Способ переработки тетрахлорида циркония с получением диоксида циркония и соляной кислоты


 


Владельцы патента RU 2466095:

Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") (RU)

Изобретение относится к способам переработки тетрахлорида циркония и может быть использовано в области хлорной металлургии при получении диоксида циркония и соляной кислоты. Способ включает смешение тетрахлорида циркония с водой при молярном отношении ZrCL42O=1:(1,0-1,2), получение оксихлорида циркония и газообразного хлористого водорода, растворение оксихлорида циркония в воде, введение серной кислоты с отгонкой азеотропной смеси НСl-Н2O и осаждением основного сульфата циркония, фильтрование суспензии, промывку и прокалку осадка с получением диоксида циркония. Образующийся при получении оксихлорида циркония газообразный хлористый водород направляется на абсорбцию, где в качестве абсорбента применяется полученная при осаждении основного сульфата циркония азеотропная смесь НСl-Н2O. Полученная при абсорбции концентрированная соляная кислота может быть использована в цветной металлургии при выщелачивании концентратов и руд, травлении металлических поверхностей оборудования, металлопроката и для других целей. Изобретение упрощает технологию получения диоксида циркония и концентрированной соляной кислоты. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к способам переработки тетрахлорида циркония в области хлорной металлургии при получении диоксида циркония и соляной кислоты.

Известен способ получения двуокиси циркония обработкой тетрахлорида циркония парами воды при температуре ниже 150°С и мольном отношении паров воды к тетрахлориду циркония меньшем 2. Полученный продукт - оксихлорид циркония с отношением Cl:Zr=2,2 и О:Zr=1,9 прокаливают в муфельной печи 2 ч при 300°С. Выделяющиеся при прокаливании хлористый водород и пары тетрахлорида циркония направляют в систему улавливания [1]. Недостатками данного способа являются отсутствие утилизации хлористого водорода и неполное использование тетрахлорида циркония.

Наиболее близким из известных аналогов по технической сущности и достигаемым результатам является способ переработки тетрахлорида циркония с получением диоксида циркония и соляной кислоты [2] (ПРОТОТИП).

Согласно способу-прототипу тетрахлорид циркония растворяют в воде, при термогидролизе солянокислого раствора оксихлорида циркония осаждают гидроксид циркония или введением серной кислоты осаждают основной сульфат циркония и отгоняют парогазовую смесь НСl-Н2O. Суспензию фильтруют, осадок сушат и прокаливают с получением диоксида циркония. Парогазовую смесь НСl-Н2O абсорбируют водой, образующийся солянокислый раствор укрепляют солевой ректификацией с применением в качестве разделяющего агента хлоридов щелочноземельный металлов с получением товарной 31%-ной НСl соляной кислоты.

Недостатками данного способа являются сложность процесса, обусловленная использованием солевой ректификации с применением разделяющего агента и необходимость регенерацииразделяющего агентавыпариванием, что связано с дополнительными энергетическими затратами.

Технической задачей изобретения является упрощение технологии получения диоксида циркония и концентрирования соляной кислоты.

Достижение указанного технического результата обеспечивается последовательностью действий и технологическими параметрами выполнения предлагаемого способа, сущность которого выражается следующей совокупностью существенных признаков:

- смешение тетрахлорида циркония с водой при молярном отношении ZrCl42O=1:(1,0-1,2) и разогрев до 160-180°С с получением порошкообразного оксихлорида циркония и выделением газообразного хлористого водорода;

- растворение порошкообразного оксихлорида циркония в воде, введение серной кислоты при молярном отношении ZrOCl2:H2SO4=1:(0,5-0,6), нагревание реакционной массы до 110-115°С, отгонку азеотропной смеси НСl-Н2O (~20 мас.% НСl) и осаждение основного сульфата циркония;

- абсорбцию выделившегося при смешении тетрахлорида циркония с водой газообразного хлористого водорода с использованием в качестве абсорбента получаемой при выделении основного сульфата циркония азеотропной смеси НСl-Н2O (~20 мас.% НСl) и получением 31-35 мас.% НСl соляной кислоты;

- фильтрование, промывку очищенной (например, деминерализованной) водой и прокалку основного сульфата циркония с получением диоксида циркония и отходящих газов.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа получения диоксида циркония являются:

- использование в качестве реагента при получении оксихлорида циркония воды при молярном отношение ZrCl42O=1:(1,0-1,2) и последующее повышение температуры процесса до 160-180°С с получением в результате взаимодействия газообразного хлористого водорода и порошкообразного оксихлорида циркония;

- использование в качестве абсорбента при абсорбции выделившегося при смешении тетрахлорида циркония с водой хлористого водорода азеотропной смеси НСl-Н2О (~20 мас.% НCl), образующейся при осаждении основного сульфата циркония с получением товарной (31-35 мас.% НСl) соляной кислоты.

Следует отметить, что в сравнении с прототипом исключается солевая ректификация и регенерация методом выпаривания разбавленного отработанного раствора хлоридов щелочноземельных металлов или другого разделяющего агента.

Из сравнения рассматриваемых способов следует, что новые приемы выполнения действий и новый порядок выполнения действий обеспечивает достижение технического результата при осуществлении изобретения.

На чертеже показана технологическая схема получения диоксида циркония.

При смешении тетрахлорида циркония с водой и соблюдении молярного отношения ZrCl4:H2O=1:(1,0-1,2) происходит разогрев смеси до 65-70°С и выделение газообразного хлористого водорода, для полноты удаления которого на 85-90% реакционная масса подогревается до 160-180°С. В результате такой обработки получаются порошокообразный оксихлорид циркония и хлористый водород.

Порошкообразный оксихлорид циркония растворяется в воде и в полученный раствор дозируется серная кислота для осаждения основного сульфата циркония. Процесс проводится при нагревании с отгонкой из реакционной массы азеотропной смеси НСl - Н2O (~20 мас.% НСl). Полученную суспензию основного сульфата циркония разбавляют водой, фильтруют, промытый очищенной водой осадок направляют на сушку и прокалку с получением диоксида циркония.

Газообразный хлористый водород, полученный при смешении тетрахлорида циркония с водой, направляют на абсорбцию хлористого водорода с использованием в качестве абсорбентаазеотропной смеси HCl-Н2O (~20 мас.% НСl) и получением 31-35 мас.% НСl соляной кислоты. Полученная при абсорбции концентрированная соляная кислота может быть использована в цветной металлургии при выщелачивании концентратов и руд, травлении металлических поверхностей оборудования, металлопроката и других целей.

Отходящие газы, образующиеся при прокалке основного сульфата циркония, а также при абсорбции и сантехнические обезвреживаются известными способами.

Пример осуществления способа.

233 г тетрахлорида циркония смешали с 18 мл воды, полученную смесь разогрели до 170°С и выдержали при размешивании в течение 2 часов. В процессе придачи воды, разогреве и выдержки получено 65,8 г хлористого водорода. Полученный порошкообразный оксихлорид циркония в количестве <185,2 г растворили в 430 см3 воды, в раствор загрузили 63,9 г 92 мас.% серной кислоты, при температуре 110-115°С отогнали 360 г азеотропной смеси НСl-Н2O (содержащей 72 г НСl). Упаренный цирконийсодержащий раствор разбавили водой, смесь нагрели до 95°С, выдержали для осаждения основного сульфата циркония, полученную суспензию отфильтровали, осадок промыли деминерализованной водой, высушили, сухой продукт прокалили при 900°С и получили 120,8 г диоксида циркония.

Хлористый водород в количестве 65,8 г, полученный при смешении тетрахлорида циркония с водой, абсорбировали 360 г азеотропной смеси НСl-Н2O (содержащей 72 г НСl), полученной при осаждении сульфата циркония. В результате абсорбции получено 425,8 г соляной кислоты с концентрацией 32,4 мас.% НСl. Такая кислота является товарной продукцией и может быть использована в цветной и черной металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Список использованных источников

1. А.с. №272 293, МПК С01G 25/02. Способ получения двуокиси циркония // Заявл. 18.12.68. №1290771/23-26. Опубл. 03.06.70. БИ №19.

2. Кожемякин B.A., Елфимов И.И. Малоотходное производство соединений циркония. Цветные металлы, 1981, №10, с.75-77.

Способ переработки тетрахлорида циркония с получением диоксида циркония и соляной кислоты, включающий взаимодействие тетрахлорида циркония с водой, получение оксихлорида циркония и газообразного хлористого водорода, растворение оксихлорида циркония в воде, введение серной кислоты с отгонкой азеотропной смеси НСl-Н2O и осаждением основного сульфата циркония, абсорбцию хлористого водорода, фильтрование суспензии, промывку и прокалку осадка, отличающийся тем, что тетрахлорид циркония смешивают с водой при молярном отношении ZrCl4:H2O=1:(1,0-1,2), разогревают до температуры 160-180°С с получением порошкообразного оксихлорида циркония и выделением газообразного хлористого водорода, направляемого на абсорбцию, где в качестве абсорбента применяется отгоняемая при введении серной кислоты и осаждении основного сульфата циркония азеотропная смесь НСl-Н2O.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии редких металлов и технологии неорганических веществ, в частности к переработке цирконового концентрата с получением диоксида циркония и диоксида кремния.

Изобретение относится к порошкообразному оксиду циркония, способу его получения, а также применению в топливных ячейках, в частности для получения электролитных субстратов для керамических топливных ячеек.

Изобретение относится к композициям на основе оксидов циркония, иттрия и вольфрама, к каталитической системе на основе этих композиций, способу получению композиций и применению их в качестве катализатора или подложки катализатора в частности для обработки выхлопных газов автомобилей.

Изобретение относится к химии и может быть использовано при проведении каталитических процессов. .
Изобретение относится к способу измельчения по меньшей мере одного минерального материала в присутствии измельчающих бисерных шариков из оксида циркония, содержащего оксид церия, с удельным содержанием оксида церия (между 14 и 20 вес.% относительно общего веса указанных шариков, предпочтительно между 15 и 18% и наиболее предпочтительно примерно 16%) и удельным средним размером зерен после спекания (меньше 1 мкм, предпочтительно меньше 0,5 мкм и наиболее предпочтительно меньше 0,3 мкм).
Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков оксидов металлов. .
Изобретение относится к получению тонкопленочных материалов, применяемых в светотехнической, строительной, электронной отраслях техники. .

Изобретение относится к области синтеза оксидов металлов, в том числе сложного состава, в нанодисперсном состоянии и может быть использовано в процессах синтеза тугоплавких керамических матриц композиционных материалов и высокотемпературных покрытий, в химической промышленности, для создания авиационной и ракетной техники, получения активных катализаторов для гетерогенного катализа, материалов химической сенсорики, для синтеза сверхпроводящих и магнитных материалов, керамических пигментов, стекол, лазерных, оптических материалов.

Изобретение относится к наполнителям из наночастиц для применения в композитных материалах, включая стоматологические композитные материалы
Изобретение относится к способу получения наночастиц оксида переходного металла, покрытых аморфным углеродом
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Состав для получения тонкой пленки сложных оксидов циркония, фосфора и кальция содержит этиловый спирт, предварительно перегнанный и осушенный до 96 мас.%, оксохлорид циркония, хлорид кальция и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксохлорид циркония - 4,7-6,8 Хлорид кальция - 2,6-4,4 Ортофосфорная кислота - 0,5 Этиловый спирт - остальное. Предложенное изобретение позволяет получить тонкие пленки, обладающие высокими показателями преломления. 3 пр.

Изобретение относится к композиции на основе оксида церия и оксида циркония с особой пористостью, которая может применяться в каталитических системах для обработки выхлопных газов. Композиция имеет в основе оксиды церия и оксиды циркония с содержанием оксида церия по меньшей мере 30 масс.%, которая после обжига при температуре 900°С в течение 4 часов имеет два вида распределения пор, диаметры которых для первого вида распределения лежат в интервале от 5 нм до 15 нм для композиции, содержание оксида церия в которой составляет от 30% до 65%, или от 10 нм до 20 нм для композиции, содержание оксида церия в которой выше 65%, а для второго вида распределения в интервале от 45 нм до 65 нм для композиции, содержание оксида церия в которой составляет от 30% до 65%, или от 60 нм до 100 нм для композиции, содержание оксида церия в которой выше 65%. Способ получения композиции содержит этапы: образование первой жидкой среды, которая содержит соединение циркония, соединение церия(III), сульфат-ионы, окислитель и, при необходимости, соединение редкоземельного элемента, отличного от церия, приведение среды в контакт с основанием, в результате чего образуется осадок, отделение и промывание осадка, суспендирование осадка в воде, термообработку полученной среды при температуре 90°С и выделение и обжигание осадка. Композиция обладает высокой удельной поверхностью и обеспечивает хорошую диффузию газов. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Изобретение может быть использовано в производстве плотной износостойкой керамики, твердых электролитов. Способ получения нанопорошка сложного оксида циркония, иттрия и титана включает приготовление исходного раствора солей нитратов, введение в него органической кислоты и титансодержащего соединения и последующую термообработку. В качестве органической кислоты используют глицин из расчета 1,6÷2,5 моля на 1 г-атом суммы катионов металлов (Zr+4+Ti+4+Y+3). В качестве титансодержащего соединения берут гидролизующееся соединение титана при соотношении Zr+4:Ti+4=(0,99÷0,85):(0,15÷0,01). В исходный раствор дополнительно вводят 30%-ную перекись водорода при соотношении H2O2:Ti+4=(4,7÷12):1. В качестве гидролизующегося соединения титана может быть взят тетробутилат титана, или сульфат титана, или четыреххлористый титан. Изобретение позволяет исключить сброс сточных вод, снизить энергозатраты и упростить получение нанопорошка сложного оксида циркония, титана и иттрия. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Дисперсию оксида циркония получают путем взаимодействия соли циркония со щелочью в воде с получением суспензии частиц оксида циркония. Суспензию фильтруют, промывают и репульпируют. В полученную суспензию добавляют органическую кислоту в количестве одной мольной части или более на мольную часть циркония в суспензии и проводят гидротермическую обработку суспензии при температуре 170°C или выше. Затем осуществляют промывку и сгущение полученной водной дисперсии частиц оксида циркония. Дисперсия оксида циркония содержит частицы оксида циркония в количестве 20% вес. или более, обладает малой вязкостью и характеризуется коэффициентом пропускания 35% или более при длине волны 400 нм, коэффициентом пропускания 95% или более при длине волны 800 нм и вязкостью 20 мПа·с или менее при температуре 25°C. Дисперсия оксида циркония может быть использована в оптических продуктах, таких как герметизирующая смола для светодиодов или неотражающая пленка. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к композиции на основе оксидов циркония, церия и по меньшей мере одного редкоземельного элемента, отличного от церия, к способу ее получения и к ее применению для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Композиция на основе оксидов циркония, церия и по меньшей мере одного редкоземельного элемента, отличного от церия, содержит оксид церия не более 50 мас.% и имеет после обжига при 1000°C в течение 6 часов максимальную температуру восстанавливаемости не более 500°C и удельную поверхность по меньшей мере 45 м2/г. Способ получения композиции включает проведение непрерывной реакции в смеси соединений циркония, церия и другого редкоземельного элемента, отличного от церия, с основным соединением при времени пребывания в реакторе не более 100 миллисекунд, полученный осадок нагревают, затем соединяют с поверхностно-активным веществом перед обжигом. Каталитическая система, содержащая вышеуказанную композицию, и способ очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания с использованием в качестве катализатора описанной выше композиции или каталитической системы. Изобретение обеспечивает получение композиции, сочетающей высокую удельную поверхность и максимальную восстанавливаемость при более низкой температуре. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 пр., 2 табл., 2 ил.
Изобретение относится к способу получения водной дисперсии оксида циркония, включающему взаимодействие соли циркония со щелочью в воде с получением суспензии частиц оксида циркония, фильтрацию, промывание и репульпирование суспензии, добавление органической кислоты к полученной суспензии в количестве одна мольная часть или больше на мольную часть циркония в суспензии, гидротермическую отработку полученной смеси при температуре 170°С или выше в течение не менее часа и промывание полученной водной дисперсии частиц оксида циркония. Изобретение также относится к способу получения водной дисперсии твердого раствора оксида циркония, содержащего, по меньшей мере, один стабилизирующий элемент, выбранный из алюминия, магния, титана и редкоземельных элементов. Изобретение дополнительно предлагает способ получения дисперсии оксида циркония, дисперсионная среда которой является органическим растворителем, где данный способ содержит замену дисперсионной среды водной дисперсии оксида циркония, полученной с помощью указанного выше способа, на органический растворитель. Дисперсия оксида циркония содержит тонкие частицы оксида циркония, равномерно диспергированные в дисперсионной среде, и имеет высокую прозрачность. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к каталитической композиции, а также способам (вариантам) получения каталитической композиции для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на основе оксида циркония, оксида церия и оксида иттрия или на основе оксида циркония, оксида церия и по меньшей мере двух оксидов редкоземельных металлов, не являющихся церием, с массовым содержанием оксида циркония по меньшей мере 20% и оксида церия не более 70%. При этом после обжига при температуре 900°С в течение 4 часов композиция содержит две популяции пор, соответствующие диаметры первой из которых составляют величину от 20 до 40 нм, а второй - от 80 нм до 200 нм. Технический результат заключается в получении каталитической композиции с определенной оптимальной пористостью. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил., 15 пр.
Наверх