氧氯化鋯製備工藝與應用（簡體書）

《稀有金屬冶金與材料工程叢書:氧氯化鋯制備工藝與應用》的目的就是擬在此前的基礎上進行歸納整理，充實相關內容，增強其系統性和深入性，并附上相關產品標準，使之獨立成冊，更便于閱讀和查詢，為今后的研發和生產提供一些借鑒和幫助。《稀有金屬冶金與材料工程叢書:氧氯化鋯制備工藝與應用》適合于鋯鉿生產和應用企業，包括陶瓷、化工、冶金、輕工等企業和研究單位的技術人員及大專院校冶金專業的師生使用。

1鋯英石
1.1概述
1.1.1鋯英石的性質
1.1.2鋯英石的礦床
1.1.3鋯英石的共生礦物
1.1.4鋯英石的特性
1.2鋯英石的主要礦物
1.3儲量和分布
1.3.1世界鋯資源的分布
1.3.2世界鋯資源
1.3.3中國的鋯資源分布和儲量
1.3.4具有開采價值的鋯礦物
1.4鋯精礦的生產
1.4.1概述
1.4.2鋯砂的采選
1.4.3主要設備
1.4.4鋯砂的分類規范
1.5鋯砂的產量和消費
1.5.1世界鋯砂的產量
1.5.2全球最大鋯砂生產企業簡介
1.5.3中國的鋯砂產量
1.5.4全球鋯砂的應用領域和結構
參考文獻
2堿燒結法制取氧氯化鋯
2.1概述
2.1.1堿燒結分解鋯英砂的方法比較
2.1.2我國氧氯化鋯生產的發展
2.1.3我國氧氯化鋯產業概況
2.2氧氯化鋯的性質和應用領域
2.2.1氧氯化鋯的性質
2.2.2氧氯化鋯的應用領域
2.3鋯英砂堿燒結法的工藝流程
2.3.1二酸二堿法的工藝流程
2.3.2氫氧化鈉或碳酸鈣、氧化鈣燒結分解鋯英砂制取氧氯化鋯的工藝流程
2.3.3一酸一堿法分解鋯英砂制取氧氯化鋯的工藝流程
2.4氫氧化鈉燒結分解鋯英砂
2.4.1鋯英砂的分解方法
2.4.2燒結的原料
2.4.3鋯英砂氫氧化鈉燒結分解的理論基礎
2.4.4影響鋯英砂堿燒結分解過程的因素
2.4.5鋯英砂中其他雜質成分在堿分解過程中的轉化行為
2.4.6鋯英砂堿分解的主要設備
2.4.7NaOH高溫燒結分解鋯英砂的主要操作條件
2.4.8鋯英砂分解過程的主要技術指標
2.4.9鋯英砂連續燒結的研究
2.5燒結料的水洗處理
2.5.1燒結料水洗處理的目的
2.5.2燒結料在水洗過程中的轉化行為
2.5.3燒結料水洗的條件研究
2.5.4水洗料的組成
2.5.5水洗過程的操作條件
2.5.6水洗工序的主要技術經濟指標
2.5.7水洗過程的環保及處理要點
2.6水洗料的處理
2.6.1處理水洗料的目的
2.6.2主要反應
2.6.3鹽酸用量的計算
2.6.4工藝操作條件和影響因素
2.6.5主要設備
2.6.6水洗主要技術指標
2.7轉型料的鹽酸分解和結晶
2.7.1鹽酸分解的基本原理
2.7.2鋯化合物在鹽酸介質中的形態
2.7.3鋯化合物中硅的轉化行為
2.7.4鋯化合物中其他雜質的轉化行為
2.7.5鹽酸分解的工藝條件和操作
2.7.6轉型料鹽酸分解、結晶過程的操作要點
2.7.7水溶、重結晶和硅渣洗滌的操作要點
2.7.8酸化、結晶過程的主要技術經濟指標
2.7.9鹽酸分解設備
2.7.10水洗轉型和洗渣工藝改進的研究
2.7.11氧氯化鋯生產中釷、鈾的走向、分布和回收
2.8氧氯化鋯生產中的“三廢”處理
2.8.1氧氯化鋯生產過程中產生的“三廢”及處理概況
2.8.2燒結產生的煙氣處理
2.8.3鹽酸分解、結晶、水溶的“三廢”處理
2.9生產氧氯化鋯的物料和能源消耗
2.9.1產品的質量指標和產品實例。
2.9.2高純氧氯化鋯的制備
2.10碳酸鈉高溫分解鋯英砂制備氧氯化鋯
2.10.1用碳酸鈉在高溫下分解鋯英砂的主要反應：
2.10.2主要工藝技術條件
2.11碳酸鈣、氧化鈣或氫氧化鈣高溫分解鋯英砂制取氧氯化鋯
2.11.1工藝流程
2.11.2碳酸鈣燒結的主要反應
2.11.3氧化鈣、氫氧化鈣燒結的主要反應
2.11.4工藝操作條件
2.11.5鈣燒結法的實踐
2.12碳氮化鋯堿熔法制取氧氯化鋯的研究
2.12.1工藝流程
2.12.2工藝技術條件研究
2.13近年來中國氧氯化鋯的產量、出口量和應用結構
2.13.1中國氧氯化鋯的應用結構
2.13.2近年來中國氧氯化鋯產量、再加工量和出口量
2.14研發前景
參考文獻
3氯化水解法制取氧氯化鋯
3.1概述
3.2含鋯物料氯化的基本原理
3.2.1氯化制取ZrCl4過程的熱力學
3.2.2氯化過程的動力學
3.3碳化氯化法制取ZrCl4
3.3.1鋯英砂碳化的理論基礎
3.3.2SiO2的平衡蒸汽壓
3.3.3ZrO2與SiO2的碳化反應
3.3.4ZrN的生成
3.3.5鋯英砂碳化的工藝流程
3.3.6鋯英砂碳化的主要設備
3.3.7鋯英砂碳化過程
3.3.8碳化鋯氯化制取ZrCl4
3.4流態化氯化法制取ZrCl4
3.4.1概述
3.4.2鋯英砂沸騰氯化制取ZrCl4
3.4.3電熔脫硅ZrO2制取ZrCl4
3.4.4碳化鋯沸騰氯化制取四氯化鋯
3.4.5由四氯化鋯制取氧氯化鋯
3.4.6工藝流程和工藝技術條件
3.4.7產品的質量檢測實例
3.5堿熔法和氯化法生產氧氯化鋯的有關討論
參考文獻
4由氧氯化鋯制取二氧化鋯
4.1概述
4.2用氧氯化鋯制取工業級和高純ZrO2
4.2.1原理
4.2.2工藝流程
4.2.3制取ZrO2的煅燒設備
4.2.4操作和影響煅燒的因素
4.2.5煅燒的主要技術經濟指標
參考文獻
5用氧氯化鋯制備其它鋯化學產品
5.1概述
5.2用氧氯化鋯制備碳酸鋯
5.2.1碳酸鋯的性質
5.2.2用氧氯化鋯制備碳酸鋯的工藝
5.2.3碳酸鋯形貌、質量和標準
5.2.4用氧氯化鋯制備碳酸鋯的主要設備和單位消耗
5.2.5碳酸鋯的應用及應用實例
5.3用氧氯化鋯制備硫酸鋯
5.3.1硫酸鋯的性質
5.3.2生產工藝流程
5.2.3硫酸鋯的應用
5.4用氧氯化鋯制備硝酸鋯
5.4.1硝酸鋯的性質
5.4.2制備工藝
5.4.3制備硝酸鋯的技術要點
5.4.4硝酸鋯的用途
5.5用氧氯化鋯制備陶瓷色釉料
參考文獻
6硅渣和含堿廢水的處理
6.1概述
6.2硅渣的處理和利用
6.2.1硅渣的性質
6.2.2用硅渣制取白炭黑
6.2.3硅渣的其它處理方法
6.3含堿廢液的處理
6.3.1用廢堿液制取五水偏硅酸鈉
6.3.2廢堿液的性狀
6.3.3工藝流程
6.4廢堿液的回收利用
6.4.1原理
6.4.2工藝流程
6.4.3技術要點和回收堿液的質量
6.4.4回收堿液返回使用效果
參考文獻
附錄
附錄1工業八水合二氯氧化鋯（氯氧化鋯）HG／T2772—2004
附錄2二氧化鋯HG／T2773—2004
附錄3工業碳酸鋯HG／T3785—2005
附錄4工業硫酸鋯HG／T3786—2005
附錄5低比表面積高燒結活性氧化鋯粉體JC／T995—2006
附錄6陶瓷色料用電熔氧化鋯JC／T1047—2007
附錄7電子陶瓷用二氧化鋯材料SJ／T11136—1997
附錄8鋯英石精礦YB834—87

2.4.9鋯英砂連續燒結的研究
由于生產中鋯英砂堿熔為間歇式操作，熱能浪費大、操作條件差，國內外曾對鋯英砂連續燒結工藝進行了研究。文獻[18]報道了一種用回轉窯燒結的方法和設備。此法用回轉窯設備間接加熱，可以把低溫拌料和高溫燒結結合在一起。操作要點是先把鋯英砂加進回轉窯的熱端，NaOH在與回轉窯連接的堿熔鍋中先行熔化，通過管道及與其連接的噴射器噴入轉動的回轉窯中的粉狀鋯英砂表面，窯內裝有一鋼制攪拌器，用來攪拌推向后端的物料，使其反應完全。試驗用的回轉窯為φ178mm×L3600mm。可連續進行加料和燒結反應。這是一項有前途的研究，國內的北京有色金屬研究總院、浙江鋯谷科技有限公司和河南佰利聯公司等都先后開展了這一研究。但由于材質高溫腐蝕和熔融NaOH噴射裝置和回轉窯結構復雜，尚未用于工業生產。
2.5燒結料的水洗處理
2.5.1燒結料水洗處理的目的
ZrSiO4經過高溫NaOH燒結反應后，形成了不溶于水的鋯酸鈉和可溶于水的可溶性硅酸鈉，Si主要是以Na2SiO4和Na4SiO4形態存在，兩者都溶于水，同時由于燒結時NaOH過量，因此，可經過水洗在浸出前使鋯硅分離，并在漂洗時除去反應殘留在燒結料中的鈉和水溶性雜質。
2.5.2燒結料在水洗過程中的轉化行為
如前所述，燒結料大體上可分為5類，其中能溶于水的有Na2SiO4、Na4SiO4、Na3PO4和過量的NaOH。部分NaAlO2也能溶于水，其他組分難溶于水。但一些物料經水浸后會產生轉化和水解作用，這種轉化或水解是隨著溶液中堿度變化而發生的：
2NaFeO2+H2O＝Fe2O3+2NaOH（化合物性質決定）
Na2ZrO3+2H2O=ZrO（OH）2↓+2NaOH（水解傾向大）
Na2SiO3+2H2O=H2SiO3↓+2NaOH（水解傾向小）
在生產過程中，不希望物料在水洗時發生水解反應，而產生水解原因是由于溶液中堿度下降，亞鐵酸鈉水解是由其在水溶液中的不穩定性決定的，當溶液中的堿度低于0.25mol／L時，即發生水解，水解之后形成的含Zr顆粒很細，帶有膠狀粒子的ZrO（OH）2是一種懸浮物，它細小疏松，難以沉淀和過濾。
H2SiO3也是膠狀聚合體，會給過濾帶來很大困難，不利于鋯和硅的分離，使鋯的回收率降低。為了防止水解，在水洗過程中應保持溶液的堿度在0.4mol／L。