Производство фторцирконата калия

Выделение циркония из солянокислых и сернокислых растворов

Растворы, полученные в результате выщелачивания спеков, содержат цирконий (100 - 200 г/л) и примеси Fe, Ti, Al, Si и др.

В настоящее время в промышленной практике применяют три способа выделения циркония из соляно- и сернокислых растворов:

1) Выделение оксихлорида циркония ZrOCl₂∙8H₂O из солянокислых растворов. Способ основан на малой растворимости ZrOCl₂∙8H₂O в концентрированной HCl, в то время как в воде и в разбавленной HCl растворимость соли высокая. При концентрации HCl 318 г/л растворимость оксихлорида минимальная 10,8 г/л, в слабокислых растворах она в 40 - 50 раз выше. Кроме того растворимость ZrOCl₂ сильно зависит от температуры.

Выпариванием невозможно достигнуть концентрации HCl выше 20,2 % (»220 г/л), т.к. образуется азеотропная смесь. В этой кислоте растворимость ZrOCl₂^.8H₂O не высока (» 25 г/л). Раствор охлаждается до 20 ^оС, в осадке получается чистый ZrOCl₂. Из оксихлорида циркония легко могут быть получены другие чистые соединения, для этого оксихлорид циркония растворяют в воде, осаждают гидроокись циркония Zr(OH)₄ аммиаком, а затем можно растворять ее в соответствующей кислоте с образованием солей циркония. Двуокись циркония, полученная осаждением аммиаком, содержит 99,6 – 99,8 % ZrO₂.

2) Гидролитическое осаждение основных сульфатов циркония из сернокислых и солянокислых растворов.

Сернокислые растворы, содержащие ZrOSO₄ нейтрализуют содой до рН = 2 - 3, затем их нагревают до 70 - 80 ^оС, в результате выпадают осадки состава xZrO₂^.ySO₃^.nH₂O, где x: y > 1, при мольном отношении 0,55 - 0,9. Таким способом осаждается 98 % циркония. Полученный осадок очищают переосаждением.

3) Выделение кристаллогидрата сульфата циркония Zr(SO₄)₂^.4H₂O из сернокислых растворов или растворов оксихлорида циркония.

При добавлении концентрированной H₂SO₄ к водным растворам сульфата или хлорида циркония осаждается тетрагидрат Zr(SO₄)₂^.4H₂O. Этот способ выделения циркония целесообразно использовать для очистки от примесей осадков основного сульфата, получаемых гидролитическим способом.

Технологическая схема переработки цирконовых концентратов по способу спекания с известью представлена на рис. 2.12.

Этот способ был разработан в СССР академиком Н. П. Сажиным. В основе этого процесса лежит реакция:

ZrSiO₄ + K₂SiF₆ = K₂ZrF₆ + 2 SiO₂ (2.133)

Процесс спекания проводят при температуре 650 - 700 ^оС во вращающихся печах. K₂SiF₆ берут с избытком 50 % от теоретически необходимого, добавляют KCl, который способствует более полному вскрытию минерала. Степень вскрытия 97 – 98 %. Затем спек выщелачивают 1%-ным раствором НCl при температуре 85 - 90 ^оС в течение 1,5 - 2 часов. В раствор переходит K₂ZrF₆, который из раствора выделяют путем охлаждения раствора. Получаемые по данной технологии кристаллы K₂ZrF₆ имеют состав, %: 32 (Zr + Hf), 27,5 K, 40 F, 0,04 Fe, 0,04 Ti, 0,06 – 0,07 Si0₂.

Дата добавления: 2014-01-11