Способ получения двуокиси циркония

(51)5 С 01 6 2 ЕНИЯ ий чиед,СИ бу полстоты и ромыш- ческого уокиси включаркония ри ксмагенты о, Полния поетоном.ей при еявляе кой с ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательсинститут химических реактивов и особостых химических веществ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИЦИРКОНИЯ(57) Изобретение относится к способу иучения двуокиси циркония и позволяет Изобретение относится к спасоучения двуокиси циркония особой чинаходит применение в химической пленности высокопрозрачного оптистекла,Известен способ получения дциркония высокой степени чистоты,ющий высаливание хлорокиси. цисмесью ацетона и соляной кислоты инатной температуре, Высаливающиепо известному способу вводят быстученные кристаллы хлорокиси циркосле отфильтровывания промывают ацКоэффициенты очистки от примесэтом составляют 5-150,Недостатком этого способавозможность достижения высоочистки конечного продукта. высить чистоту и выход конечного продукта и интенсифицировать процесс. К раствору хлорокиси циркония, нагретому до 55 - 70 С, приливают 34%-ную соляную кислоту со скоростью 0,62 - 0,89 моль НС 1/моль 2 гОС 2 8 Н 20 в 1 ч и массовом соотношении компонентов 2 гОС 12 8 Н 20:Н 20:НС 1, равном 1:0,8 - 1,0:0,9-1,1. Образовавшиеся кристаллы хлорокиси циркония фильтруют и прокаливают. Получают двуокись циркония, содержащую менее 7 10 мас.% примесей железа, марганца и хрома, с выходом 90%. Осуществление изобретения позволяет более чем на порядок повысить чистоту конечного продукта, на 10% увеличить его выход, а также сократить длительность процесса за счет уменьшения времени высаливания с 20 до 3 - 5 ч. 1 табл., 1 ил,Наиболее близким к предлагаемому яв ляется способ получения двуокиси цирка- (гд ния, заключающийся в высаливании (Д хлорокиси циркония 25%-ной соляной кис- ( ) лотой при скорости подачи 0,18 - 0,22 моль р НС 1/моль 2 гОО 2 8 Н 20 в 1 ч и массовом со- р от но ше ни и 2 гО С 128 Н 20:Н 20:25%-ная НС 1=1:1,1-1,3;1.55-1,85. Максимальная очистка в указанном процессе происходит на три порядка,веаЪОднако известный способ характеризуется недостаточным качеством конечного продукта, длительностью процесса высаливания ( 20 часов) и высокими расходными нормами соляной кислоты. Целью изобретения является повы ие выхода и чистоты конечного продуувеличение выхода и интенсификация процесса,Поставленная цель достигается тем, чтовысаливание проводят при скорости подачи34 ф -ной соляной кислоты 0,62-0,89 мольНС 1/моль ЕгОСг 8 НгО в 1 ч и массовом соотношении компонентов ЕгОС 1 г 8 НгО:НгО;34 ный раствор НС 1, равном 1:0,8-1,0;0,9-1,1;процесс ведут при 55-70 С.При большей скорости подачи НС (1,03.моль НС 1/моль ЕгОСг 8 НгО в 1 ч) снижаетсястепень очистки оксихлорида циркония,При меньшей скорости подачи НС ведениепроцесса нецелесообразно из-за практически не меняющейся степени чистоты. Увеличение расхода соляной кислоты на однумассовую часть ЕгОСг 8 НгО более 1,1 снижает выход конечного продукта и степеньего очистки, что нецелесообразно с точкизрения экономии реагента, Уменьшениерасхода соляной кислоты от предложенногодиапазона снижает эффективность процесса. Концентрация водного раствораЕгОСг 8 НгО сверху ограничена растворимостью ЕгООг 8 НгО в воде, при 55-70 С -47,6-55,8 мас,соответственно, Уменьшение концентрации исходного раствораЕгОС 1 г 8 НгО приводит к снижению степениочистки.Уменьшению потерь оксихлорида циркония в процессе способствует промывкаего 27,9/-ной НС (318 г/л), в которой растворимость ЕгОСг 8 НгО минимальнаяНа чертеже приведена зависимость коэффициента очистки промытых и отжатыхкристаллов ЕгОСг 8 НгО в пересчете на двуокись циркония от времени высаливания.П р и м е р 1. Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 ОС, фильтруют и к полученному раствору добавляют в течение 3,83 ч34 О -ную НС 1 в количестве 4,3 кг со скоростью0,81 моль НС 1/моль ЕгОС 1 г 8 НгО в 1 ч присоотношении ЕгОС 1 г 8 НгО:НгО:растворНО = 1:1,0:1,03 (ЕгОС 1 г 8 НгО:НгО:25 ная НС 1=1:1,000:1,405), Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дваждыпромывают 27,9-ной (318 г/л) НС по 12 л,отжимают на центрифуге, а затем сушат ипрокаливают при 900 С.В результате получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. :Ее 7,0 10,; Мп 7,0 10;Сг 7,0 10 противисходного содержания Ее 1,0 10, Мп1.0 10; Сг 1,0 10 в пересчете на ЕгОг,Выход конечного продукта составляет90 Я,П р и м е р 2. Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55"С, фильтруют и к полученному раствору добавляют в течение 3,5 ч 34 -ную НС 1 в количестве 4,43 кг со скоростью 0,89 моль НС 1/моль ЕгОС 1 г 8 НгО в 1 ч при соотношении ЕгОСг 8 НгО:НгО: раствор Н С =1:1,00:1,03 (ЕгОС 1 г 8 НгО:НгО:25-ная НО= 1:1,000:1,405).Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 ф -ной (318г/л) НС 1 по 12 л, отжимают на центрифуге, а10 затем прокаливают при 900 С.В результате получают двуокись циркония с со 7 держанием примесей, мас.о :Ее 7,0 10, Мп 7,0 10, Сг 7,0 10 противисходного "одержания Ее 1,0 10 э, Мп 1,015 10 , Сг 1,0 10 э в пересчете на ЕгОрВыход конечного продукта составляет90 о .П р и м е,р 3, Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистил 20 лированной воды при 55 С, фильтруют и кполученному раствору добавляют в течение 3ч 34 о -ную НС 1 в количестве 4,43 кг со скоростью 1,03 моль НО/моль ЕгОС 1 г 8 НгО в 1 чпри соотношении ЕгОС 1 г.8 НгО:НгО:раствор25 Н С=1:1,00:1,03 ЕгОСг 8 НгО; НгО: растворНС 1= 1:.1,000:1,405). Полученные кристаллысразу отфильтровывают и промывают дважды 27,9 о -ной (318 г/л) НС 1 по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и30 прокаливают при 900 С.Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас. : Ге 7.510, Мп7,0 10, Сг 7,0 10 против исходного содержания Ее 1,0 10, Мп 1,010, Сг 1,010 в35 пересчете на СгОг,Выход конечного продукта составляет90/О,П р и м е р 4, Хлорокись циркония в. количестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистил 40 лированной воды при 55 С, фильтруют и кполучен ному раствору добавляют в течение 5ч 34 о -ную НО в количестве 4,43 кг со скоростью 0,62 моль НС 1/моль ЕгОС 1 г 8 НгО в 1 чпри соотношении ЕгОС 1 г 8 НгО:НгО:раствор45 НС 1=11,00:1,03 (ЕгОС 1 г 8 НгО;НгО;раствор НС 1=1:1,000:1,405). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дваждыпромывают 27,9 О -ной (318 г/л) НС 1 по 12 л,отжимают на центрифуге, а затем сушат и50 прокаливают при 900 С,В результате получают двуокись циркония с со 7 держанием примесей; мас.о :Ге 7,0 10, Мп 7,0 10, Сг 7,0 10 противисходного содержания Ге 1,0 10, Мп55 1,0.10, Сг 1,0 10 в пересчете на ЕгОг.Выход конечного продукта составляет90 ,П р и м е р 5, Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной.воды при 55 ОС, фильтруют ик полученному раствору добавляют в течение 3,5 ч 34 о -ную НС в количестве 4,73 кгсо скоростью и одачи 0,89 мол ь Н С 1/мол ь2 гОС 1 г 8 НгО в 1 ч при соотношении2 гООг 8 НгО:НгО:раствор НО=1:1,0:1,1 5ДгОС 1 г 8 НгО:НгО:раствор Н С=1:1,00:1,50).Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают 27,9 -ной НС 1по 12 л, отжимают на центрифуге, а затемсушат и прокаливают при 900 С, 10Получают двуокись циркония с содержанием п 7 оимесей, мас. : Ее 7,010Мп 7,0 10; Сг 7,0 10 пзоотив исходногосодеркания Ее 1,0 10; Мп 1,0 10Сг 1,0 10 в пересчете на 2 гОг. 15-зВыход конечного продукта составляет90%.П р и м .е р 6.Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 С, фильтруют и к 20полученному раствору добавляют в течение3,5 ч 34%-ную НС в количестве 3,87 кг соскоростью 0,89 моль НС /моль 2 гОСг 8 Нг 0 в1 ч при соотношении 2 гОСг 8 НгО:НгО:раствор Н С 1= 1:1,0:0,9 (2 гО С 1 г 8 НгО: НгО:раст в о р Н С=1:1,00: 1,23). Полученные,кристаллы сразу отфильтровывают и двакды промывают 27,9%-ной НС 1 по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат ии р окал и вают и ри 900 С. 30Получают двуокись циркония с содеэжанием примесей, мас,/: Ее 7,0 10Мп 7,0 10; Сг 7,0 10 против исходногосодержания Ее 1,0 10; Мп 1.0 10 ;Сг 1,0 10 в пересчете на 2 гОг. 35Выход конечного продукта составляет90%,П р и м е р 7, Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды и ри 55 С, фильтруют и к полученному растворудобавляют втечение 3,5 ч 34%-нуюНС в количестве 5,59 кг со скоростью 0,89 мольНС 1/моль 2 гОСг 8 НгО в 1 ч при соотношении2 гОС 1 г 8 НгО:НгО:раствор Н С=1:1,0:1,3(2 гОС 1 гл 8 НгО:НгО.раствор НС 1=-1:1,0:1,77), Полученные кристаллы сразу отфильтровывают идважды промывают 27,9-ной НС 1 по 12 л,отжимают на центрифуге, а затем сушат ипрокаливают при 900 С.Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас,/: Ее 1,0 10 6; Мп1,0 10; Сг 1,0 10 против исходного содезржания Ее -1,0 10 ; Мп 1,0 10 ; Сг 1,0 10 впересчете на 2 гОг.Выход конечного продукта составляет 5580 .П р и м е р 8. Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,3 л дистиллированной воды при 55 С, фильтруют идобавляют к полученному раствору в течение 3,5 ч 34 -ную НС 1 в количестве 3,44 кг соскоростью 0,89 моль НС 1/моль 2 гОС 1 г 8 НгОв 1 ч при соотношении 2 гОС 1 г 8 НгО:НгО: раствор НС 1= 1:1,0:0,8(2 гОСг 8 НгО:НгО,растворНС 1=1;1,00;1,09). Полученные кристаллы сразу отфильтровывают и дважды промывают27,9 о -ной НС 1 по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при900 С.Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас.%: Ее 1,010; Мп-6,1,010 6; Сг 1,0 10 против исходного содержания Ее 1,0 10; Мп 1,0 10; Сг 1,0 10 впересчете на 2 гОг,Выход конечного продукта составляет84 о/П р и м е р 9. Хпорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 3,44 л дистиллированной воды при 70 С, фильтруют ик полученному раствору добавляют 34 ную НС 1 в течение 3,5 ч со скоростью 0,89моль НС 1/моль 2 гОС 1 г 8 НгО в 1 ч при соотношении 2 гОС 1 г 8 НгО:НгО:раствор НС 1=1:0,80:1,03 (2 гОСг 8 НгО: НгО:раствор Н С 1=1:0,800:1,405). Полученные кристаллы сразуотфильтровывают и дважды промывают27,9%-ной НС 1 по 12 л, отжимают на центрифуге, а затем сушат и прокаливают при900 С.Получают двуокись циркония с содержанием п 7 оимесей, мас, : Ее 7,0 10 ;Мп 7,0 10; Сг 7,0 10 против исходногосодержания Ее 1,010; Мп 1,0 10 . Сг1,0 10 в пересчете на 2 гОг.Выход конечного продукта составляет90 о ,П р и м е р 10, Хлорокись циркония вколичестве 4,3 кг растворяют в 4,73 л дистиллированной воды при 60 С, фильтруют ик полученному растворудобавляют в течение 3,5ч 34 -ную НС 1 в количестве 4,43 кг со скоростью0,89 моль НС 1/моль 2 гОС 1 г 8 НгО в 1 ч при соотношении 2 гОС 1 г 8 НгО:НгО:раствор НС 1= 1:1,10:1,03(2 гОСг 8 НгО:НгО:раствор Н С= 1:1,100:1,405),Полученные кристаллы.сразуотфильтровывают и дважды промывают 27,9%-ной Н С 1 по12 л, затем отжимают на центрифуге, а потом сушат и прокаливают при 900 С.Получают двуокись циркония с содержанием примесей, мас.%: Ее 1,010; Мп1,0 10 6; Сг 1,0 10 против исходного содержания Ее 1,010; Мп 1,010, С" 1,010 впересчете на 2 гОг,Выход конечного продукта составляет90 .Условия процесса и полученные результаты по примерам 1 - 10, а также по прототипу представлены в таблице,Таким образом, осуществление изобретения позволяет повысить по сравнению спрототипом чистоту конечного продукта зэ счет снижения более чем на порядок содержания микропримесей железа, марганца или хрома, выход конечного продукта с 80 до 90%, а также интенсифицировать процесс за счет сокращения времени высаливания с 20 до 3 - 5 ч.Формула изобретения Способ получения двуокиси циркония, включающий высаливание хлорокиси циркония из раствора соляной кислотой при перемешивании, фильтрацию полученных кристаллов и их прокаливание., о т л и ч а ющ и й с я тем. что, с целью повышения выхода и чистоты конечного продукта и ин тенсификации процесса, для высаливания используют 34%-ную соляную кислоту, которую подают в нагретый до 55 - 70 С исходный раствор со скорость с 0,62 - 0,89 моль НО/моль ЪгОО 2 8 НгО в 1 ч и массрвом соотношении 10 компонентов ЕгОСу 8 Н 20:Н 20:34%-ныйраствор НС,равном 1:0,8 - 1,0:0,9 - 1,1,1733384 Редактор Т.Лазоренко ехред М.Моргентал Корректор Э.Лончако Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Заказ 1635 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5