JPH02279504A - Production of zirconium oxychloride - Google Patents
Production of zirconium oxychlorideInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分齋]
本発明はジルコニウム化合物製造の出発原料として使用
される高純度オキシ塩化ジルコニウムの製造方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a method for producing high-purity zirconium oxychloride, which is used as a starting material for producing zirconium compounds.
し従来の技術]
ジルコニアは強誘電体、圧電体、触媒担体、固体重解質
、断熱材、耐熱材、耐牽粍材、研磨材等の焼結体原料、
あるいは光学ガラス添加剤、溶射材、M利等の幅広い分
野に利用されている。[Prior art] Zirconia can be used as a raw material for sintered materials such as ferroelectric materials, piezoelectric materials, catalyst carriers, solid polymers, heat insulating materials, heat-resistant materials, anti-tension materials, abrasive materials, etc.
It is also used in a wide range of fields such as optical glass additives, thermal spraying materials, and M benefits.
近年、ファインセラミックスに関する研究開発が活発化
している中で、ジルコニア質セラミックスの優れた物性
が注目され、高機能性電子セラミック材料、高強度、高
靭性セラミック材料等としての用途が広まりつつあり、
これらの原料となる高品質のジルコニア微粉体の需要が
増加している。In recent years, as research and development related to fine ceramics has become more active, the excellent physical properties of zirconia ceramics have attracted attention, and their use as high-performance electronic ceramic materials, high-strength, high-toughness ceramic materials, etc. is expanding.
Demand for high-quality zirconia fine powder, which is a raw material for these products, is increasing.
ファインセラミックス用としての高純度のジルコニアの
一般的な製造方法としては、出発原料としてオキシ塩化
ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等のジルコニウム塩を
使用し、これらの塩の水溶液から中和反応、あるいは加
水分解反応によりジルコニウムの水酸化物や水和物の沈
澱を生成し、これを脱水、乾燥、焼成する方法が採用さ
れている。その具体的な方法としては、オキシ塩化ジル
コニウムの水溶液にアンモニア水等のアルカリを添加し
、中和して水酸化物を生成し、これをr過、洗浄、乾燥
し、更に焼成する方法が行われている。A general method for producing high-purity zirconia for use in fine ceramics is to use zirconium salts such as zirconium oxychloride and zirconium sulfate as starting materials, and to process aqueous solutions of these salts through neutralization or hydrolysis reactions. A method has been adopted in which a precipitate of zirconium hydroxide or hydrate is generated, which is then dehydrated, dried, and calcined. A specific method is to add an alkali such as aqueous ammonia to an aqueous solution of zirconium oxychloride, neutralize it to produce hydroxide, filter it, wash it, dry it, and then sinter it. It is being said.
しかしながら、この方法では、アルカリで中和してジル
コニウムの水酸化物の沈澱を生成する際に、オキシ塩化
ジルコニウム中に不純物として存在するFe、Al、T
i、Si等が水酸化物としてジルコニウムの沈澱に同伴
して混入するために、精製された原料を使用しなければ
ならず、通常は再結晶を繰り返して不純物を除いたオキ
シ塩化ジルコニウムを出発原料として使用している。However, in this method, when neutralizing with alkali to produce a precipitate of zirconium hydroxide, Fe, Al, and T, which are present as impurities in zirconium oxychloride, are
Since hydroxides such as i, Si, etc. are mixed into the zirconium precipitate, purified raw materials must be used, and zirconium oxychloride, which has been repeatedly recrystallized to remove impurities, is usually used as a starting material. It is used as.
オキシ塩化ジルコニウムはこのようなファインセラミッ
クス用ジルコニア扮末の製造原料となるほか、光学ガラ
ス、酸素センサー、圧電素子、化学薬品用などのジルコ
ニウム化合物の製造原料としても重要であり、品質的に
は、より高純度のものが要求されている。Zirconium oxychloride is not only a raw material for manufacturing zirconia powder for fine ceramics, but also an important raw material for manufacturing zirconium compounds for optical glasses, oxygen sensors, piezoelectric elements, chemicals, etc. In terms of quality, Higher purity is required.
通常、オキシ塩化ジルコニウムはジルコンサンドを苛性
ソーダと共にアルカリ溶融し、溶融物を水洗して珪酸ソ
ーダを溶解分離したジルコン酸ナトリウムを塩酸で分解
した後、不溶解物を分離除去した溶液を濃縮してオキシ
塩化ジルコニウムの結晶を析出させて製造されている。Normally, zirconium oxychloride is produced by melting zircon sand in an alkali together with caustic soda, washing the melt with water, dissolving and separating sodium zirconate with hydrochloric acid, and then concentrating the solution after separating and removing insoluble matter. It is manufactured by precipitating zirconium chloride crystals.
また、オキシ塩化ジルコニウム水溶液は四塩化ジルコニ
ウムを水で加水分解させるか、あるいは炭酸ジルコニウ
ムを塩酸に溶解させる等の方法で製造されている。Further, an aqueous zirconium oxychloride solution is produced by a method such as hydrolyzing zirconium tetrachloride with water or dissolving zirconium carbonate in hydrochloric acid.
〔発明が解決しようとする課題]
上述のような製法において、苛性ソーダ溶解法によって
得られるオキシ塩化ジルコニウムは通常多量の不純物を
含有し、再結晶の繰り返しにより不純物を除去しなけれ
ば、ファインセラミックス用あるいはその他の高純度ジ
ルコニア化合物の製造用原料としては使用できず、また
高純度のオキシ塩化ジルコニアを得るには多大の費用を
必要とする。[Problems to be Solved by the Invention] In the production method described above, zirconium oxychloride obtained by the caustic soda dissolution method usually contains a large amount of impurities, and unless the impurities are removed by repeated recrystallization, it cannot be used for fine ceramics or It cannot be used as a raw material for producing other high-purity zirconia compounds, and a large amount of cost is required to obtain high-purity zirconia oxychloride.
本発明は、上記のような従来技術の欠点を克服し、通常
の工業的操作によりファインセラミックスを初め各種の
ジルコニウム化合物製造用原料としての不純物含有量の
少ないオキシ塩化ジルコニウムを工業的に有利に製造す
る方法を提供することを特徴とする特に、従来技術では
困難とされているオキシ塩化ジルコニウム中のSi、T
i、Ae、Fe等の不純物含有量をそれぞれ100 p
111以下まで低下させた高純度オキシ塩化ジルコニウ
ムの製造方法を提供することを目的とする。The present invention overcomes the drawbacks of the prior art as described above, and enables industrially advantageous production of zirconium oxychloride with low impurity content as a raw material for producing fine ceramics and various other zirconium compounds through normal industrial operations. In particular, it is characterized by providing a method for preparing Si, T in zirconium oxychloride, which has been difficult with conventional techniques.
The content of impurities such as i, Ae, and Fe is 100 p each.
It is an object of the present invention to provide a method for producing high-purity zirconium oxychloride in which the purity is reduced to 111 or less.
[課題を解決するための手段及び作用]本発明者らは、
従来法の欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ジル
コンサンドに石灰等のカルシウム源を混合し、電融急冷
して得られるジルコニウム含有生成物を塩酸で浸出し、
珪酸カルシウムを主体とする可溶性物質を分離したジル
コン酸カルシウムを主体とする不溶物を更に塩酸で溶出
し、不溶物を分離除去して得られたジルコニウム含有溶
出液に塩化カルシウムを添加し、オキシ塩化ジルコニウ
ム結晶を析出させ、これを回収することにより不純物含
有量の少ない高純度のオキシ塩化ジルコニウムが得られ
ることを見出し、本発明を完成した。[Means and effects for solving the problem] The present inventors
As a result of intensive research to solve the drawbacks of conventional methods, we mixed zircon sand with a calcium source such as lime, quenched it by electrolysis, and leached the resulting zirconium-containing product with hydrochloric acid.
The soluble substances mainly composed of calcium silicate were separated, and the insoluble substances mainly composed of calcium zirconate were further eluted with hydrochloric acid, and the insoluble substances were separated and removed. Calcium chloride was added to the obtained zirconium-containing eluate, and oxychloride was added. The present invention was completed based on the discovery that highly pure zirconium oxychloride with low impurity content can be obtained by precipitating zirconium crystals and recovering them.
即ち、本発明は
(a)ジルコンサンドとCaO含有原料との原料混合物
を加熱溶融した後、急冷して酸可溶性溶融生成物を得る
溶融生成工程。That is, the present invention includes (a) a melt production step in which a raw material mixture of zircon sand and a CaO-containing raw material is heated and melted, and then rapidly cooled to obtain an acid-soluble molten product.
(b)該酸可溶性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触さ
せて珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離するジルコニ
ウム分の濃縮工程、
(c)該ジルコニウム分を濃塩酸と接触溶解し、不溶分
を分離してジルコニウム浸出液を回収する浸出工程、及
び
(d)該ジルコニウム浸出液に塩化カルシウムを添加し
てオキシ塩化ジルコニウムの結晶を析出せしめて、得ら
れた結晶を分離回収する晶析分離工程、からなることを
特徴とするオキシ塩化ジルコニウムの製造方法である。(b) a step of concentrating the zirconium component by contacting the acid-soluble molten product with a dilute aqueous hydrochloric acid solution to selectively elute and separate the calcium silicate component; (c) contacting and dissolving the zirconium component with concentrated hydrochloric acid to remove the insoluble component; (d) a crystallization separation step of adding calcium chloride to the zirconium leachate to precipitate zirconium oxychloride crystals and separating and recovering the obtained crystals; This is a method for producing zirconium oxychloride.
以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明に係るオキシ塩化ジルコニウムの製造方法は、ま
ず、溶融生成工程において、出発原料のジルコンサンド
とCaO含有原料との原料混合物を加熱溶融した後、急
冷して溶融生成物を得る。In the method for producing zirconium oxychloride according to the present invention, first, in the melt generation step, a raw material mixture of zircon sand as a starting material and a CaO-containing raw material is heated and melted, and then rapidly cooled to obtain a molten product.
本発明において使用される原料のジルコンサンドは、市
販品をそのまま使用することができるが、必要に応じて
粉砕操作を加えても良い。As the raw material zircon sand used in the present invention, a commercially available product can be used as it is, but a pulverization operation may be added if necessary.
また、CaO含有原料としては、生石灰、消石灰、各種
の炭酸カルシウムなどが使用でき、必要に応じて粗砕5
あるいは造粒して使用することができる。In addition, quicklime, slaked lime, various types of calcium carbonate, etc. can be used as CaO-containing raw materials, and if necessary, coarsely crushed
Alternatively, it can be used after being granulated.
本発明において、ジルコンサンドとCaO含有原料との
混合割合は重要であり、溶融生成物の組成を考慮して定
める必要がある。本発明では、Z「0.とCILOのモ
ル比が一定の値になるように原料を混合し、次いで溶融
急冷する。この場合の溶融生成物内の反応は、基本的に
は下記の式〈1)に示す反応に従うものと考えられる。In the present invention, the mixing ratio of zircon sand and CaO-containing raw material is important and needs to be determined in consideration of the composition of the molten product. In the present invention, the raw materials are mixed so that the molar ratio of Z'0. It is thought that this reaction follows the reaction shown in 1).
Zr5iO<+3CaO−+CaZr0a+2CaO−
Si02・・・(1)上記の式(1)に示されるように
、ジルコンサンドと生石灰の割合はZr021モルに対
してCaO3モルであるが、実際の反応においては原料
に含有されている不純物、原料混合の多少の不均一性等
があるので、Zrozlモルに対してCaOを2.5モ
ル以上、好ましくは2.8〜4モルが望ましい。Zr5iO<+3CaO−+CaZr0a+2CaO−
Si02... (1) As shown in the above formula (1), the ratio of zircon sand and quicklime is 3 moles of CaO to 1 mole of Zr0, but in the actual reaction, impurities contained in the raw materials, Since there is some non-uniformity in the raw material mixture, it is desirable that the amount of CaO is 2.5 moles or more, preferably 2.8 to 4 moles, per mole of Zrozl.
次いで、原料混合物を1500〜2600℃、好ましく
は1700〜2400℃に加熱溶融した後、溶融生成物
を水砕等により急冷する。この操作は、通常、タップ口
を備えたアーク炉を使用し、溶融生成物はタップ口より
流出し、これに高圧水流を吹き付けて水砕急冷する。水
砕急冷することにより、溶融生成物中のジルコニア成分
を酸可溶性にすることができ、急冷アモルファス化また
は酸可溶性ジルコン酸カルシウム((:aZr○、)を
得ることができる。Next, the raw material mixture is heated and melted at 1500 to 2600°C, preferably 1700 to 2400°C, and then the molten product is rapidly cooled by pulverization or the like. This operation usually uses an arc furnace equipped with a tap, through which the molten product flows out and is quenched by water pulverization by being blown with a high-pressure water stream. By quenching by water pulverization, the zirconia component in the molten product can be rendered acid-soluble, and quenched amorphous or acid-soluble calcium zirconate ((:aZr○) can be obtained.
本発明者らの研究によれば、ジルコンサンドと生石灰を
使用してZr021モルに対してCaOを2.5モル以
上、例えば3モル混合して溶融し、溶融生成物を水砕し
て急冷した場合は、X線回折分析ではCaZr0z(J
CPDSカード 35−790.1985年)のX線回
折ピークのみが現れ、2CaO・Sin、は非晶質化し
ている。これに対して溶融生成物を徐々に冷却した場合
は、CaZr0zのX&11回折ピークの他に、0.8
5Zr02・0.15CaO(JCPDSカード 26
−341.1976年)またはZrO□(JCPDSカ
ード 17−923.1987年)類似のX線回折ピー
クが出現する。According to the research conducted by the present inventors, zircon sand and quicklime were used to melt a mixture of 2.5 mol or more, for example 3 mol, of CaO per 21 mol of Zr0, and the molten product was pulverized and rapidly cooled. In the case, X-ray diffraction analysis shows CaZr0z(J
Only the X-ray diffraction peak of CPDS card 35-790.1985) appears, and 2CaO.Sin is amorphous. On the other hand, when the molten product is gradually cooled, in addition to the X & 11 diffraction peaks of CaZr0z, 0.8
5Zr02・0.15CaO (JCPDS card 26
-341.1976) or ZrO□ (JCPDS Card 17-923.1987) similar X-ray diffraction peaks appear.
他方、Z r O21モルに対してCaOを2.5モル
未満混合して溶融し、溶融生成物を水砕して急冷した場
合には、CaZrO3の他に0.85ZrO,・0.1
5CaO1あるいはZrO2類似のピークが出現する。On the other hand, when less than 2.5 mol of CaO is mixed and melted with respect to 1 mol of ZrO2, and the molten product is pulverized and rapidly cooled, in addition to CaZrO3, 0.85ZrO, 0.1
A peak similar to 5CaO1 or ZrO2 appears.
また、Zrozlモルに対してCm02モルを混合して
溶融した場合、溶融生成物の急冷品には、もはやCaZ
rfLのX線回折ピークは出現せず、0.852rL・
0.15CaOまたは7.r02類似のピークのみとな
る。Furthermore, when mol of Cm02 is mixed with mol of Zrozl and melted, the quenched product no longer contains CaZ.
The X-ray diffraction peak of rfL did not appear, and the peak was 0.852 rL・
0.15CaO or 7. There are only r02-like peaks.
ここで0.85Zr02・0.15CaOとZrO2は
、はとんど類似のX線回折パターンを示しており、実際
はZrO2に対してCaOが0〜0.15モル固溶した
ものが生成していると推定される。Here, 0.85Zr02・0.15CaO and ZrO2 show almost similar X-ray diffraction patterns, and in reality, a solid solution of 0 to 0.15 moles of CaO in ZrO2 is produced. It is estimated to be.
更に、本発明者らは、各種溶融生成物について、その中
のジルコニア成分の塩酸に対する溶解(溶出)性につい
て検討した。その結果、X41回折分析でCaZrO3
のみが認められた溶融生成物は、2モル/l以上の塩酸
でほぼ100%ジルコニア成分が溶出することが判明し
た。これに対してX線回折分析でCarry)の他に0
.85ZrO,・0.15CaOまたはZrO2が認め
られた溶融生成物は、0.85ZrOz・0 、15C
aOまたはZ r O2のピーク強度が大きくなるにつ
れてジルコニア成分の溶出率が低下することが判明した
。そして溶融生成物中にCdr03の回折ピークが無<
、0.852r02・0.15CaOまたはZ r
Otの回折ピークのみの場合には2〜11モル/lの塩
酸に溶解した場合でもジルコニウム成分の溶出率は50
%以下であった。Furthermore, the present inventors investigated the solubility (elution) of the zirconia component in hydrochloric acid for various melted products. As a result, X41 diffraction analysis revealed that CaZrO3
It was found that almost 100% of the zirconia component was eluted in the molten product in which only 2 mol/l of hydrochloric acid was present. In contrast, X-ray diffraction analysis revealed that Carry) and 0
.. The melted product in which 85ZrO, .15CaO or ZrO2 was observed is 0.85ZrOz.0, 15C
It was found that the elution rate of the zirconia component decreased as the peak intensity of aO or Z r O2 increased. And there is no diffraction peak of Cdr03 in the melted product.
, 0.852r02・0.15CaO or Z r
In the case of only the Ot diffraction peak, the elution rate of the zirconium component is 50% even when dissolved in 2 to 11 mol/l of hydrochloric acid.
% or less.
以上の知見より、ジルコンサンドとCaO含有原料の混
合物を溶融して、溶融生成物中のジルコニア成分を酸可
溶性にするには、溶融生成物中がX線回折分析で非晶質
あるいはCaZr0i結晶相のみが得られる組成物にす
ることが重要であり、そのためにはCaOをZ r 0
2に対して2.5モル以上になるように添加混合し、且
つ溶融生成物を急冷して、0.852rOz−0,15
CaOまたはZrO2の生成を防ぐことが必要である。Based on the above knowledge, in order to melt a mixture of zircon sand and a CaO-containing raw material and make the zirconia component in the molten product acid-soluble, it is necessary to make the zirconia component in the molten product acid-soluble by X-ray diffraction analysis. It is important to create a composition that yields only Z r 0
2 to 2.5 mol or more, and the molten product was rapidly cooled to 0.852rOz-0.15
It is necessary to prevent the formation of CaO or ZrO2.
このようにして得られた酸可溶性溶融生成物は粉砕して
粒度150μm以下、好ましくは100μm以下の粉末
に調整することが望ましい。The acid-soluble molten product thus obtained is desirably pulverized to a powder having a particle size of 150 μm or less, preferably 100 μm or less.
粒度が150μ請を超える場合には、次工程の稀塩酸で
の溶出処理の際に、粒子表面にS i O2のコロイド
の凝集が生じて溶出速度及び分離性が悪くなる。If the particle size exceeds 150 μm, colloids of SiO2 will aggregate on the particle surface during the next step of elution treatment with dilute hydrochloric acid, resulting in poor elution rate and separation performance.
次に、ジルコニウム分の濃縮工程において、前記酸可溶
性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触させて生成した酸
可溶性溶融生成物スラリーからジルコン酸カルシウム分
と珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離する。稀塩酸水
溶液に酸可溶性溶融生成物を分散したスラリー中のH(
M濃度が2モル/l未満の条件下で溶出を行うことによ
り、酸可溶性溶融生成物中のカルシウム分やシリカ分を
できるだけ多く溶出することができる。その反応式は下
記の式(II)で示す通りである。Next, in the step of concentrating the zirconium component, the calcium zirconate component and the calcium silicate component are selectively eluted and separated from the acid-soluble molten product slurry produced by contacting the acid-soluble molten product with a dilute aqueous hydrochloric acid solution. H(
By performing the elution under conditions where the M concentration is less than 2 mol/l, as much calcium and silica as possible in the acid-soluble molten product can be eluted. The reaction formula is as shown in the following formula (II).
CaZr0z+2CaO・SiO□+4flCf−Ca
ZrOt+ 2CaCI2z+5iOz + 2112
0 ・・、<ff )具体的には、上記の式(n)に示
される反応式のHClの当量の1.0〜1.2倍の量を
使用し、水で希釈して2モル/l未満の濃度の塩酸水溶
液に調製した溶出を行い、溶出残渣のジルコン酸カルシ
ウム分を分離して回収する。CaZr0z+2CaO・SiO□+4flCf-Ca
ZrOt+ 2CaCI2z+5iOz+2112
0 . Elution is carried out using a hydrochloric acid aqueous solution having a concentration of less than 1 liter, and the calcium zirconate component of the elution residue is separated and recovered.
次いで、ジルコニウム分の浸出工程において、前記溶出
工程で得られたジルコン酸カルシウム分を濃塩酸と接触
溶解してジルコニウム浸出液を回収する。ジルコン酸カ
ルシウム分を濃塩酸水溶液に浸漬し、スラリー中のHC
l:a度が2モル/l以上の条件下で浸出を行い、ジル
コニウム分を浸出する。Next, in a zirconium leaching step, the calcium zirconate obtained in the leaching step is dissolved in contact with concentrated hydrochloric acid to recover a zirconium leaching solution. Calcium zirconate is immersed in concentrated hydrochloric acid solution to remove HC in the slurry.
L: Leaching is performed under conditions where the degree of a is 2 mol/l or more, and the zirconium content is leached out.
具体的には、前記前記工程の溶出残渣のジルコン酸カル
シウム分に下記の式(III)CaZrO> + 4H
CZ−Zr0CL +2H20+ CaCff1i ・
・・(III )で示される反応式のHClの当量の1
.0〜1.2倍の量を使用し、2モル/l以上の塩酸濃
度で浸出を行う。Specifically, the following formula (III) CaZrO> + 4H is added to the calcium zirconate content of the elution residue in the step.
CZ-Zr0CL +2H20+ CaCff1i ・
...1 equivalent of HCl in the reaction formula shown by (III)
.. Leaching is carried out using 0 to 1.2 times the amount and at a hydrochloric acid concentration of 2 mol/l or more.
また、上記の濃縮工程及び浸出工程のいずれの工程にお
いても、溶出液または浸出液中のスラリー濃度について
は特に限定はなく、所定の塩酸濃度が満たされていれば
よい。Furthermore, in both the concentration step and the leaching step, there is no particular limitation on the slurry concentration in the eluate or leachate, as long as it satisfies a predetermined hydrochloric acid concentration.
この場合の溶出または浸出については、特に限定はない
ものの、一般に加温した方が溶出または浸出速度は早い
ようであり、50〜100℃が好適である。Although there are no particular limitations on the elution or leaching in this case, it seems that the elution or leaching rate is generally faster when heated, and 50 to 100°C is preferable.
なお、前記酸可溶性溶融生成物を塩酸で浸出する場合、
2モル/l以上の塩酸で一段階で浸出することも可能で
あるが、この場合には浸出液中にジルコニウムと共にカ
ルシウムやシリカも浸出され、このうちシリカについて
は一旦浸出液中に溶存したものが加水分解により不溶性
のシリカ沈澱となり、その後の固液分離が非常に困難に
なる。In addition, when leaching the acid-soluble molten product with hydrochloric acid,
It is also possible to perform leaching in one step with 2 mol/l or more of hydrochloric acid, but in this case, calcium and silica are also leached together with zirconium into the leaching solution, and the silica that has been dissolved in the leaching solution is hydrated. Decomposition leads to insoluble silica precipitates, making subsequent solid-liquid separation extremely difficult.
従って、酸可溶性溶融生成物を塩酸で浸出する場合は、
本発明におけるように、予め2モル/l未満の塩酸で浸
出して溶融生成物中のカルシラノ、分やシリカ分をでき
るだけ多く溶出させ、次いで浸出残渣を2モル/r以上
の塩酸に溶解してジルコニウム分を浸出する二段階浸出
が工業的には有利な方法であり、本発明の特徴の1つで
ある。Therefore, when leaching an acid-soluble molten product with hydrochloric acid,
As in the present invention, leaching is carried out in advance with less than 2 mol/l of hydrochloric acid to elute as much of the calcyano, silica, and silica content in the molten product as possible, and then the leaching residue is dissolved in 2 mol/l or more of hydrochloric acid. The two-step leaching method for leaching the zirconium component is an industrially advantageous method and is one of the features of the present invention.
従って、係る二段階浸出はオキシ塩化ジルコニウム溶出
液から大部分の不th@物を除くために必要なことであ
る。Therefore, such a two-step leaching is necessary to remove most of the non-th@ materials from the zirconium oxychloride eluate.
本発明方法では、次に、このようにして得られたジルコ
ニウム浸出液に塩化カルシウムを添加してオキシ塩化ジ
ルコニウム結晶を析出分離させる。In the method of the present invention, calcium chloride is then added to the zirconium leachate thus obtained to precipitate and separate zirconium oxychloride crystals.
本発明者らが測定した結果によると、オキシ塩化ジルコ
ニウムの溶解度と塩化カルシウムの濃度の関係は図に示
す曲線で表される1図によると、ジルコニウムの飽和濃
度は塩化カルシウム濃度の増加と共に低い値を示し、固
相としては図に示される溶解度曲線領域ではZr0Cf
fiz・8H20のみが平衡状態で存在する。また、塩
酸濃度が高くなると、同じ塩化カルシウム濃度でもジル
コニウムの溶解度は小さくなる6以上のように、本発明
方法で得られるジルコニウム浸出液に塩化カルシウムを
添加し、ジルコニウムをオキシ塩化ジルコニウムとして
回収することが可能であることが分かる9例えば、ジル
コニウム浸出液に塩化カルシウムをCaCbとして32
09/lとなるまで添加すると、1−(C1濃度か2モ
ル/lの場合大部分のジルコニウム、はオキシ塩化ジル
コニウム結晶として析出し、溶存ジルコニウムはZ r
o 210 g/ /(23℃)以下になり、効率よく
ジルコニウムを回収することができる。また、オキシ塩
化ジルコニウム結晶を分離した母液は塩酸濃度も比較的
低く、廃液を処分する上で有利である。According to the measurement results carried out by the present inventors, the relationship between the solubility of zirconium oxychloride and the concentration of calcium chloride is expressed by the curve shown in Figure 1. According to Figure 1, the saturation concentration of zirconium decreases as the concentration of calcium chloride increases. The solid phase is Zr0Cf in the solubility curve region shown in the figure.
Only fiz·8H20 exists in equilibrium. Furthermore, as the concentration of hydrochloric acid increases, the solubility of zirconium decreases even with the same concentration of calcium chloride.6 As mentioned above, it is possible to add calcium chloride to the zirconium leachate obtained by the method of the present invention and recover zirconium as zirconium oxychloride. For example, adding calcium chloride to the zirconium leachate as CaCb32
09/l, most of the zirconium precipitates as zirconium oxychloride crystals when the 1-(C1 concentration is 2 mol/l), and the dissolved zirconium becomes Z r
o 210 g//(23°C) or less, and zirconium can be efficiently recovered. Furthermore, the mother liquor from which the zirconium oxychloride crystals have been separated has a relatively low concentration of hydrochloric acid, which is advantageous in terms of waste liquid disposal.
し実 施 例]
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する
が、本発明の方法はこれらに限定されるものではない。EXAMPLES] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the method of the present invention is not limited thereto.
実施例I
Z r O2とCaOのモル比が1=3になるように、
ジルコンサンドと生石灰を秤量し、均一に混合した後、
電炉で溶融した。このときの溶融物の加熱溶融温度は2
300℃であった0次に、溶融物に水流をあてて急冷し
、乾燥粉砕して溶融生成物を得た。この溶融生成物を分
析した結果、Zr0z34.8%、Ca047.7%、
S i O216−9% ノ組成を有し、粒度は篩によ
り150μ饋以下であった。また、X線回折分析ではC
aZrOsの回折ピークのみが同定された。Example I Z r The molar ratio of O2 and CaO is 1=3.
After weighing the zircon sand and quicklime and mixing them uniformly,
Melted in an electric furnace. The heating melting temperature of the molten material at this time is 2
The temperature was 300° C., and then the melt was quenched with a water stream, dried and ground to obtain a molten product. As a result of analyzing this melted product, Zr0z34.8%, Ca047.7%,
It had a composition of 16-9% SiO2, and the particle size was 150 μm or less when sieved. In addition, in X-ray diffraction analysis, C
Only the aZrOs diffraction peak was identified.
次に、101ガラス製ビーカーに水7.51.35%塩
酸750gを入れ、撹拌しながら溶融生成物粉砕品45
0gを加えて加温し、25℃で2時間保持した1次いで
、このスラリーをP別し、得られた浸出残渣を水で21
ビーカーに洗い出し、35%塩酸4502を加えて全量
を11にしたのち撹拌しながら加熱し、90℃で2時間
保持した。Next, add 750 g of 7.51.35% water and hydrochloric acid to a 101 glass beaker, and while stirring, 45 g of the pulverized molten product.
0 g was added and heated and held at 25°C for 2 hours. Next, this slurry was separated from P, and the obtained leaching residue was diluted with water for 2 hours.
The mixture was washed out into a beaker, and 35% hydrochloric acid 4502 was added to bring the total volume to 11. The mixture was heated with stirring and kept at 90°C for 2 hours.
次いで、このスラリーをヂ別し、濾過ケーキを洗浄して
ジルコニウム含有浸出液11を得た。浸出液中にはFe
、 AI!、T1、S;等の不純物が含まれており、定
量した結果、Z r O2に対する酸化物換算でAi!
20*0.60%、F’ezO3o 、07%、S I
o 20 、33%、T i O20゜34%であった
。Next, this slurry was separated and the filter cake was washed to obtain a zirconium-containing leachate 11. Fe in the leachate
, AI! , T1, S;, etc., and as a result of quantitative analysis, Ai! in terms of oxide relative to Z r O2!
20*0.60%, F'ezO3o, 07%, S I
o20, 33%, and TiO20, 34%.
次いで、この浸出液11に40%CaCl2溶液600
gを添加し、オキシ塩化ジルコニウムの結晶を析出させ
た。この結晶をブフナーで濾過し。Next, 600% of a 40% CaCl2 solution was added to this leachate 11.
g was added to precipitate zirconium oxychloride crystals. Filter the crystals through a Buchner filter.
オキシ塩化ジルコニウム330gを得た。この結晶を分
析したところ、不純物含有量はS + 02 ニア 5
p’pm、Ti0z: 80ppm、AIto>: 8
5ppm、Fe20t: 30pl)Illであり、高
純度なオキシ塩化ジルコニウムであることが判った。330 g of zirconium oxychloride was obtained. When this crystal was analyzed, the impurity content was S + 02 near 5
p'pm, Ti0z: 80ppm, AIto>: 8
5 ppm, Fe20t: 30 pl) Ill, and it was found to be highly pure zirconium oxychloride.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明のオキシ塩化ジルコニウム
の製造方法は、不純物を含有する原料のジルコンサンド
より通常の工業的操作により、高純度のオキシ塩化ジル
コニウムを工業的に安価に提供することができる優れた
効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, the method for producing zirconium oxychloride of the present invention enables industrially and inexpensively producing high-purity zirconium oxychloride from zircon sand, which is a raw material containing impurities, through normal industrial operations. There are excellent effects that can be provided.
本発明の方法により製造された高純度のオキシ塩化ジル
コニウムはジルコニア製造原料を始めとして各種の用途
に利用することができ、極めて有利なものである。The highly purified zirconium oxychloride produced by the method of the present invention can be used for various purposes including as a raw material for producing zirconia, and is extremely advantageous.
図はオキシ塩化ジルコニウムの溶解度と塩化カルシウム
の濃度の関係を示すグラフである。
特許出願人 日本化学工業株式会社The figure is a graph showing the relationship between the solubility of zirconium oxychloride and the concentration of calcium chloride. Patent applicant Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Claims (1)
合物を加熱溶融した後、急冷して酸可溶性溶融生成物を
得る溶融生成工程、 (b)該酸可溶性溶融生成物と稀塩酸水溶液とを接触さ
せて珪酸カルシウム分を選択的に溶出分離するジルコニ
ウム分の濃縮工程、 (c)該ジルコニウム分を濃塩酸と接触溶解し、不溶分
を分離してジルコニウム浸出液を回収する浸出工程、及
び (d)該ジルコニウム浸出液に塩化カルシウムを添加し
てオキシ塩化ジルコニウムの結晶を析出せしめて、得ら
れた結晶を分離回収する晶析分離工程、からなることを
特徴とするオキシ塩化ジルコニウムの製造方法。 2、原料混合物はモル比CaO/ZrO_2が2.5以
上の範囲に配合した混合物である請求項1記載のオキシ
塩化ジルコニウムの製造方法。 3、酸可溶性溶融生成物はX線回折上非晶質またはCa
ZrO_3結晶相のみが認められるものである請求項1
記載のオキシ塩化ジルコニウムの製造方法。 4、酸可溶性溶融生成物は粒度150μm以下の粉末で
ある請求項1または3記載のオキシ塩化ジルコニウムの
製造方法。 5、ジルコニウム分の濃縮工程はスラリー中のHCl濃
度が2モル/l未満で行われる請求項1記載のオキシ塩
化ジルコニウムの製造方法。 6、ジルコニウム浸出工程はスラリー中の HCl濃度が2モル/l以上で行われる請求項1記載の
オキシ塩化ジルコニウムの製造方法。[Claims] 1. (a) A melt generation step of heating and melting a raw material mixture of zircon sand and a CaO-containing raw material and then rapidly cooling it to obtain an acid-soluble melted product; (b) the acid-soluble melted product. and a dilute aqueous hydrochloric acid solution to selectively elute and separate the calcium silicate component; (c) contact and dissolve the zirconium component with concentrated hydrochloric acid, separate the insoluble component, and recover the zirconium leachate; A zirconium oxychloride characterized by comprising a leaching step, and (d) a crystallization separation step of adding calcium chloride to the zirconium leachate to precipitate zirconium oxychloride crystals and separating and recovering the obtained crystals. manufacturing method. 2. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the raw material mixture is a mixture in which the molar ratio CaO/ZrO_2 is in a range of 2.5 or more. 3. The acid-soluble melt product is amorphous or Ca
Claim 1 in which only ZrO_3 crystal phase is recognized.
The method for producing zirconium oxychloride as described. 4. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1 or 3, wherein the acid-soluble molten product is a powder with a particle size of 150 μm or less. 5. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the step of concentrating the zirconium component is carried out at a HCl concentration of less than 2 mol/l in the slurry. 6. The method for producing zirconium oxychloride according to claim 1, wherein the zirconium leaching step is carried out at a HCl concentration of 2 mol/l or more in the slurry.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9999689A JPH02279504A (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | Production of zirconium oxychloride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9999689A JPH02279504A (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | Production of zirconium oxychloride |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279504A true JPH02279504A (en) | 1990-11-15 |
Family
ID=14262238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9999689A Pending JPH02279504A (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | Production of zirconium oxychloride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02279504A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008143733A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Asahi Glass Co Ltd | Method for producing zirconia fine particles |
| CN110713193A (en) * | 2019-11-18 | 2020-01-21 | 中国科学院过程工程研究所 | A method for recovering zirconium resources from waste silicon slag discharged from zirconium oxychloride production |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP9999689A patent/JPH02279504A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2008143733A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Asahi Glass Co Ltd | Method for producing zirconia fine particles |
| CN110713193A (en) * | 2019-11-18 | 2020-01-21 | 中国科学院过程工程研究所 | A method for recovering zirconium resources from waste silicon slag discharged from zirconium oxychloride production |
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