении ЕгОСЬ 8Н20:Н20:раствор
45 HCI 11,00:1,03 (ZrÎCIz 8HzO;Hz0:раствор HCI=1:1,000:1,405). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 -ной (318 г/л) HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и
50 прокаливают при 900 С, В результате получают двуокись циркония с содержанием примесей; мас. :
Fe<7,0 10, Мп<7,0 10, Сг<7,0.10 против исходного содержания Fe 1,0 10, Мп
55 1,0.10, Cr 1.0 10 в пересчете на ZrOz.
Выход конечного продукта составляет
90, Пример 5. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной.воды при 55ОС, фильтруют и
1733384 к полученному раствору добавляют в течение 3,5 ч 34 -ную HCI в количестве 4,73 кг со скоростью подачи 0,89 моль HCI/моль
Zr0Clz 8Hz0 в 1 ч при соотношении
ЕгОС!2 BН20:HzO:раствор HCI=1:1,0:1,1 5 (Zr0Ciz 8HzO:Н20:раствор Н CI=1:1,00:1,50).
Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 -ной HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при 900 С, 10
Получают двуокись циркония с содержанием п7оимесей, мас. : Fe< 7,0 10
Мп<7,0 10; Cr< 7,0 10 пзоотив исходного содер>кания Fe 1,0 10; Мп 1,0 10
Сг 1,0 10 в пересчете íà ZrOz.
-з
Выход конечного продукта составляет
90 /о
П р и м.е р 6.Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 С, фильтруют и к 20 полученному раствору добавляют в течение
3,5 ч 34 /-ную ICI в количестве 3,87 кг со скоростью 0,89 моль HCI/моль ZrOClz BHzO s
1 ч при соотношении ZrOClz BÍzO:HzO:раствор HCI= 1;1,0:0,9 (ЕгОС!2 BHzO;HzO:рас- 25 твор HCI=1:1,00:1,23). Полученные. кристаллы сразу отфильтровывают и два>кды промывают 27,9 / -ной HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при 900 С. 30
Получают двуокись циркония с содер>канием примесей, мас, /: Fe< 7,0 10
Мп<7,0.10; Сг< 7,0 10 против исходного
-7 содер>кания Fe 1,0 10; Мп 1.0 10 ;
Cr 1,0 10 в пересчете íà ZrOz. 35
Выход конечного продукта составляет
90 /о
Пример 7, Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 С, фильтруют и к получен- 40 ному растворудобавляют втечение 3,5 ч 34о/ -ную
HCI в количестве 5,59 кг со скоростью 0,89 моль
HCI/моль ZrOClz BHzO в 1 ч при соотношении
ЕгОС!2 BН20:Н20:раствор Н С!=1:1,0:1,3(ЕгОС!2» л8Н20: lzO. раствор HCI=-1:1,0:1,77). Получен- 45 ные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 /,-ной -ICI по 12 л, отжимают на центрифуге. а затем сушат и прокаливают при 900 С.
Получают двуокись циркония с содер- 50 жанием примесей, мас. : Fe 1,0 10; Мп
1,0 10; Cr 1,0 10 против исходного содезржания Fe -1,0 10; Мп 1,0 10; Сг 1,0 10 в пересчете на ЕгОр
Выход конечного продукта составляет 55
80 .
Пример 8. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 С, фильтруют и добавляют к полученному раствору в течение
3,5 ч 34 -ную HCI в количестве 3,44 кг со скоростью 0,89 моль HCI/моль ZrOClz BHz0 в 1 ч при соотношении ZrOClz BHzO:HzO: раствор HG= 1:1,0:0,8(ZrOCIz BHz0, ÍzO,раствор
HCI=1;1,00:1,09). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают
27,9 -ной HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при
900 С.
Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. /: Fe 1,010; Мп
-6.
1,0 10 6; Cr 1,0 10 против исходного содержания Fe 1,0.10; Мп 1,0 10; Cr 1,0 10 в пересчете на ZrOz.
Выход конечного продукта составляет
84 о/
Пример 9. Хпорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 3,44 л дистиллированной воды при 70 С, фильтруют и к полученному раствору добавляют 34 /ную HCI в течение 3,5 ч со скоростью 0,89 моль HCI/Mîëü ZrOClz BHzO в 1 ч при соотношении ZrOClz.BHzO:Н20:раствор HCI=
1:0,80:1,03 (ZrOClz BHzO: Н20:раствор Н Cl=
1:0,800:1,405). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают
27,9/о-ной HCI по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при
900 C.
Получают двуокись циркония с содержанием п7оимесей, мас. : Fe< 7,0 10 ;
Мп<7,0 10; Сг< 7,0-10 против исходного содержания Fe 1,0-10; Мп 1,0 10 . Cr
1,0 10 в пересчете на ZrOz.
Выход конечного продукта составляет
90 .
Пример 10. Хлорокись циркония в количестве 4,3 кг растворяют в 4,73 л дистиллированной воды при 60 С, фильтруют и к полученному растворудобавляют в течение 3,5 ч 34 -ную HCI в количестве 4,43 кг со скоростью
0,89 моль НС /моль ZrOClz.BHzO в 1 ч при соотношении ZrOClz-8Н20:HzO:раствор HCI= 1:1,10:1,03 (Zr0Clz.8Н20:Н20:раствор Н CI= 1:1,100:1,405).
Полученные кристаллы.сразуотфильтровывают и дважды промывают 27,9 / -ной H CI no
12 л, затем отжимают на центрифуге, а потом сушат и прокаливают при 900 С.
Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас./: Fe 1,0 10; Мп
1,0; Cr 1,0 10 против исходного содержания Ее 1,0 10; Мп 1,0 10, Ct " 1,0 10 в пересчете на ZrOz, Выход конечного продукта составляет
90 .
Условия процесса и полученные результаты по примерам 1 — 10, а также по прототипу представлены в таблице.
Таким образом. осуществление изобретения позволяет повысить по сравнению с
1733384 прототипом чистоту конечного продукта за счет снижения более чем на порядок содержания микропримесей железа, марганца или хрома, выход конечного продукта с 80 до 90, а также интенсифицировать процесс за счет сокращения времени высаливания с 20до 3 — 5ч.
Формула изобретения
Способ получения двуокиси циркония, включающий высаливание хлорокиси циркония из раствора соляной кислотой при перемешивании, фильтрацию полученных кристаллов и их прокаливание, о т л и ч а юшийся тем. что, с целью повышения выхода и чистоты конечного продукта и ин5 тенсификации процесса, для высаливания используют 34 -ную соляную кислоту, которую подают в нагретый до 55 — 70 С исходный раствор со скорость с 0,62 — 0,89 моль HCI/моль
ЪгОО2 8НгО в 1 ч и массрвом соотношении
10 компонентов ZrOClzBH20:H20:347,-ный раствор H CI, ра вчом 1:0,8 — 1,0:0,9 — 1,1.
1733384
1 с с а аа ав
Ч Ф
Редактор Т.Лазоренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова
Заказ 1635 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
