Способ получения основного сульфатациРКОНия Советский патент 1981 года по МПК G01G25/06 

Изобретение относится к технологии получения соединений дикрония, а именно сернокислых соединений, и может быть использовано на предприятиях дветной металлургии. Известен способ выделения основного сульфата циркония из раствора тетрахлорида циркония, содержащего примеси хлоридов щелочны металлов, железа и алюминия, заключающийся в том, что в разбавленный раствор вводят сульфат-ион в виде серной кислоты, нейтрализуют раствор аммиаком до рН 1,5 и нагревают его в течение часа при температуре 95° С 11 и 2. Недостаток этого способа - большой расход реагентов на нейтрализадию растворсю перед гидролизом и значительный объем сточных вод.. Известен способ получения основного сульфата циркония, включающий растворение тетрахлорида циркония в воде, введение в образующийся раствор сульфат-иона в виде серной кислоты из расчета 0,2-1 моль на 1 моль HrOj разбавление раствора водой до концентрации 1,5% ZrOj , нагревание до,75-100 С и отделение образующегося осадка основного сульфата циркония 3. Недостаток данного способа - высокая остаточная кислотность растворов, подаваемых на выделение основного сульфата циркония, что ведет к потерям циркония и хлор-иона, содержащихся в маточном растворе. Цель изобретения - снижение остаточного содержания циркония и хлор-и она в маточном растворе. Цель достигается тем, что обработку тетрахлорида циркония водой (весовое отношение 2rCl4:H20 l-l,8-2,3), проводят в кипящем солянокислом растворе циркония, содержащем 30-35 вес.% .jZrOj и имеющим атомное соотношение Cl:Zr (2-2,2) :1. Это позволяет повысит извлечение циркония в основной сульфат, сократить отходы производства, утилизировать соляную кислоту и организовать непрерывный процесс растворения ZrCI 4 Указанные параметры диктуются следующими условиями процесса. 37 Увеличение концентрации ZrOj и НС1 выш указанных пределов приводит к кристаллизаци растворов. При концентрации ZrOj ниже указа ных пределов хлористый водород выделяется в газовую фазу с меньшей концентрацией, что ведет к увеличению атомного соотношения Cl:Zr и падению стабильности состава раствора. Увеличение в питающем растворе весового отношения H2O:ZrC1 в растворе и снижает концентрацию хлористого водорода в кшщейсате. Процесс проводят следующим образом. Тетрахлорид даркония воду в заданном соотношении загружают в емкость с кипящим (Т-105-115 С) раствором ZrO, содержащим 30-35% ZrO2 с атомным соотношением Cl:Zr 2-2,2:1, конденсируют в холодильниках и отбирают в виде соляной кислоты азеотропного состава. Раствор того же состава из емкости непрерывно подают на стадию получения основного сульфата циркония. Пример 1. 200 г восьмиводной хлорокиси циркония (ZrOCIj.SHjO) раствЬряют в 45 г 8,5%-ного раствора соляной кислоты при нагревании в реакторе, снабженном холодильником парогазовой смеси, и получают: 243 г раствора, содержащего 29,5% ZrO2 с атомным соотношением Cl:Zr 2,18 Я. По достижерши температуры кипения раствора в реак тор со скорость 2 г/мин дозируют Тетрахлорид циркония и воду в весовом отношении H20:ZrC 2:l. Образующуюся в процессе , кипения паровую фазу конденсируют в холодильнике, конденсат собирают в приемную емкость. После 3-х часов работы израсходуют 360 г ZrCI , 720 г воды и получают 830 г раствора, содержащего 30,6% ZrO2 с атомным соотношением Cl:Zr 2,00:1, и 503 г конденсата соляной кислоты, содержащего 20,5 вес.% НС1. Пример 2. 100г тетрахлорида Цирко ния растворяют в 400 мл воды, упаривают и получают 151 г раствора, содержащего 33,0 % Zr02 с атомным соотношением Cl:Zr 2,17:l. В кипящий раствор со скоростью 2,5 г/мин дозируют Тетрахлорид циркония и воду в весовом соотношении H20:ZrC1 1,9:1, образую щуюся в процессе кипения паровую фазу конденсируют и,отбирают в приемную емкость. После двух часов работы израсходуют 300 г ZrCI, 592 г воды и получают 620 г раствсфа состава, содержащего 32,3% ZrOj с,атомным соотношением Cl:Zr 2,17:l, и 387 г соляной кислоты, содержащей 21,4% НС1. П рИ м е р 3. 200 г раствора, полученного в примере 2, содержащего 32,3% ZrO2 с атомным соотнощением Cl:Zr 2,17:l , доводят до кипения и в течение 1,5 ч равномерно загружают 250 г ZrCb и 560 г воды (весовое соотнощение H20:ZrC1 2,24). Получают 648 г раствора состава 29,2% ZrO с атомным соотношением Cl;Zr 2,15:l и 355 г конденсата соляной кислоты, содержащей 19,8% НС1. Пример 4. 200 г раствора, полученного в примере 2, содержащего 32,3% ZrO2 с атомным отношением Cl:Zr 2,17:l, смешивают с 1200 г воды и добавляют 60 г 92%-ной серной кислоты. Полученную смесь разбавляют водой до концентрации ZrOj в пульпе 1,5% (такой же, как по известному способу), нагревают до температуры 95-100° С. В результате гидролиза образуется и выпадает в осадок основной сульфат циркония. После охлаждения и фильтрации получено 260 г основного сульфата циркония и 4100 г раствора с концентрацией НС1 - 12 г/л (20-22 г/л НС1 по известному способу) и Zr02 - 0,35 г/л (0,70,92 г/л по известному способу). При этом степень извлечения ZrO2 повышается по сравнению с известным способом на 4,3%. Из приведенных примеров видно, что получение основного сульфата циркония из растворов, содержащих 30-35% ZrO2 с атомным отношением Cl:Zr 2-2,2:1, позволяет повысить на j 4,5% степень извлечения циркония за счет снижения остаточной концентрации НС1 и циркония в маточном растворе, при этом сокращается потери хлор-иона за счет-утилизации соляной кислоты азеотропного состава, а также позволяет создать непрерывный процесс растворения ZrCI.. Формула изобретения Способ получения основного сульфата циркония, включающий растворение тетрахлорида циркония в воде, введение в образующийся раствор сульфат-иона, разбавление раствора водой, нагревание и отделение образующегося осадка основного сульфата циркония, отличающийся тем, что, с целью снижения остаточного содержания циркония и хлор-иона в маточном растворе, растворение тетрахлорида циркония осуществляют путем смешения тетрахлорида циркония и воды в весовом соотношении ZrCl4:H2 ,8-2,3 с кипящим солянокислым раствором циркония, содержащим 30-35 вес.% Zr02 и имеющим атомное соотношение С1 ,2; 1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Под ред. К.А.Большакова, М., 1976, т. 2, с. 321. 2.Патент США N 3057662, кл. 23-114, 10.02.62. 3.Патент США N 3672825, кл. 23-15, 23.05.72 (прототип).