本發(fā)明涉及新材料制備工藝，具體涉及一種高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳酸鋯分子式 zroco 3. nh 2 o，亦稱為堿式碳酸鋯zro2co2.nh2o,是一種重要的鋯化合物?，F(xiàn)有技術(shù)中，液相分步沉淀合成法制備碳酸鋯，具有工藝控制較簡單、產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定、活性較好等優(yōu)點，被廣泛采用。液相分步沉淀合成法是以氧氯化鋯為原料，將其配制成一定濃度的水溶液，在溶液中添加濃硫酸或硫酸鈉，加熱水解，生成堿式硫酸鋯，然后在一定條件下加入碳酸鈉溶液，將其轉(zhuǎn)化為碳酸鋯產(chǎn)品。

2、在某些應(yīng)用領(lǐng)域（例如作為汽車尾氣三元催化凈化器載體材料ceo2-zro2復(fù)合氧化物原料使用時），用戶要求碳酸鋯具有高二氧化鋯（zro2）含量，然而市售的碳酸鋯難以滿足需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，采用這種方法能夠穩(wěn)定制備出高zro2含量、高co2含量的碳酸鋯產(chǎn)品，且收率高。采用的技術(shù)方案如下：

2、一種高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟：

3、（1）在反應(yīng)釜中，將氯氧化鋯加入到純水中，氯氧化鋯與純水的重量比例為1：2.5-3.0；然后在攪拌的情況下將反應(yīng)釜中的物料加熱升溫至45-50℃，使氯氧化鋯溶解于純水中，得到氯氧化鋯溶液；

4、（2）按so42-mol/zro2mol=0.6-0.8的比例，向氯氧化鋯溶液中加入無水硫酸鈉，在攪拌的情況下將反應(yīng)釜中的物料加熱升溫至90-95℃，然后停止加熱并自然降溫，此過程中氯氧化鋯和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋯；

5、待反應(yīng)釜中的物料溫度降至50-60℃時，用抽濾設(shè)備進行固液分離，并用45-55℃的純水對分離出的硫酸鋯進行洗滌，洗滌至硫酸鋯中氯根含量＜200ppm；

6、（3）在反應(yīng)釜中，將步驟（2）獲得的硫酸鋯加入到純水中，在攪拌的情況下將反應(yīng)釜中的物料加熱升溫至45-50℃，使硫酸鋯溶解于純水中，獲得硫酸鋯溶液，并使硫酸鋯溶液的溫度保持在45-50℃；

7、然后按co32-mol/zro2mol=0.75-0.82的比例配置碳酸鈉溶液，并將碳酸鈉溶液加入到硫酸鋯溶液中，碳酸鈉溶液加完后繼續(xù)保持?jǐn)嚢?0-30min，此過程中碳酸鈉與硫酸鋯進行置換反應(yīng)，生成碳酸鋯；

8、然后用抽濾設(shè)備進行固液分離，并用45-55℃的純水對分離出的碳酸鋯進行洗滌，直至檢測到碳酸鋯中硫酸根含量為零；

9、（4）在反應(yīng)釜中，將步驟（3）獲得的碳酸鋯加入到純水中，攪拌使碳酸鋯溶解，獲得碳酸鋯溶液并繼續(xù)保持?jǐn)嚢?；然后向碳酸鋯溶液中加入濃硝酸進行調(diào)酸去除鈉離子，直至碳酸鋯溶液的ph值保持在3.2-4.2；碳酸鋯溶液的ph值保持穩(wěn)定后，用抽濾設(shè)備進行固液分離，并用45-55℃的純水對分離出的碳酸鋯進行洗滌，制得所需的碳酸鋯產(chǎn)品。

10、優(yōu)選上述步驟（1）中，氯氧化鋯與純水的重量比例為1:3。

11、優(yōu)選上述步驟（2）中，按so42-mol/zro2mol=0.7的比例，向氯氧化鋯溶液中加入無水硫酸鈉。

12、優(yōu)選上述步驟（2）中升溫速率＞5℃/min。更優(yōu)選步驟（2）中升溫速率為5-7℃/min。

13、優(yōu)選上述步驟（3）中碳酸鈉溶液的重量百分比濃度為14-15%。更優(yōu)選步驟（3）中碳酸鈉溶液的重量百分比濃度為15%。

14、優(yōu)選上述步驟（3）中，用計量泵控制碳酸鈉溶液的流速為450-500ml/min。

15、優(yōu)選上述步驟（4）中濃硝酸的重量百分比濃度為8.0-8.5%。更優(yōu)選步驟（4）中濃硝酸的濃度為8.5%。

16、優(yōu)選上述步驟（4）中，用計量泵控制濃硝酸的流速為750-800ml/min。

17、優(yōu)選上述步驟（4）中，向碳酸鋯溶液中加入濃硝酸進行調(diào)酸去除鈉離子，直至碳酸鋯溶液的ph值保持在4.2。

18、上述步驟（4）中對碳酸鋯進行洗滌，其目的在于去除殘留的硫酸根和氯根，通常以檢測到洗滌廢液中硫酸根含量為＜20ppm且氯根含量＜20ppm為洗滌終點。

19、優(yōu)選上述步驟（1）、步驟（2）、步驟（3）、步驟（4）中，通過石墨加熱器循環(huán)對反應(yīng)釜中的物料加熱。

20、步驟（1）、步驟（2）中，zro2的mol數(shù)以氯氧化鋯的zro2含量為基準(zhǔn)計算。

21、本發(fā)明在傳統(tǒng)的液相分步法的基礎(chǔ)上，通過工藝優(yōu)化（例如控制so42-mol/zro2mol、co32-mol/zro2mol等工藝參數(shù)），穩(wěn)定制備出的高質(zhì)量碳酸鋯，其二氧化鋯含量為45.0-49.0wt%（遠高于碳酸鋯一等品標(biāo)準(zhǔn)水平38-42w/%（hg/t?3785-2014）），其二氧化碳含量≥7.0wt%，而且鋯的直接收率≥95%。簡而言之，本發(fā)明具有產(chǎn)品二氧化鋯含量高、二氧化碳含量高，以及鋯的直接收率高等優(yōu)點。

22、此外，本發(fā)明的制備方法還具有節(jié)能降耗、易于操作的較大優(yōu)勢，易于實現(xiàn)工業(yè)化。

技術(shù)特征：

1.一種高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（2）中升溫速率＞5℃/min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（2）中升溫速率為5-7℃/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（3）中碳酸鈉溶液的重量百分比濃度為14-15%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（3）中，用計量泵控制碳酸鈉溶液的流速為450-500ml/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（4）中濃硝酸的重量百分比濃度為8.0-8.5%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（4）中，用計量泵控制濃硝酸的流速為750-800ml/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（4）中對碳酸鋯進行洗滌，以檢測到洗滌廢液中硫酸根含量為＜20ppm且氯根含量＜20ppm為洗滌終點。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：步驟（1）、步驟（2）、步驟（3）、步驟（4）中，通過石墨加熱器循環(huán)對反應(yīng)釜中的物料加熱。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，其特征是：

技術(shù)總結(jié)
一種高二氧化鋯含量的碳酸鋯的制備方法，包括如下步驟：（1）使氯氧化鋯溶解于純水中，得到氯氧化鋯溶液；（2）按SO42?mol/ZrO2mol=0.6?0.8的比例，向氯氧化鋯溶液中加入無水硫酸鈉，反應(yīng)生成硫酸鋯；進行固液分離并對分離出的硫酸鋯進行洗滌；（3）將硫酸鋯加入到純水中，溶解獲得硫酸鋯溶液；按CO32?mol/ZrO2mol=0.75?0.82的比例配置碳酸鈉溶液，反應(yīng)生成碳酸鋯；固液分離并對碳酸鋯進行洗滌；（4）將碳酸鋯加入到純水中，溶解獲得碳酸鋯溶液；向碳酸鋯溶液中加入濃硝酸進行調(diào)酸去除鈉離子，直至碳酸鋯溶液的pH值保持在3.2?4.2；固液分離并對碳酸鋯進行洗滌，制得所需的碳酸鋯產(chǎn)品。采用本發(fā)明的方法能夠穩(wěn)定制備出高ZrO2含量、高CO2含量的碳酸鋯產(chǎn)品，且收率高。

技術(shù)研發(fā)人員：陳耿春,周悅芝,陳慧穎,黃凱達,賴冬敏
受保護的技術(shù)使用者：廣東東方鋯業(yè)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2