锆英砂原料:根据美国地质调查局报告,2020年全球锆矿储量约7800万吨,主要分布在澳大利亚和南非地区,分别占比67.56%和10.6%,中国占比仅0.79%。2020年锆英砂产量折合精矿130万吨,其中澳大利亚生产48万吨,占总供应量的35.82%;南非生产32万吨,占总供应量的23.88%;中国生产14万吨,占总供应量的10.45%。
全球主要的锆英砂供应商为澳禄卡、特诺和力拓,年产量均在15万吨以上,2020年合计锆英砂供应量为60万吨,占全球总量的46.15%。其次是伊梅治资源、钛锆、肯梅尔资源、贝斯资源等第二梯队供应商。
氧化锆的制备:世界上所使用的ZrO2大部分是由锆英石提炼而得到的。从锆英石(ZrSiO4)中提炼ZrO2主要有两种方法:化学法(碱金属氧化物分解法)和电熔法(还原熔融脱硅法)。前者工艺复杂,制得的ZrO2纯度高,但价格较贵,一般在特种陶瓷中使用;后者生产较容易,成本低廉,适合规模生产,ZrO2含量可达98.5%,能满足耐火材料行业的需求。
1.化学法(碱金属法)
将锆英石精矿粉加入到高热苛性钠中,反应生成锆酸钠。将锆酸钠用浓盐酸洗涤,可制得氧氯化锆,氧氯化锆可溶解在水中,加入氨水使之生成Zr(OH)4沉淀。Zr(OH)4灼烧即可得到氧化锆。其化学反应式如下:
ZrSiO4+4NaOH→Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O
Na2ZrO3+4HCl→ZrOCl2+2NaCl+2H2O
ZrOCl2+2NH4OH+H2O→Zr(OH)4+2NH4Cl
Zr(OH)4→ZrO2+2H2O↑
(加热)
也可将锆英石与苛性钠或纯碱熔融而得到锆酸钠,加水浸析,除去溶液,再将沉淀物(Zr(OH)4、Na2ZrO3、Na2SiO3与未分解物等)加盐酸或硫酸进行酸浸析,除掉沉淀,再加氨水制得Zr(OH)4。另外,将锆英石加碱土金属氧化物或碳酸盐,经焙烧生成锆酸钙,再用盐酸煮沸除去杂质,也可得到氧化锆。
2、电熔法(还原熔融脱硅法)
锆英石在电弧炉中还原熔融是一个脱硅富锆的还原过程。在2700℃的电弧炉中,锆英石完全分解成液态的ZrO2和SiO2;同时SiO2又可分解为气态的SiO2和O2,这是一个可逆反应。反应式如下:
ZrSiO4→ZrO2+SiO2
2SiO2→2SiO+O2↑
要想使液态的SiO2分解为气态的SiO逸出炉外,达到与ZrO2分离的目的,就必须促使反应向右进行。加入一定量的还原剂可以消耗氧气、降低氧分压,而促进反应进行。一般采用碳(鳞片石墨、热解石墨或者两者的混合物)作还原剂。碳还与熔体中的杂质如TiO2、Fe2O3反应,生成Fe、Ti等,并与Si形成硅铁合金沉降于炉底,与炉中的富锆熔体分离,从而使ZrO2得以富集。上述过程的反应式如下:
2SiO2+3C→SiO2+3CO↑+Si
Fe2O3+C→2Fe+3CO↑
TiO2+C→Ti+2CO↑
化学氧化锆和电熔氧化锆区别:氧化锆电熔法利用布袋除尘装置,基本能够将锆英砂中的 Si 元素以微硅粉(SiO₂ )粉体形态回收,资源利用充分,属于节能环保型生产工艺。而碱熔法生产中产生的大量含废碱液和含锆硅废渣必须进一步环保处理后排放;氯化法生产中产生的大量四氯化硅(SiCl4)液体具有强腐蚀性,有毒,回收再利用的成本昂贵,环保营运成本很高。因此,化学氧化锆生产成本远高于同级别电熔氧化锆产品。
现在市场上常用的主要是电熔氧化锆,蚌埠中恒新材料电熔氧化锆,国家认证制造业行业冠军。
卓经理:19556136463
全球主要的锆英砂供应商为澳禄卡、特诺和力拓,年产量均在15万吨以上,2020年合计锆英砂供应量为60万吨,占全球总量的46.15%。其次是伊梅治资源、钛锆、肯梅尔资源、贝斯资源等第二梯队供应商。
氧化锆的制备:世界上所使用的ZrO2大部分是由锆英石提炼而得到的。从锆英石(ZrSiO4)中提炼ZrO2主要有两种方法:化学法(碱金属氧化物分解法)和电熔法(还原熔融脱硅法)。前者工艺复杂,制得的ZrO2纯度高,但价格较贵,一般在特种陶瓷中使用;后者生产较容易,成本低廉,适合规模生产,ZrO2含量可达98.5%,能满足耐火材料行业的需求。
1.化学法(碱金属法)
将锆英石精矿粉加入到高热苛性钠中,反应生成锆酸钠。将锆酸钠用浓盐酸洗涤,可制得氧氯化锆,氧氯化锆可溶解在水中,加入氨水使之生成Zr(OH)4沉淀。Zr(OH)4灼烧即可得到氧化锆。其化学反应式如下:
ZrSiO4+4NaOH→Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O
Na2ZrO3+4HCl→ZrOCl2+2NaCl+2H2O
ZrOCl2+2NH4OH+H2O→Zr(OH)4+2NH4Cl
Zr(OH)4→ZrO2+2H2O↑
(加热)
也可将锆英石与苛性钠或纯碱熔融而得到锆酸钠,加水浸析,除去溶液,再将沉淀物(Zr(OH)4、Na2ZrO3、Na2SiO3与未分解物等)加盐酸或硫酸进行酸浸析,除掉沉淀,再加氨水制得Zr(OH)4。另外,将锆英石加碱土金属氧化物或碳酸盐,经焙烧生成锆酸钙,再用盐酸煮沸除去杂质,也可得到氧化锆。
2、电熔法(还原熔融脱硅法)
锆英石在电弧炉中还原熔融是一个脱硅富锆的还原过程。在2700℃的电弧炉中,锆英石完全分解成液态的ZrO2和SiO2;同时SiO2又可分解为气态的SiO2和O2,这是一个可逆反应。反应式如下:
ZrSiO4→ZrO2+SiO2
2SiO2→2SiO+O2↑
要想使液态的SiO2分解为气态的SiO逸出炉外,达到与ZrO2分离的目的,就必须促使反应向右进行。加入一定量的还原剂可以消耗氧气、降低氧分压,而促进反应进行。一般采用碳(鳞片石墨、热解石墨或者两者的混合物)作还原剂。碳还与熔体中的杂质如TiO2、Fe2O3反应,生成Fe、Ti等,并与Si形成硅铁合金沉降于炉底,与炉中的富锆熔体分离,从而使ZrO2得以富集。上述过程的反应式如下:
2SiO2+3C→SiO2+3CO↑+Si
Fe2O3+C→2Fe+3CO↑
TiO2+C→Ti+2CO↑
化学氧化锆和电熔氧化锆区别:氧化锆电熔法利用布袋除尘装置,基本能够将锆英砂中的 Si 元素以微硅粉(SiO₂ )粉体形态回收,资源利用充分,属于节能环保型生产工艺。而碱熔法生产中产生的大量含废碱液和含锆硅废渣必须进一步环保处理后排放;氯化法生产中产生的大量四氯化硅(SiCl4)液体具有强腐蚀性,有毒,回收再利用的成本昂贵,环保营运成本很高。因此,化学氧化锆生产成本远高于同级别电熔氧化锆产品。
现在市场上常用的主要是电熔氧化锆,蚌埠中恒新材料电熔氧化锆,国家认证制造业行业冠军。
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