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二氧化锆的生产方法制备工艺介绍以及其可以应用的领域

来源:本站 发布时间:2022-01-05 14:08:55

  生产方法

  1.氯氧化锆热解法:锆石和烧碱在650℃熔化,热水浸出熔体,硅以硅酸钠的形式与锆酸钠分离。然后用硫酸处理,得到硫酸锆溶液,进一步去除杂质,加入氨水,沉淀氢氧化锆。用盐酸溶解氢氧化锆,得到氯氧化锆,蒸发浓缩,冷却结晶,粉碎烘烤,即得到二氧化锆成品;此外,易于净化的锆化合物可以热分解或氧化分解,以制备高纯氧化锆。

  2.胶体法:在氧化锆溶液中,加入二氧化硅溶胶制成胶体溶液,经吹风拉丝成型,干燥后烧结成纤维。

  3.挤压方法:将氧化锆溶胶或氧化锆颗粒和增稠剂制成坯料,通过液压或螺旋绞刀的推进,将坯料从机型口挤出成细丝,然后烧结固化成纤维。该法制成的纤维较粗,强度较低。

  4.浸渍方法:首先将粘合丝或整个织物长时间浸泡在氢氧化锆溶液中,使粘合纤维膨胀,然后热解煅烧,获得具有一定拉伸强度的氧化锆纤维。

  5.水解法:以氧氯化锆为原料,水解制备高纯超细二氧化锆,加入0.2~0.3mol/L的高纯氧氯化锆溶液去离子水解,长时间煮沸氧氯化锆溶液,使水解产生的氯化氢不断蒸发去除。水解反应在沸腾下进行50h以上,然后过滤,用去离子洗涤、干燥、煅烧和粉碎。

  6.高温水解法:将1mol/L的高纯氧氯化锆溶液喷入温度为1000℃的分解炉中。微小的氧氯化锆液滴首先蒸发水分,然后水解产生二氧化锆。分解后的二氧化锆通过旋风分离器收集,然后通过酸洗、水洗、干燥获得产品。

  7.溶胶-凝胶法:在锆醇[Zro(C3H7)4]中加入醇和水,然后加入催化剂,充分混合后开始分解,将其胶化成粘稠液体,选择合适的粘度,干燥加热至500~1000℃,高温纤维化烧成产品。

  8.醇盐水解法:以四氯化锆、氨、丙醇为原料,制备高纯超细二氧化锆,在苯溶剂的存在下制备高纯四氯化锆、丙醇,氨在5℃反应后制备锆醇盐,经过滤分离去除氯化铵,再加水解沉淀过滤,不少于100℃干燥、煅烧、粉碎产品。水解条件直接影响产品的粒径、形状和凝聚力。该方法可制备粒径和形状均匀、结构单一的Zro2。

  9.用盐酸或甲醇重结晶氧氯化锆(ZrCl2O·8H2O),经高温煅烧制成成品。

  将四烷氧基锆蒸馏提纯,蒸汽在350~500℃分解,得到成品。

  11.净化四氯化锆蒸馏,蒸汽与过量氧气在1200℃反应,得到二氧化锆。

  制备工艺

  大多数工业耐火材料的稳定氧化锆都是通过电熔法制成的。在锆石电熔过程中加入碳和稳定剂氧化钙。在去除硅的同时,氧化锆和氧化钙可以产生固溶体,然后通过破碎和整粒处理制成稳定的氧化锆。精细陶瓷中使用的稳定性和部分稳定性氧化锆一般采用湿法制成。目前*成熟、*常用的是中和沉淀法,其制备工艺如图所示。净化后的氯氧化锆用纯水溶解,过滤去除不溶物,调整溶液中的锆浓度,加入所需的氯化锆溶液(或其他稀土金属或碱土金属的氯化物溶液),然后加入氨水中和沉淀。沉淀物用热水清洗,然后过滤、干燥和煅烧。煅烧产品可以通过粉碎获得超细的稳定氧化锆粉末。

应用领域

  一些稳定氧化锆是通过控制添加稳定剂的量而制成的,使其不足以达到完全稳定。一些稳定氧化锆具有高强度和抗热震性能,广泛应用于结构陶瓷中。

  锆及其化合物的原料。

  用于制造金属锆和锆化合物、耐火砖和坩埚、高频陶瓷、研磨材料、陶瓷颜料和锆酸盐,主要用于压电陶瓷产品、日常陶瓷、耐火材料和贵金属熔化锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢和有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。也用于陶瓷颜料、静电涂料和油漆。它可以增加环氧树脂中耐热盐水的腐蚀。

  耐火材料。

  氧化锆纤维是一种多晶耐火纤维材料。由于Zro2物质本身的高熔点、不氧化等优良的高温特性,Zro2纤维的使用温度高于其他耐火纤维,如氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等。氧化锆纤维在1500℃以上的超高温氧化气氛中长期使用,*高使用温度高达2200℃,甚至2500℃仍能保持完整的纤维形状,高温化学性质稳定,耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染。Zro2的耐酸碱腐蚀性远强于SiO2和Al2O3。不溶于水,溶于硫酸和氢氟酸;微溶于盐酸和硝酸。锆酸盐可与碱共熔生成。

  燃气轮机。

  等离子喷涂二氧化锆热障碍涂层在航空和工业燃气轮机中的应用取得了很大的进展,已在一定程度上用于燃气轮机的涡轮部分。由于该涂层可降低50~200℃的温度,可显著提高高温部件的耐久性,或允许提高气体温度或减少冷却气体的需要,保持高温部件的温度不变,从而提高发动机的效率。

  陶瓷材料。

  由于氧化锆折射率高,熔点高,耐腐蚀性强,用于窑原料。压电陶瓷产品包括滤波器、扬声器、超声波水声探测器等。还有日常陶瓷(工业陶瓷釉)、贵金属熔化锆砖和锆管。纳米氧化锆也可用作抛光剂、磨粒、压电陶瓷、精密陶瓷、陶瓷釉和高温颜料的基质材料。

  其他

  此外,二氧化锆可用于制造白热气体灯罩、搪瓷、白玻璃、耐火坩埚等。x射线照相。研磨材料。用于制造红外光谱仪中的光源灯、厚膜电路电容材料和压电晶体换能器配方。