一種堿式碳酸鋯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種堿式碳酸鋯的制備方法。其工藝步驟為：a、用堿調整硫酸鈉溶液的pH值大于7，沉降0.5-5h后過濾，濾液備用；b、將氧氯化鋯配成濃度為280～320g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到不低于70℃后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1：1~4；c、加完硫酸鈉溶液后，升溫到70-95℃并進行保溫0.5-5h；d、保溫結束后，將體系溫度降到30-70℃，再加入碳酸氫鈉溶液，將體系升溫到60-90度并繼續(xù)保溫0.5-5h，無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1：0.8-3；e、保溫結束后，過濾，用水洗到硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為0.5-10N的酸至體系pH為2-6之間，并保持0.5-3h后過濾，洗滌3-7次，離心就得到堿式碳酸鋯。本方法與其他方法對比，產品活性高，本方法的溶液濃度高，產出量大，收率也高。
【專利說明】一種堿式碳酸鋯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化合物合成領域，尤其涉及一種堿式碳酸鋯的制備方法。
【背景技術】
[0002]堿式碳酸鋯，是有機鋯鹽及其他鋯制品主要的原料，它廣泛應用于化妝品、造紙化學品、汽車凈化處理及油漆助劑等行業(yè)。由于制備堿式碳酸鋯的方法和工藝條件不同，所以其分子式中的二氧化鋯與二氧化碳的摩爾比在4:1~1:1之間變化。目前堿式碳酸鋯主要有一步合成法、兩步合成法和固相合成法。
[0003]中國專利申請01821766.4 “堿式碳酸鋯鈉及堿式碳酸鋯及制備方法”為一步合成法，其將氧氯化鋯與純堿混合而后在足夠的溫度下加熱足夠的時間以形成堿式碳酸鋯鈉。隨后用酸滴定堿式碳酸鋯鈉漿料至PH 3.5-4.0轉化為堿式碳酸鋯。工藝具有回收率高，硫酸根含量低等優(yōu)點，但是該也有工藝控制較復雜，原材料適應性差，產品的活性較低及質量不穩(wěn)定等缺點。
[0004]兩步合成法，也稱“分步液沉淀法”，其工藝路線為:氧氯化鋯溶液中加入硫酸或硫酸鹽進行第一步轉化后得堿式硫酸鋯，然后用純堿進行第二步轉化得堿式碳酸鋯。兩步法生產工藝控制較簡單，產品活性好等優(yōu)點，但是回收率較低，成本相對高及設備等不足。
[0005]中國專利申請01127301.1“一種固態(tài)生產工藝”為固相合成法。其具體內容是以鋯的強酸鹽與堿或堿土 (包括銨)的碳酸鹽按一定比例混合，經過充分攪拌、研磨，使之完全反應，再經水洗、脫水即生產出堿式碳酸鋯。該方法生產堿式碳酸鋯工藝流程短，能耗低，廢水較少。但是因為是固相反應，產品一致性差，活性差，而且該反應為放熱反應，如大批次反應，會造成局部過熱導致堿式碳酸鋯分解，無法實現工業(yè)化生產。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供一種產品活性高、產出量大、收率高的堿式碳酸鋯的制備方法。
[0007]—種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成溶液，用堿調整硫酸鈉溶液的pH值大于7，沉降0.5-5h后，過濾，濾液備用；
b、將氧氯化鋯配成濃度為280~320g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到不低于70°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:1~4 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到70-95°C并進行保溫0.5-5h ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到30-70°C，再加入碳酸氫鈉溶液，加完碳酸氫鈉，將體系升溫到60-90度并繼續(xù)保溫0.5-5h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:0.8-3 ；
e、保溫結束后，過濾，用水洗到硫酸根合格為為止，將物料制成衆(zhòng)料，滴加酸度為
0.5-10N的酸至體系pH為2-6之間，并保持0.5_3h后過濾，洗滌3-7次，離心就得到堿式碳酸鋯。
[0008]為了獲得更好的技術效果，步驟b中，所述的無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:1.8-2.5 ;步驟C中，保溫溫度為85-90°C ;步驟c中，保溫時間為l_3h ;步驟d中，保溫結束后，將體系溫度降到50-65°C ;步驟d中,無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1-1.8 ;步驟d中，體系升溫到70-85度并繼續(xù)保溫l-3h ;步驟e中，0.5-10N的酸表示1.5-1OmoI/L的酸。
[0009]本方法與其他方法對比，產品活性高，本方法的溶液濃度高，產出量大，收率也高。
【具體實施方式】
[0010]以下結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0011]實施例1
一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成質量比為31.2%的溶液，用氫氧化鈉溶液調整硫酸鈉溶液的pH值為8,沉降0.5h后,過濾,濾液備用；
b、將氧氯化鋯配成質量濃度為282g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到73°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，使體系溫度在58-60°C,反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:1.8 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到88-90°C并進行保溫Ih ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到50°C，再加入碳酸氫鈉溶液，使體系溫度在50-55°C，加完碳酸氫鈉后，將體系升溫到70-75度并繼續(xù)保溫lh，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1;` e、保溫結束后，過濾，用水料比為4: I的水量過濾洗滌4次，硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為0.5mol/L的稀鹽酸至體系pH穩(wěn)定在3.9，并保持0.5h后過濾，洗滌3次，離心10分鐘就得到堿式碳酸鋯，其質量含量檢測結果為:堿式碳酸鋯(按氧化鋯質量比計算)41.35%，氧化鈉0.0021%，硫酸根0.0355%，三氧化二鐵0.0008%。
[0012]實施例2:
一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成質量比為28%的溶液,用氫氧化鈉溶液調整硫酸鈉溶液的pH值為7，沉降Ih后，過濾，濾液備用；
b、將氧氯化鋯配成質量濃度為301g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到80°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，使體系溫度在55-60°C,反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:2 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到85-90°C并進行保溫1.5h ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到55°C，再加入碳酸氫鈉溶液，使體系溫度在55-60°C，加完碳酸氫鈉后，將體系升溫到80-85度并繼續(xù)保溫2h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1.2 ;
e、保溫結束后，過濾，用水料比為6: I的水量過濾洗滌5次，硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為3mol/L的稀鹽酸至體系pH穩(wěn)定在3.95，并保持Ih后過濾，洗滌4次，離心15分鐘就得到堿式碳酸鋯，其質量含量檢測結果為:堿式碳酸鋯(按氧化鋯質量比計算)40.85%，氧化鈉 0.0018%，硫酸根 0.0450%，三氧化二鐵 0.0009%。
[0013]實施例3
一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成質量比為32%的溶液,用氫氧化鈉溶液調整硫酸鈉溶液的pH值為9，沉降0.75h后，過濾，濾液備用；
b、將氧氯化鋯配成質量濃度為320g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到85°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，使體系溫度在60-65°C,反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:
2.5 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到85-90°C并進行保溫2h ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到65°C，再加入碳酸氫鈉溶液，使體系溫度在60-65°C，加完碳酸氫鈉后，將體系升溫到80-85度并繼續(xù)保溫0.5h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1.5 ;
e、保溫結束后，過濾，用水料比為3: I的水量過濾洗滌7次，硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為lOmol/L的稀鹽酸至體系pH穩(wěn)定在4.00，并保持1.5h后過濾，洗滌5次，離心10分鐘就得到堿式碳酸鋯，其質量含量檢測結果為:堿式碳酸鋯(按氧化鋯質量比計算)40.30%，氧化鈉0.0028%，硫酸根0.0562%，三氧化二鐵0.0009%。
[0014]實施例4
一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成質量比為31%的溶液,用氫氧化鈉溶液調整硫酸鈉溶液的pH值為
8,沉降1.5h后,過濾,濾液備用； b、將氧氯化鋯配成質量濃度為300g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到100°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，使體系溫度在70-75°C,反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:
2.3 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到88-90°C并進行保溫3h ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到58°C，再加入碳酸氫鈉溶液，使體系溫度在60-63°C，加完碳酸氫鈉后，將體系升溫到80-83度并繼續(xù)保溫3h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1.8 ;
e、保溫結束后，過濾，用水料比為2: I的水量過濾洗滌8次，硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為8mol/L的稀鹽酸至體系pH穩(wěn)定在3.98，并保持2h后過濾，洗滌6次，離心20分鐘就得到堿式碳酸鋯，其質量含量檢測結果為:堿式碳酸鋯(按氧化鋯質量比計算)39.65%，氧化鈉 0.0008%，硫酸根 0.06543%，三氧化二鐵 0.0009%。
[0015]實施例5
一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為:
a、將無水硫酸鈉配成質量比為25%的溶液,用氫氧化鈉溶液調整硫酸鈉溶液的pH值為10,沉降2h后,過濾,濾液備用；
b、將氧氯化鋯配成質量濃度為305g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到90°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，使體系溫度在80-85°C,反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:1.8 ；
C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到88-90°C并進行保溫2h ；
d、保溫結束后，將體系溫度降到56°C，再加入碳酸氫鈉溶液，使體系溫度在62-65°C，加完碳酸氫鈉后，將體系升溫到75-80度并繼續(xù)保溫1.5h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1.4 ;
e、保溫結束后，過濾，用水料比為3: I的水量過濾洗滌8次，硫酸根合格，將物料制成漿料，滴加酸度為6mol/L的稀鹽酸至體系pH穩(wěn)定在3.95-4.00，并保持2h后過濾，洗滌5次，離心30分鐘就得到堿式碳酸鋯，其質量含量檢測結果為:堿式碳酸鋯(按氧化鋯質量比計算)41.23%，氧化鈉0.0005%，硫酸根0.0362%，三氧化二鐵0.0009%。
[0016]本方法與行業(yè)標準、分步液相沉淀法、液相堿式碳酸錯鈉法制得堿式碳酸錯質量對比情況和產出率對比情況，見表1和表2。
[0017]
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【權利要求】
1.一種堿式碳酸鋯的制備方法，其工藝步驟為: a、將無水硫酸鈉配成溶液，用堿調整硫酸鈉溶液的pH值大于7，沉降0.5-5h后，過濾，濾液備用； b、將氧氯化鋯配成濃度為280~320g/L的溶液，將氧氯化鋯溶液升溫到不低于70°C后，再邊加熱邊加硫酸鈉溶液，反應中無水硫酸鈉與氧氯化鋯重量比為1:1~4 ； C、加完硫酸鈉溶液后，升溫到70-95°C并進行保溫0.5-5h ； d、保溫結束后，將體系溫度降到30-70°C，再加入碳酸氫鈉溶液，加完碳酸氫鈉，將體系升溫到60-90度并繼續(xù)保溫0.5-5h，其中無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:0.8-3 ； e、保溫結束后，過濾，用水洗到硫酸根合格為為止，將物料制成衆(zhòng)料，滴加酸度為0.5-10N的酸至體系pH為2-6之間，并保持0.5_3h后過濾，洗滌3-7次，離心就得到堿式碳酸鋯。
2.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟b中，所述的無水硫酸鈉與氧氯 化錯重量比為1:1.8-2.5。
3.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟c中，保溫溫度為85-90。。。
4.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟c中，保溫時間為l-3h。
5.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟d中，保溫結束后，將體系溫度降到50-65°C。
6.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟d中，無水硫酸鈉與碳酸氫鈉重量比為1:1-1.8。
7.如權利要求1所述的堿式碳酸鋯的制備方法，其特征在于:步驟d中，體系升溫到70-85度并繼續(xù)保溫l_3h。
【文檔編號】C01G25/00GK103482700SQ201310380947
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權日:2013年8月28日
【發(fā)明者】邱才華, 吳江, 陳忠錫, 張尚, 諶美玲 申請人:江西晶安高科技股份有限公司