Способ получения гидратированного диоксида циркония

 

„,Я0„„1011529

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК А

3Ш С 01 0 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHONY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3349042/23"26 (22) 22. 10.81 (46) 15.04.83. Бюл. Н 14 (72) П.И. Полежаев, Ю.С. Торопов и Д.С. Рутман (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.И. Кирова и Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (53) 661 883. 1 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании

М 1456948, кл. С 01 6 -25/00, 1976.

2. Патент США Ю 3090670, кл. 23-140, 1963., 3. Авторское свидетельство СССР . и 643431, .кл. C Ol,L 25/02, 1979 (прототип).

1 (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .ГИДРАТИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающий обработку водного раствора соли циркония щелочным реагентом, осаждение, сушку и промывку осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения кислотостойкости конечного продукта, в качестве щелочного реагента используют карбамид и осаждение ведут при 180-200оС из растворов, содержащих 140-160 г/л диоксида циркония.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю-шийся тем, что карбамид вводят в количестве 0 5-0,7 r Hà 1г диокси" да циркония, а

1011529

Изобретение относится к способам получения гидратированного диоксида ,циркония, который может быть использован в качестве сорбента, пригодно". го для извлечения ценных компонен- 5 тов из кислых .технологических растворов и промышленных стоков в химической и металлургической промышленности.

Известен способ получения карбони«1О зированного гидроксида циркония путем переработки октагидратоксихлорида циркония насыщенным водным раствором карбоната аммония с последующим отделением, сушкой и промывкой осадка 1 ) .

Однако получаемый продукт нельзя использовать в качестве сорбента в кислых растворах при рН (2, вследствие того, что карбонизированная форма гидроксида циркония, являясь химически активным продуктом, растворяется при рН 1,5-1,7, а содержащиеся в ее составе карбонатные группы понижают ее анионо-обменную способность.

Известен также способ получения, диоксида циркония путем нагревания водного раствора соли циркония при температуре более 140 С в течение ЗО времени от 2 до 60 мин с последующим о1делением осадка диоксида цирко ния (2 ) . ,Однако полученный продукт имеет мелкокристаллическую форму с размера З5 ми частиц 0,3-0,6 мкм, не содержит в своем составе обменных функциональных групп ОН и вследствие этого не может быть использован в качестве ионита для извлечения и разделения 4О элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому реэ.:льтату является способ получения гидратированного диоксида цир- 45 кония, заключающийся в том, что водный раствор изотиокислого цирконила обрабатывают раствором едкого натра, образующийся осадок подвергают сушке при 50-60 С дополнительно обрабатывают раствором едкого натра, отмывают и сушат вновь 1 3 ) .

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает получение гидратированного диоксида цирко55 ния, обладающего повышенной кислотостойкостью, так как использование в качестве реагента-осадителя едкого натра и осуществление взаимодействия растворов при обычной температуре приводит к гетерогенному осаждению продукта, т.е. такой способ.не позво. ляет получить однородную, аморфную рук уру гидратированного диоксида циркония, устойчивую в кислых растворах. Вследствие этого ограничивается возможность использования гидратированного диоксида циркония как сорбента в растворах при рН (2. В таких растворах гидратированная ZrO

Целью изобретения является повышение кислотостойкости гидратированного диоксида циркония.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения гидратированного диоксида циркония включающему обработку водного раствора соли циркония щелочным реагентом, в качестве щелочного реагента используют карбамид и осаждение ведут при

180-200 С иэ растворов, содержащих

1ч0-160 г/л диоксида циркония.

Целесообразно при этом вводить карбамид в количестве 0,5-0,7 г на

1 r диоксида циркония.

Повышение кислотостойкости гидратированного диоксида циркония, обусловлено тем, что карбамид, являясь источником гидроксильных ионов, только за счет гидролиза, протекающего в водных растворах при повышенных температурах, не вступает непосредст" венно в реакцию с ионами оксихлорида циркония и тем самым обеспечивает высокотемпературное гомогенное осаждение продукта в виде стекловидных блоков„ которые затем после сушки и промывки водой перерабатываются в . кислотостойкий зернистый порошок гидратированного диоксида циркония, пригодного для непосредственного применения его в качестве кислотоустойчивого неорганического сорбента. Карбамид вводят в раствор в количестве

0,5-0,7 r на 1 r 210, так как мень-, шего количества, чем 0,5 г недостаточно для полного осаждения циркония, введение карбамида свыше 0,7 r нецелесообразно, так как дальнейшее насыщение раствора карбамидом не влияет на кислотостойкость получаемого осадка, Взаимодействие водного раствора оксихлорида циркония с карбамидом осуществляют в автоклаве при

= 180 — 200 С. Существенное влияние на повышение кислотостойкости гидратированного диоксида циркония оказыСоставитель В. Нечипоренко

Техред И.Гайду Корректор В. Бутяга

Редактор А. Химчук

Заказ 2668/24 Тираж 469 Подписнбе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;,„д. 4/5

Филилал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10115 вают также интервал температур, при котором осуществляют взаимодей".твие карбамида с раствором оксихлорида циркония его концентрационные границы, так как при температуре взаимо" действия меньше 180 С и концентрации в растворе 2 О меньше 140 г/л образуется продукт в виде матовых агрегатов., характерных для некислотостой". кой формы гидратированного диоксида 30 циркония, то же самое. наблюдается и при повышении температуры взаимодействия выше 200 С и концентрации в .растворе ZvGZ выше 160 г/л. Кроме

Toro, процесс необходимо осуществ- 15 лять в автоклаве, поскольку температура 180-200 С превышает .точку кипения раствора оксихлорида циркония с карбамидом, лежащую в интервале температур 105-112 С. 20

П риме р1. Впробиркус50мл. раствора оксихлорида циркония, содери его 140 r/л2гОд, вводят 3,5 г карбамида. Пробирку устанавливают, в стальной автоклав, автоклав гермети- 2S эируют и выдерживают в воздушном тер-мостате при 180 С в течение 4 ч.

После охлаждения автоклава пробирки извлекают и определяют внешний вид. По внешнему виду, образовавший". ся продукт в пробирке, представляет собой трещиновато блочный столбик, который при переворачивании пробирки свободно отделяется от дна пробирки. Прозрачные блоки высушивают. в фарфоровой чашке в сушильном шкафу при 110 С в течение 2 ч и смачивают

20 мл воды, при введении воды сухие блоки самопроизвольно рассыпаются на частицы, преимущественно имеющих размер 0,25-1 мм.

29.

Проверка кислотостойкости полученного продукта показывает, что при обработке соляной кислотой с концентрацией 1,6 и 12 моль/л при 20, 50 и

80оС цирконий в растворе практически . отсутствует.

-- .Пример 2. Опыт проводят анало:.гично примеру 1, за тем исключением, что процесс ведут иэ растворов с концентрацией 160 г/a ZrQ .

Пример 3 . Опыт проводят аналогично примеру 1, за тем исключением, что процесс ведут при 200 С.

Пример 4 . Опыт проводят аналогично примеру i, за тем исключением, что процесс ведут из растворов с концентрацией 150 гlл ЕЛО, при

190 С.

Проверка кислотостойкости продукта получаемого в условиях примеров 2-4 дает такие же результаты как и в примере 1.

Продукт, полученный по способу-прототипу, полностью растворяется при комнатной температуре ywe в растворе соляной кислоты с концентрацией

1 моль/л.

Таким образом, изобретение позволя-. ет повысить кислотостойкость гидратированного диоксида циркония и тем самым расширить воэможность его использования в качестве сорбента при извлечении ценных компонентов из кислых растворов, имеющих рН .С 2. Кроме .того, становится возможным многократное использование сорбента за счет обеспечения его регенерации в кислых средах.