二氧化锆常规的生产工艺有哪些?
生产方法
1.氯氧化锆热解法:锆英石与烧碱在650℃熔融,热水浸出熔融体,硅呈硅酸钠形态与锆酸钠分离。再用硫酸处理,得硫酸锆溶液,进一步除杂质后加氨水,沉淀出氢氧化锆。加盐酸溶解氢氧化锆,得到氯氧化锆,经蒸发浓缩、冷却结晶、粉碎、焙烧,即得二氧化锆成品;另外,还可以将易提纯的锆化合物热分解或氧化分解,以制备高纯氧化锆。
2.胶体法:在氧化锆溶液中,加入二氧化硅溶胶配成胶体溶液,经喷吹、拉丝法成型,经干燥后烧结成纤维。
3.挤压法:将氧化锆溶胶或氧化锆粒子和增稠剂制成坯,利用液压或利用螺旋绞刀的推进作用将坯料从机型口挤出并成细丝,再经烧结固化即成纤维。该法制得的纤维较粗,纤维的强度也较低。
4.浸渍法:先将黏胶丝或整个织物长时间浸泡在氢氧化锆溶液中,使黏胶纤维溶胀,然后经热解、煅烧即得到具有一定拉伸强度的氧化锆纤维。
5.水解法:以氧氯化锆为原料水解制备高纯超细二氧化锆,将0.2~0.3 mol/L的高纯氧氯化锆溶液加去离子水水解,并长时间煮沸氧氯化锆溶液,使水解生成的氯化氢不断蒸发除去,水解反应在沸腾下进行50 h以上,再过滤,用去离子水洗、干燥、煅烧粉碎,制得产品。
6.高温水解法:将1 mol/L的高纯氧氯化锆溶液喷入温度为1000 ℃的分解炉中,微小的氧氯化锆液滴先是水分蒸发,然后水解生成二氧化锆。分解后的二氧化锆经旋风分离器收集,再经酸洗、水洗、烘干,得产品。
7.溶胶-凝胶法:在锆醇[ZrO(C3H7)4]中加入醇和水,再加入催化剂,经充分混合后,开始分解,放置使其胶化及成黏稠液体,选择适当黏度,进行干燥再加热至500~1000 ℃,高温度纤维化烧成即得产品。
8.醇盐水解法:以四氯化锆、氨和丙醇为原料制备高纯超细二氧化锆,在苯溶剂存在时将高纯四氯化锆和丙醇、氨于5 ℃反应制得锆醇盐,经过滤分离除去氯化铵,再加水水解沉淀、过滤,不小于100 ℃干燥、煅烧、粉碎得产品,水解条件直接影响产品粒径、形状和凝聚状况。该法可制得粒子大小和形状均匀、结构相单一的ZrO2。
9.将氧氯化锆(ZrCl2O·8H2O)用盐酸或甲醇重结晶,经高温煅烧,制得成品。
10.将四烷氧基锆蒸馏提纯,其蒸气在350~500 ℃分解,得成品。
11.将四氯化锆蒸馏提纯,其蒸气与过量氧气在1200 ℃反应,得二氧化锆。制取工艺工业用耐火材料的稳定氧化锆,大多数用电熔法制取。在锆英石电熔过程中加入碳及稳定剂氧化钙,在除硅的同时,氧化锆和氧化钙作用生成固溶体,再经粉碎和整粒处理,即可制得稳定氧化锆。精细陶瓷所用的稳定和部分稳定氧化锆一般采用湿法制取。最成熟和常用的是中和沉淀法,其制取工艺见图。将提纯过的氯氧化锆用纯水溶解,过滤除去不溶物,调整溶液中的锆浓度,并加入需要量的氯化钇溶液(或其他稀土金属或碱土金属的氯化物溶液)后,加氨水中和沉淀。沉淀物用热水洗涤后,再经过滤、干燥和煅烧。煅烧产品经粉碎等处理便可获得超微细的稳定氧化锆粉末。