[发明专利]以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法

说明书

本发明属于化工材料制备技术领域，具体涉及一种以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法。该方法是将固体废锆通过碱化反应得到碱化料，将碱化料先进行转型，再与硫酸反应得到碱式硫酸锆，碱式硫酸锆进一步与硫酸反应得到硫酸锆，将制得的硫酸锆制备硫酸锆溶液，再通过水热反应得到氧化锆粉体。本发明通过两步酸化反应，使得硫酸锆的纯度更高，有利于下一步的水热反应，进一步提高了氧化锆粉体中氧化锆的含量。本发明中氧化锆粉体粒径小、纯度高、分散性好、结晶度高，水热合成条件温和、工艺简单，不仅避免了固体废锆的处置难题，而且实现了固体废锆的资源化利用。

技术领域

本发明属于化工材料制备技术领域，具体涉及一种以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法。

背景技术

随着社会不断发展和人们生活水平不断提高，人们对电光高技术产品和珠宝首饰的需求越来越多，光电晶体、锆钻饰品市场越来越大。然而玻璃窑炉、晶体生长炉等行业替换下的含锆废弃原料越来越多，锆钻珠宝加工的边角料也越来越多。这些固体废锆是高温烧结稳定或高温熔融稳定形成的四方氧化锆或立方氧化锆，物化稳定度好，无法采用普通物理/化学方法完全分解，无法进一步回收利用。

氧化锆陶瓷是目前综合性能最好的结构/功能陶瓷之一，广泛应用于航空航天、传感器等技术领域。作为结构陶瓷，氧化锆强度高、韧性好、耐腐蚀、耐高温，用于制造喷气发动机、汽轮机等关键部件；氧化锆无磁性、不导电、耐磨损，适于制造医学器械、研磨和磨削构件等。作为功能陶瓷，氧化锆可以用于制造氧传感器、固体氧化物燃料电池元件等。随着新兴高技术产业的发展，氧化锆陶瓷材料应用越来越广，如氧化锆陶瓷材料因其硬度高、无信号屏蔽、散热性好、观感强等优点，成为年产值过千亿元的手机指纹识别盖板、手机背板等智能终端构件的优选材料，因此高质量氧化锆粉体具有广阔的市场前景。

水热合成法因其水溶液处于高温高压、溶解能力强、反应物活性得到改变和提高，具有能够制备固相反应难以制备的材料、产物粉体结晶度高、纯度高、形貌易控等优点，成为制备氧化锆粉体等功能粉体的理想方法之一。

中国专利CN105152211A公开一种含锆废弃物生产氧氯化锆的方法，该方法是将含锆废弃经过碱熔反应使其中的氧化锆转化为强碱氢氧化物，强碱氢氧化物经中和反应生成氢氧化锆，氢氧化锆经酸溶过滤除杂，清液浓缩结晶生成氧氯化锆。该方法为传统氧氯化锆的生产路线，在氧氯化锆的生产过程中存在“三废”污染的问题，不利于环境保护。

中国专利CN103193266A公开一种利用含锆的耐火材料废料生产锆铝复合氧化物的方法，该方法为将含锆废料经过100目的筛网，分选除杂；将含锆废料与碱性物质混合均匀，在850℃-1050℃温度下，进行碱融，碱融的时间为2-4小时；将碱融后的物料冷却后倾倒入水中，常温搅拌浸取1小时，然后离心分离；再于重量百分浓度为10-15％的酸溶液中进行搅拌浸取，酸浸的时间为2小时，酸浸的温度为100-105℃；将酸浸过的物料进行离心分离、水洗，然后干燥；最后在电熔炉中熔融脱去二氧化硅，经喷吹制成锆铝复合氧化物。该专利是将碱融后的物料先在水中浸取，再酸浸，酸浸的温度为100-105℃，最终得到的是锆铝复合氧化物。

目前，基于固体废锆提取氧化锆粉体的关键是锆的提取路线以及以提取的锆为原料制备高质量氧化锆粉体的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、氧化锆粉体纯度高的以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法。

本发明所述的以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法是：将固体废锆通过碱化反应得到碱化料，碱化料通过酸化反应转化为硫酸锆，再通过水热反应得到氧化锆粉体。

其中：

所述碱化反应是将固体废锆与氢氧化钠进行焙烧。

所述固体废锆与氢氧化钠的质量比为1:1.1-1.5。

所述固体废锆选自氧化锆陶瓷与耐火材料的废品、次品和锆钻的边角料等等。