專利名稱：從寶石廢料和/或陶瓷廢料中制取高純氧化釔的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從寶石廢料和/或陶瓷廢料中制取高純氧化釔的方法，屬于稀土氧化物制備技術領域。
背景技術：
氧化釔用作制造微波用磁性材料和軍工用重要材料，也用作耐火材料、光學玻璃、 陶瓷材料添加劑、大屏幕電視用高亮度熒光粉和其他顯像管涂料。還用于制造薄膜電容器和特種耐火材料，以及高壓水銀燈、激光、儲存元件等的磁泡材料。為了保護自然資源，國家控制對稀土行業(yè)開采。然而隨著社會的不斷發(fā)展及人們生活水平的提高，生產(chǎn)寶石的廢料和陶瓷廢料越來越多。寶石廢料和陶瓷廢料均是釔穩(wěn)定經(jīng)高溫熔融穩(wěn)定形成四方氧化鋯或立方氧化鋯的材料。因其穩(wěn)定度高，晶相穩(wěn)定，含有大量的釔，無法采用化學方法完全分解及高純化學檢測，從而無法完全分離提純。為了提高寶石廢料和陶瓷廢料的使用價值，我們發(fā)明了一種新的工藝方法，即從寶石廢料和/或陶瓷廢料中提取高純氧化釔的方法，從而解決了這一難題。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種從寶石廢料和/或陶瓷廢料制取高純氧化釔的方法，該方法實現(xiàn)了寶石廢料與陶瓷廢料的分解提純再利用，節(jié)約了能源，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明所述的從寶石廢料和/或陶瓷廢料中制取高純氧化釔的方法，是將寶石廢料和/或陶瓷廢料通過酸化反應使其中的氧化釔轉化為硫酸釔，硫酸釔經(jīng)中和反應生成氫氧化釔，再加入草酸萃取出草酸釔，草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。所述酸化反應是由寶石廢料和/或陶瓷廢料與硫酸在硫酸銨催化作用下進行的焙燒反應。所述寶石廢料和/或陶瓷廢料、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)I : 2 3 : 3 5 混合。所述酸化反應的焙燒溫度為120 1100°C。酸化反應后的產(chǎn)物依次經(jīng)過水中浸取、固液分離、得到的清液第一次中和反應、壓濾、得到的清液第二次中和反應、草酸萃取、獲得的草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。浸取時固液比為I : 4. 5 I : 6，浸取溫度為50 80°C，浸取時間為2 3h。第一次中和反應時溶液的PH值控制在4 5. 5，中和反應是硫酸鋯與氨水進行的反應。第二次中和反應時溶液的PH值控制在6 8，中和反應是硫酸釔與氨水進行的反應。所述的草酸萃取是氫氧化釔加入草酸釔溶液反應生成草酸釔。所述草酸釔焙燒溫度為750 1200°C。
所述高純氧化釔的質量含量為99. 5%以上。本發(fā)明采用的原料-寶石廢料，經(jīng)粉碎后粒度小于60目，Y2O3彡8%，Zr02<85%， Fe2O3 ^ O. I。本發(fā)明采用的原料-陶瓷廢料，經(jīng)粉碎后粒度小于60目，Y2O3 ^ 8%, ZrO2彡85%, Fe2O3彡O. I。硫酸質量含量彡93%，工業(yè)硫酸銨N含量彡20%。本發(fā)明中的原料采用寶石廢料和陶瓷廢料一起作為原料時，其混合比例為任意比例。
本發(fā)明的反應方程式如下
Zr02+2H2S04 = Zr (SO4) 2+2H20
Zr (SO4) 2+4NH3 · H2O = Zr (OH) 4I +2 (NH4)2SO4
Zr (OH) 4 = Zr02+2H20
Y203+3H2S04 = Y2 (SO4) 3+3H20
Y2 (SO4) 3+6NH3 · H2O = Ti (OH) 3、I +3 (NH4)2SO4
Ti (OH) 3+H2C204+nH20 = Y2 (C2O4) 3nH20+6H20
Y2 (C2O4) 3nH20+302 = 2Y203+12C02+2nH20
寶石廢料和陶瓷廢料中鋯和釔含量較高，在(NH4)2SO4的催化下與硫酸反應，使其
中的鋯和釔轉化成硫酸鹽即Zr(SO4)2和Y2(SO4)3，將生成的硫酸鹽加入水中進行浸取除去雜質，將浸出液過濾得清液，在清液中加入氨水，PH值控制在4 5. 5，得到Zr (OH) 4沉淀，經(jīng)壓濾、洗滌、焙燒后獲得氧化鋯，壓濾后的清夜再加入氨水，PH值控制在6 8，得到Y(OH)3 沉淀，經(jīng)草酸萃取、獲得的草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。本發(fā)明的原理是在PH值> 4時，Zr (OH)4會沉淀出來，而在PH值> 6時Y(OH)3 才會沉淀出來，如果不將Zr4+先沉淀出來，則會影響得到的Y(OH)3的純度。獲得的氧化錯質量含量大于99. 5%,鐵含量小于O. 05%,娃含量小于O. 05%,余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。獲得的氧化乾質量含量大于99. 5%,鐵含量小于O. 05%,娃含量小于O. 05%,余
量為雜質。本發(fā)明所具有的有益效果是本發(fā)明實現(xiàn)了寶石廢料和陶瓷廢料的分解提純再利用，節(jié)約了能源，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，制得的氧化釔產(chǎn)品顏色白，純度高，雜質含量低，氧化釔質量含量大于 99. 5%。
圖I為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。本發(fā)明實施例I 3中采用的原料-寶石廢料，經(jīng)粉碎后粒度小于60目， Y2O3 彡 8%, ZrO2 ( 85%, Fe2O3 ( O. I。本發(fā)明實施例4 5中采用的原料-陶瓷廢料，經(jīng)粉碎后粒度小于60目， Y2O3 彡 8%, ZrO2 彡 85%, Fe2O3 彡 O. I。
本發(fā)明實施例6中所用原料為陶瓷廢料與寶石廢料，兩者質量份數(shù)為I : I。本發(fā)明實施例中硫酸質量含量> 93%，工業(yè)硫酸銨N含量> 20%。實施例I(I)配料將寶石廢料粉、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)I : 2. 5 : 4混合；(2)酸化反應將以上混合物在550°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 5，溫度控制在65°C，浸出時間控制在2. 5h ；(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為4 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為7 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過850°C焙燒制得高純氧化釔。步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、850°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 6%， Fe2O3含量為O. 03% ,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 5 %，F(xiàn)e2O3含量為 O. 03%, SiO2含量為O. 03%，余量為雜質。實施例2(I)配料將寶石廢料粉、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)1:2:3混合；(2)酸化反應將以上混合物在1000°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 4. 5，溫度控制在55°C，浸出時間控制在2h ；(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為5 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為6 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過750°C焙燒制得高純氧化釔。步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、750°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 6%， Fe2O3含量為O. 03% ,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 6 %，F(xiàn)e2O3含量為 O. 02%, SiO2含量為O. 04%，余量為雜質。實施例3(1)配料將寶石廢料粉、硫酸和硫酸銨按照質量份數(shù)1:3:5混合；(2)酸化反應將以上混合物在230°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 6，溫度控制在75°C，浸出時間控制在3h ；
(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為5. 5 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為8 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過1100°C焙燒制得高純氧化釔。步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、1100°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 5%， Fe2O3含量為O. 02% ,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 7 %，F(xiàn)e2O3含量為 O. 03%,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質。實施例4(I)配料將陶瓷廢料粉、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)I : 2. 5 : 4混合；(2)酸化反應將以上混合物在130°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 5，溫度控制在55°C，浸出時間控制在2. 5h ；(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為4. 5 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為7 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過950°C焙燒制得高純氧化釔。步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、950°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 6%， Fe2O3含量為O. 03% ,SiO2含量為O. 02%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 5 %，F(xiàn)e2O3含量為 O. 02%,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質。實施例5(I)配料將陶瓷廢料粉、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)I : 2.5 : 4混合；(2)酸化反應將以上混合物在800°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 6，溫度控制在80°C，浸出時間控制在3h ；(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為5 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為8 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過850°C焙燒制得高純氧化釔。
步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、850°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 5%, Fe2O3含量為O. 02% ,SiO2含量為O. 03%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 7 %，F(xiàn)e2O3含量為 O. 03%, SiO2含量為O. 03%，余量為雜質。實施例6(I)配料將寶石廢料粉、陶瓷廢料粉、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)
O.5 O. 5 2. 5 4 混合；(2)酸化反應將以上混合物在550°C焙燒，使之反應生成硫酸鹽；(3)浸取將硫酸鹽加入水中進行浸取，固液比為I : 5，溫度控制在65°C，浸出時間控制在2. 5h ；(4)過濾浸出結束后用板框機進行固液分離，過濾出清液；(5)第一次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為4 ；(6)壓濾將中和反應產(chǎn)物用板框機壓濾；(7)第二次中和將清液中加入氨水進行中和反應,控制PH值為7 ；(8)洗滌將壓濾得到的濾渣用水洗滌5次；(9)反應加草酸溶液萃取生成草酸釔；(10)焙燒草酸釔經(jīng)過850°C焙燒制得高純氧化釔。步驟(6)濾渣經(jīng)洗滌、750°C焙燒后獲得高純氧化鋯；氧化鋯質量含量為99. 7%， Fe2O3含量為O. 03% ,SiO2含量為O. 02%，余量為雜質，獲得的高純氧化鋯為本發(fā)明副產(chǎn)物。步驟(10)制得氧化釔產(chǎn)品顏色白，氧化釔質量含量為99. 5 %，F(xiàn)e2O3含量為
O.02%, SiO2含量為O. 03%，余量為雜質。
權利要求
1.一種從寶石廢料和/或陶瓷廢料中制取高純氧化釔的方法，其特征在于將寶石廢料和/或陶瓷廢料通過酸化反應使其中的氧化釔轉化為硫酸釔，硫酸釔經(jīng)中和反應生成氫氧化釔，再加入草酸萃取出草酸釔，草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述酸化反應是由寶石廢料和/或陶瓷廢料與硫酸在硫酸銨催化作用下進行的焙燒反應。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述寶石廢料和/或陶瓷廢料、硫酸銨和硫酸按照質量份數(shù)I : 2 3 3 5混合。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述酸化反應的焙燒溫度為120 1100。。。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于酸化反應后的產(chǎn)物依次經(jīng)過水中浸取、固液分離、得到的清液第一次中和反應、壓濾、得到的清液第二次中和反應、草酸萃取、獲得的草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于浸取時固液比為I: 4. 5 I : 6，浸取溫度為50 80°C，浸取時間為2 3h。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于第一次中和反應時溶液的PH值控制在4 5.5，中和反應是硫酸鋯與氨水進行的反應。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于第二次中和反應時溶液的PH值控制在6 8，中和反應是硫酸釔與氨水進行的反應。
9.根據(jù)權利要求I或5所述的方法，其特征在于所述草酸釔焙燒溫度為750 1200°C。
10.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述高純氧化釔的質量含量為99.5%以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從寶石廢料和/或陶瓷廢料中制取高純氧化釔的方法，屬于稀土氧化物制備技術領域。該方法是將寶石廢料和/或陶瓷廢料通過酸化反應使其中的氧化釔轉化為硫酸釔，硫酸釔經(jīng)中和反應生成氫氧化釔，再加入草酸萃取出草酸釔，草酸釔最后經(jīng)焙燒得到氧化釔。本發(fā)明實現(xiàn)了寶石廢料和陶瓷廢料的分解提純再利用，節(jié)約了能源，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，同時還副產(chǎn)了高純氧化鋯，制得的氧化釔產(chǎn)品顏色白，純度高，雜質含量低，氧化釔質量含量大于99.5％。
文檔編號C01F17/00GK102583491SQ20121003334
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權日2012年2月15日
發(fā)明者劉學燕, 王光強, 陳杰 申請人:淄博市周村磊寶耐火材料有限公司