氧化锆(IV)的制备

背景及概述^[1-3]

氧化锆(IV)是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸，化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料，能带间隙大约为5-7eV。氧化锆(IV)是锆质耐火材料的主要成分。在自然界中储量不大，工业用的ZrO₂多从锆英石或斜锆石中提取。

制备^[2-3]

报道一、

从氯氧化锆母液中分离制备氧化锆的方法：

(1)氯氧化锆母液的配制：将3.53Kg的氧氯化锆溶于10L硝酸和盐酸的 混合酸(其中硝酸根离子与氯离子的物质的量比为1.5:1)中，配制10L氯氧化 锆母液。得到的氯氧化锆母液中含有100g/L的锆、3.53g/L的铪、0.18g/L的铁、 0.20g/L的钙、0.10g/L的镁、0.16g/L的硅以及0.36g/L的钛。氯氧化锆母液中氢 离子浓度为5mol/L。

(2)有机多元萃取剂的配制：按体积分数比，将20％的TOPO、10％的 Cynex272以及70％的磺化煤油混合均匀，配制20L有机多元萃取剂。

(3)酸化：将10L氢离子浓度为5mol/L的硝酸和盐酸的混合酸(其中硝 酸根离子与氯离子的物质的量比为1.5:1)加入到上述20L有机多元萃取剂中进 行酸化处理，除去水相，得到上述20L酸化后的有机多元萃取剂。酸化时间为 5min，酸化级数为2级。

(4)萃取：将10L上述氯氧化锆母液加入到上述20L酸化后的有机多元萃 取剂中进行萃取，得到20L含锆萃取物和10L含铪萃余液，萃取时间约为15min， 萃取级数为3级。

(5)洗涤：将6.7L氢离子浓度为3mol/L的盐酸与硝酸的混合酸(其中硝 酸根离子与氯离子的物质的量比为2:1)加入到20L含锆萃取物中，除去水相得 到20L洗涤除杂后的含锆萃取物。萃取时间约为15min，洗涤级数为3级。

(6)反萃：将20L的0.5mol/L盐酸溶液加入到20L洗涤除杂后的含锆萃取 物中，得到20L含锆反萃取液和20L有机反萃取相。反萃温度为90℃，反萃时 间为20min，反萃级数为3级。

(7)有机反萃取相除杂，有机多元萃取剂回收：将6.7L的1mol/L硝酸溶 液加入到20L有机反萃取相中，除去有机反萃取相中杂质，使有机反萃取相中 的有机多元萃取剂循环利用。有机相除杂级数为2级。

(8)氨沉：将分析纯氨水加入到上述含锆反萃取液中，同时边搅拌边加入 聚乙二醇20g，得到氢氧化锆沉淀。氨水沉锆的温度为90℃，加入氨水调节pH 值为12。

(9)灼烧：将氢氧化锆用水洗涤，经马弗炉灼烧，灼烧温度为950℃，灼 烧时间为2h，得到氧化锆。

报道二、

一种超细粉氧化锆材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1、选料和前处理：首选选取相应比份的锆英石和烧碱，S2、锆英石熔融处理，S3、氯氧化锆的制备，S4、氯氧化锆溶解处理，S5、氧化锆后处理，S6、氧化锆的提纯和超细研磨处理，本发明涉及材料加工技术领域。该超细粉氧化锆材料的制备方法，可实现通过使用醇盐水解的方法来对氧化锆的生产工艺进行改进，减少能源的消耗，很好的达到了在保证氧化锆纯度品质合格的情况下，来节约氧化锆的生产成本的目的，同时实现了减少高热能源的使用，降低污染物的排放，达到使氧化锆的生产工艺更加节能环保的目的，无需消耗大量的热能，大大降低了氧化锆生产企业的成产成本。

参考文献

[1] 中国冶金百科全书·耐火材料

[2] [中国发明,中国发明授权] CN201510996997.5 从氯氧化锆母液中分离制备氧化锆的方法

[3] CN201910225241.9一种超细粉氧化锆材料的制备方法