專利名稱：一種從鈦液中分離鋯的方法
技術領域：
本發明屬于無機化學、化工領域，具體涉及到使用一種以氟化物為絡合劑，苦杏仁酸為沉淀劑的分離強硫酸鈦液體系中微量鋯的方法，元素鋯去除率可達90%。
背景技術：
鈦資源中90 %用于生產二氧化鈦,二氧化鈦是一種重要的化工原料,除廣泛應用于涂料行業外，二氧化鈦還是化工行業、電子行業，特別是電子陶瓷生產行業的基礎材料。應用于電子行業的二氧化鈦要求其具有高純度、粒徑小和粒度分布均勻的性質。隨著電子 工業的發展，對高純、超細粉體二氧化鈦需求將不斷增加。目前，國內制備高純二氧化鈦大量使用硫酸法水熱制備高純二氧化鈦，此工藝流程長，污染大，環境問題嚴重。由中國科學院過程工程研究所研發的熔鹽法鈦白清潔生產工藝可以生產出純度在99. 6 %以上的二氧化鈦，但由于原料中鈦鋯伴生，鋯同時參與熔鹽反應而被帶進鈦液中，經分析TiO2產品中鋯含量(以21"02計)約占O. 35%，成為制約熔鹽法生產高純度TiO2的主要雜質之一。然而，由于鈦鋯元素同屬于過渡金屬第四副族，化學行為極其相似，鋯不是以Zr4+離子形式存在于溶液中，而是以四聚物的形式存在[Zr4 (OH) 8 (H2O) 16]8+存在，同時由于鈦液中硫酸根大量存在，部分硫酸根及硫酸氫根在四聚物上成鍵，形成復雜的[HnZrmOp(SO4)q. rH20]x_絡離子，水解后進入TiO2產品中，嚴重影響二氧化鈦的純度。至今尚沒有對高濃度硫酸體系下的鈦液中微量鋯進行沉淀分離。
發明內容
本發明目的在于提供一種從鈦液中分離鋯的方法，通過在一定條件下依次向鈦液添加絡合劑和沉淀劑的方法使鋯沉淀、分離，鋯的去除率達90%以上，凈化后的鈦液水解后可制備出純度在99. 8%以上的TiO2。本發明的技術方案如下本發明提供的從鈦液中分離鋯的方法，其步驟如下常溫下，向鈦液中加入絡合齊IJ，攪拌溶解后再加入沉淀劑，加熱至65 85°C使沉淀劑溶解，保溫20 60min，靜置20 40小時后過濾，去除鈦液中鋯沉淀物；所述絡合劑為NaF，KF或NH4F ;所述沉淀劑為苦杏仁酸或對溴苦杏仁酸。所述絡合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 50 : I ;所述沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 10 I。當沉淀劑為苦杏仁酸時，所述苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為4 10 I。當沉淀劑為對溴苦杏仁酸時，所述沉淀劑對溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 4 I。所述鈦液中鋯含量為O. I 5g/L，以TiO2計的總鈦含量100 250g/L。本發明提供的從鈦液中分離鋯的方法，其優點在于該方法反應溫和，操作及控制簡單，對設備要求低，鈦液中鋯的去除率可達90%以上，沉淀凈化后的鈦液水解后制備出的TiO2純度可達99. 8%以上。
具體實施例方式實施例I取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為210g/L，鋯濃度為I. 35g/L，F值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8，經120°C水解4小時，洗滌后850°C煅燒2小時，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度Ti02質量百分含量為99. 43%, ZrO2含量 O. 347%。實施例2取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為210g/L，鋯濃度為3. 24g/L，F值為2. I。向其中加入KF · 2H20 5. Olg,攪拌待完全溶解。加入苦杏仁酸I. 08g,水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，后85°C保溫30分鐘；室溫下靜置40小時后過濾出鋯沉淀物；經分析，鈦液中鋯含量為O. 32g/L，鋯去除率為90. 33%。過濾后120°C水解4小時，洗滌結束后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度=TiO2質量百分含量為99. 81 %，ZrO2含MO. 038% ；本實施例中，絡合劑KF與鈦液中所含鋯的摩爾比為30 1，沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯摩爾比為4 I。實施例3取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為210g/L，鋯濃度為I. 35g/L，F值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8 ;向鈦液溶液中加入NaF I. 55g，攪拌待完全溶解；再加入苦杏仁酸O. 672g，水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，之后85°C保溫20分鐘；室溫下靜置40小時后過濾出鋯沉淀物；經分析，鈦液中鋯含量為O. 13g/L，鋯去除率為90. 37% ;鋯去除后的鈦液經120°C水解4小時，洗滌后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度TiO2質量百分含量為99. 8%, ZrO2含量O. 037% ；本實施例中，絡合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為50 I，沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯摩爾比為6 I。實施例4取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為210g/L，鋯濃度為I. 35g/L，F值(硫酸濃度/總鈦濃度)為I. 8 ;向鈦液溶液中加入NaF I. 55g，攪拌待完全溶解；再加入苦杏仁酸I. 12g，水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，之后85°C保溫20分鐘；室溫下靜置40小時后過濾出鋯沉淀物；經分析，鈦液中鋯含量為O. llg/L，鋯去除率為91. 85% ;鋯去除后的鈦液經120°C水解4小時，洗滌后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度TiO2質量百分含量為99. 85 %，ZrO2含量O. 028 %。本實施例中，絡合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為50 1，沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含錯摩爾比為10 I。實施例5取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為228g/L，鋯濃度為I. 35g/L，F值為I. 9。向其中加入NaF O. 31g，攪拌待完全溶解。加入對溴苦杏仁酸O. 342g，水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，之后65°C保溫I小時；室溫下靜置24小時后過濾出鋯沉淀物；經分析，鈦液中鋯含量為O. 14g/L，鋯去除率為90%。過濾后120°C水解4小時，洗滌結束后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度=TiO2質量百分含量為99.8%，ZrO2含量
O.035% ；本實施例中，絡合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 I，沉淀劑對溴苦杏仁酸與鈦液中所含錯摩爾比為2 I。實施例6取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為228g/L，鋯濃度為I. 35g/L，F值為I. 9。向其中加入NaF O. 31g，攪拌待完全溶解。加入對溴苦杏仁酸O. 513g，水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，之后65°C保溫I小時；室溫下靜置24小時后過濾出鋯沉淀物；經分析，鈦液中 鋯含量為O. 12g/L，鋯去除率為91. 11%。過濾后120°C水解4小時，洗滌結束后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度=TiO2質量百分含量為99. 83%, ZrO2含MO. 03%。本實施例中，絡合劑NaF與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 I，沉淀劑對溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯摩爾比為3 I。實施例7取50mL鈦液溶液，總鈦濃度為228g/L，鋯濃度為4. 83g/L，F值為2. I。向其中加入NH4F O. 98g，攪拌待完全溶解。加入對溴苦杏仁酸2. 45g，水浴加熱至85°C，攪拌5分鐘后完全溶解，后75°C保溫I小時；室溫下靜置24小時后過濾鋯沉淀物；經分析，鈦液中鋯含量為O. 35g/L，鋯去除率為92. 78%。過濾后120°C水解4小時，洗滌結束后850°C煅燒，冷卻研磨后，經X射線熒光分析二氧化鈦產品純度=TiO2質量百分含量為99. 82%, ZrO2含量O. 043%。本實施例中，絡合劑NH4F與鈦液中所含鋯的摩爾比為30 1，沉淀劑對溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯摩爾比為4 I。
權利要求
1.一種從鈦液中分離鋯的方法，其步驟如下常溫下，向鈦液中加入絡合劑，攪拌溶解后再加入沉淀劑，加熱至65 85°C使沉淀劑溶解，保溫20 60min，靜置20 40小時后過濾，去除鈦液中鋯沉淀物；所述絡合劑為NaF，KF或NH4F ;所述沉淀劑為苦杏仁酸或對溴苦杏仁酸。
2.按權利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法，其特征在于，所述絡合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10 50 I ;所述沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 10 I。
3.按權利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法，其特征在于，所述的沉淀劑苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為4 10 I。
4.按權利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法，其特征在于，所述沉淀劑對溴苦杏仁酸與鈦液中所含鋯的摩爾比為2 4 I。
5.按權利要求I所述的從鈦液中分離鋯的方法，其特征在于，所述鈦液中鋯含量為O.I 5g/L，以TiO2計的鈦總含量100 250g/L。
全文摘要
本發明涉及的從鈦液中分離鋯的方法，其步驟是常溫下，向鈦液中加入絡合劑，攪拌溶解后再加入沉淀劑，加熱至65～85℃使沉淀劑溶解，保溫20～60min，靜置20～40小時后過濾，去除鋯沉淀物；絡合劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為10～50∶1；沉淀劑與鈦液中所含鋯的摩爾比為2～10∶1；絡合劑為NaF，KF或NH4F；沉淀劑為苦杏仁酸或對溴苦杏仁酸；該方法反應溫和，控制簡單，對設備要求低，鈦液中鋯的去除率可達90wt％以上，凈化后的鈦液水解后可制備出純度在99.8wt％以上的TiO2。
文檔編號C01G23/047GK102951678SQ20111024089
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者初景龍, 馬學琴, 黎少華, 齊濤, 王麗娜, 薛天艷 申請人:中國科學院過程工程研究所