申請(qǐng)日2013.08.30
公開(kāi)(公告)日2013.12.25
IPC分類號(hào)C01G25/06
摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：(1)將碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值，沉降;(2)再將廢水泵入板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃，卸板，獲得氫氧化鋯;(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:1-3比例溶解于硫酸或者四水硫酸鋯母液中，加熱溫度至50-60攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);(4)濾液加濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至50%-70%，自然冷卻至40攝氏度，結(jié)晶，離心得到四水硫酸鋯。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯，避免了利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水對(duì)環(huán)境的影響，本發(fā)明獲得的四水硫酸鋯純度高，達(dá)到國(guó)家一等品標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)循環(huán)使用四水硫酸鋯母液，有效的降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了環(huán)境資源。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至5-10，沉降30-60分鐘;
(2)再將廢水泵入板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1-2小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1：0.5-5比例溶解于98%硫酸或者四水硫酸鋯母液中，加熱體系溫度至40-80攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至50%-70%，自然冷卻至40-50攝氏度，結(jié)晶，離心得到四水硫酸鋯。
2.如權(quán)利要求1所述的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其特征在于：步驟1中，用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至6-8。
3.如權(quán)利要求1所述的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其特征在于：步驟2中，板框壓濾機(jī)有效過(guò)濾面積至少為25m2。
4.如權(quán)利要求1所述的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其特征在于：步驟3中，氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1：1-3比例溶解于98%硫酸或者四水硫酸鋯母液中。
5.如權(quán)利要求1或4所述的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其特征在于：步驟3中，加熱體系溫度至50-60攝氏度。
6.如權(quán)利要求1所述的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其特征在于：步驟4中，所述離心的時(shí)間為5-30分鐘。
說(shuō)明書(shū)
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于碳酸鋯生產(chǎn)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法。
背景技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)堿式碳酸鋯主要采用兩步法工藝，步驟為：氧氯化鋯→堿式硫酸鋯→加入碳酸鹽→碳酸鋯。堿式碳酸鋯洗滌時(shí)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，超過(guò)15噸/噸產(chǎn)品，且ZrO2質(zhì)量含量大于4g/L，須加以回收利用。目前國(guó)內(nèi)有企業(yè)將該廢水與生產(chǎn)氧氯化鋯產(chǎn)生的廢堿水中和，加凈水劑沉降處理。所得廢渣含ZrO2 5%左右，同時(shí)含有大量的硅、鈉、鋁、有機(jī)物等雜質(zhì)，較難進(jìn)一步有效利用。
四水硫酸鋯亦稱正硫酸鋯，用于制備其他鋯化合物的中間產(chǎn)品，也廣泛用作高級(jí)白色皮革鞣劑、羊毛處理劑、纖維永久防水劑和各種纖維處理劑、涂料穩(wěn)定劑，以及制藥方面的脫色劑、沉淀離析劑等。生產(chǎn)四水硫酸鋯的方法主要是將利用鋯英石制得的Zr (OH) 4，ZrOCl2·8H2O 溶解在濃硫酸中，使之達(dá)到飽和濃度，析出Zr (SO4 ) 2·4H2O。具體有三種方法：(1) 鋯英砂堿熔燒結(jié)→水洗→硫酸浸出→蒸發(fā)結(jié)晶→重結(jié)晶→水解→硫酸溶解→結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。(2) 鋯英砂堿熔→水洗→鹽酸浸出→水解→硫酸溶解→結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。(3) 氧氯化鋯溶解→水解→硫酸溶解→結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。也有人采用在鈉存在下反應(yīng)制成硫酸鋯的工藝，還有人采用粗Zr (OH) 4生產(chǎn)四水硫酸鋯。第一種方法流程長(zhǎng)，金屬回收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高。第二種方法由于使用鹽酸，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，操作環(huán)境差。由于是低酸浸出高酸水解，金屬回收率低，產(chǎn)品含鈦偏高。第三種用氯氧化鋯生產(chǎn)硫酸鋯，雖然質(zhì)量很好，但成本很高。
申請(qǐng)?zhí)枮?2110036.5的中國(guó)發(fā)明專利“一種四水硫酸鋯生產(chǎn)工藝”以鋯的堿類或鹽類化合物為原料，與水按一定比例混合后，在研磨及攪拌前提下加入硫酸，再經(jīng)干燥、粉碎制成四水硫酸鋯。該工藝是固相反應(yīng)，如大批量生產(chǎn)，反應(yīng)較難控制，所得產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高，且一致性差。而且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，大批次反應(yīng)，會(huì)造成局部過(guò)熱導(dǎo)致四水硫酸鋯脫水，影響四水硫酸鋯的溶解度。所以，該方法通常無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品含量高的利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法。
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至5-10，沉降30-60分鐘;
(2)再將廢水泵入板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1-2小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1：0.5-5比例溶解于98%硫酸或者四水硫酸鋯母液中，加熱體系溫度至40-80攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至50%-70%，自然冷卻至40攝氏度，結(jié)晶，離心得到四水硫酸鋯。
為了獲得更好的技術(shù)效果，步驟1中，用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至6-8;步驟2中，板框壓濾機(jī)有效過(guò)濾面積為25m2;步驟3中，氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1：1-3比例溶解于98%硫酸或者四水硫酸鋯母液中;步驟3中，加熱體系溫度至50-60攝氏度;步驟4中，所述離心的時(shí)間為5-30分鐘。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯，避免了利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水對(duì)環(huán)境的影響，本發(fā)明獲得的四水硫酸鋯純度高，達(dá)到國(guó)家一等品標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)循環(huán)使用四水硫酸鋯母液，有效的降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了環(huán)境資源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將2000L碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至5，沉降60分鐘;
(2)再將廢水泵入有效過(guò)濾面積為25m2的板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯41.8kg;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:0.5比例溶解于21L 的98%硫酸中，加熱體系溫度至40攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，再過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液中加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至50%，自然冷卻至40攝氏度，抽濾分離母液，離心30分鐘得到四水硫酸鋯。四水硫酸鋯質(zhì)量含量檢測(cè)結(jié)果為：四水硫酸鋯(按氧化鋯質(zhì)量計(jì))33.12%，氧化鈉0.0021%，硫酸根53.8%，氧化硅0.0026%，氧化鈦0.0009%，三氧化二鐵0.0078%，氯離子0.0231%，溶解度120g。
實(shí)施例2
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將3000L碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至6，自然沉降55分鐘;
(2)再將廢水泵入有效過(guò)濾面積為40m2板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1.2小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯63kg;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:1比例溶解于63L的 98%硫酸中，加熱體系溫度至50攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，再過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液中加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至55%，自然冷卻至40攝氏度，抽濾分離母液，離心25分鐘得到四水硫酸鋯。四水硫酸鋯質(zhì)量含量檢測(cè)結(jié)果為：四水硫酸鋯(按氧化鋯質(zhì)量計(jì))33.31%，氧化鈉0.0028%，硫酸根54.2%，氧化硅0.0025%，氧化鈦0.0009%，三氧化二鐵0.0065%，氯離子0.0178%，溶解度120g。
實(shí)施例3
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將4000L碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至7，自然沉降50分鐘;
(2)再將廢水泵入有效過(guò)濾面積為30m2板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1.4小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯87kg;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:2比例溶解于174L的 98%硫酸中，加熱體系溫度至55攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，再過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液中加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至60%，自然冷卻至40攝氏度，抽濾分離母液，離心20分鐘得到四水硫酸鋯。四水硫酸鋯質(zhì)量含量檢測(cè)結(jié)果為：四水硫酸鋯(按氧化鋯質(zhì)量計(jì))33.22%，氧化鈉0.0057%，硫酸根53.3%，氧化硅0.0027%，氧化鈦0.0008%，三氧化二鐵0.0068%，氯離子0.0189%，溶解度120g。
實(shí)施例4
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將4500L碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至8，自然沉降45分鐘;
(2)再將廢水泵入有效過(guò)濾面積為50m2板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃1.6小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯102kg;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:3.0比例溶解于306L 的98%硫酸中，加熱體系溫度至60攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，再過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液中加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至65%，自然冷卻至50攝氏度，抽濾分離母液，離心10分鐘得到四水硫酸鋯。四水硫酸鋯質(zhì)量含量檢測(cè)結(jié)果為：四水硫酸鋯(按氧化鋯質(zhì)量計(jì))33.05%，氧化鈉0.0071%，硫酸根55.8.%，氧化硅0.0026%，氧化鈦0.0009%，三氧化二鐵0.0055%，氯離子0.0245%，溶解度120g。
實(shí)施例5：
一種利用碳酸鋯生產(chǎn)廢水制備四水硫酸鋯的方法，其工藝步驟為：
(1)將5000L碳酸鋯生產(chǎn)廢水用稀堿液調(diào)節(jié)pH值至10，自然沉降30分鐘;
(2)再將廢水泵入有效過(guò)濾面積為75m2板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾完成后用壓縮空氣吹掃2小時(shí)，卸板，獲得氫氧化鋯109kg;
(3)將氫氧化鋯按照質(zhì)量：體積為1:5比例溶解于545L的四水硫酸鋯母液中，加熱體系溫度至80攝氏度，使氫氧化鋯酰完全溶解，再過(guò)濾除掉機(jī)械雜質(zhì);
(4)濾液中加98%濃硫酸調(diào)節(jié)體系硫酸濃度至70%，自然冷卻至45攝氏度，抽濾分離母液，離心5分鐘得到四水硫酸鋯。四水硫酸鋯質(zhì)量含量檢測(cè)結(jié)果為：四水硫酸鋯(按氧化鋯質(zhì)量計(jì))33.19%，氧化鈉0.0049%，硫酸根56.2.%，氧化硅0.0028%，氧化鈦0.0010%，三氧化二鐵0.0081%，氯離子0.0167%，溶解度120g。
本發(fā)明方法制得的四水硫酸鋯質(zhì)量情況與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如下：
