由纯钨酸钠溶液转型制备纯钨酸铵溶液
2019-03-05 09:04:34
一、有机溶剂萃取法转型
（一）基本原理
1、莘取剂。钨萃取工艺中，常用的萃取剂主要为有机胺和季铵盐，在有机胺中又分为伯胺、仲胺和叔胺萃取剂。
在胺类萃取系统中，有机相一般由胺、相调节剂和稀释剂组成。作为相调节剂的有醇类、酮类和磷酸三丁酯（TBP），但大都用醇类，作为稀释剂的多用火油。上述三种溶剂的份额视萃取条件而定。某些萃取系统萃钨的功能见表1。
表1 某些萃取剂萃钨的功能注：N235－三烷基胺；N263－季胺盐。
在用有机胺时，先用无机酸（常用H2SO4）与有机相效果，使胺生成胺盐，例如用2～3mol∕L H2SO4效果，则：用H2SO4≥5mol∕L效果时，则：2、萃钨进程。先用无机酸（如H2SO4）将Na2WO4溶液酸化至pH＝2.5～3.0，钨以（HW6O21）5－、（H2W12O40）6－、（W12O39）6－等存在。当这些溶液与酸化后的叔胺触摸时，发作阴离子交流萃取反响。
关于叔胺萃钨（Ⅵ）的反响，在不同文献报导中有所不同，即萃合物中萃取剂与钨的摩尔比动摇于1∶3～1∶2之间。因而，有的作者提出了叔胺萃钨的通式，即在Na2WO4溶液pH＝1～3条件下，用体积比为：% Alamine336∶癸醇∶火油为7∶7∶86的有机相萃钨（Ⅵ）的通式为：依据Kim等的数据，在此pH值范围内，通式中钨的阴离子为（W12O40H2）6－、(W6O21H)5-（低钨浓度下）和（W12O40）8－。
当Na2WO4溶液中存在着硅、磷、砷和钼时，在溶液pH＝2.5～3.0的条件下，它们均与钨生成杂多酸阴离子被叔胺萃取，这样，不只玷污终究钨产品，并且还给萃取作业带来困难。例如杂多酸根（SiW12O40）4－、（PW12O40）3－、（AsW12O40）3－与叔胺生成的萃合物是密度大于1g∕cm3的黏性物质，当沉降到萃取器底部时会阻塞溢流口。因而，当有这些杂质时，先向料液中参加F－离子（以氟盐参加），以生成不被萃取的H2SiF6、HPF6等。
3、反萃进程。为了直接获得（NH4）2WO4溶液，工业上用（或含部分钨酸铵）反萃钨。关于不同的有机相萃合物组成，其反萃的反响别离如下：可见，虽然有机相中萃合物的组成不同，但都是1mol钨耗费2mol氮。所用的浓度一般为3～4mol∕L NH4OH，反萃终了的平衡水相应保持在pH＝8.5左右。
（二）工业实践
用叔胺萃钨的准则流程参见图1。图1 从粗Na2WO4溶液制取钨化合物准则流程图
叔胺萃钨工艺中各阶段的条件及目标见表2。
表2 叔胺萃钨工艺中各阶段的技能条件及目标阶段称号技能条件目标各物料组成萃取比较（o∕a）＝1，混合2～3min，温度25～40℃，3～5级逆流钨萃取率大于99%，萃余液中低于0.1g∕L WO3①有机相φ∕%：10叔胺＋10仲辛醇＋80火油，酸度（H2SO4）0.1～0.2mol∕L；
②Na2WO4料液：（WO3）90～100g∕L，pH＝2.5～3
③萃取洗剂和反洗剂为纯水；
④酸化剂为（H2SO4）0.1～0.2mol∕L
⑤反萃剂为（NH4OH）3～4mol∕L萃洗比较（o∕a）＝4～5，混合2～3min，温度25～40℃，3～5级逆流洗出液中WO3含量低于0.5g∕L反萃取比较（o∕a）＝3（未计水相回流），混合10min以上，温度25～40℃，1级箱式回流反萃取率大于99%，反萃液中250～300g∕L WO3反洗比较（o∕a）＝4～5，混合2～3min，温度25～40℃，3～5级逆流洗出液中低于0.5g∕L WO3酸化比较（o∕a）＝5，混合2～3min，温度25～40℃，2～3级逆流 纳尔契斯克湿法冶金厂用萃取法处理白钨精矿苏镇压煮液的工艺条件、设备及成果如下。
工艺条件：
有机相φ∕%；20叔胺，20异辛醇，60火油；
料液组成／（g·L－1）；（WO3）45～55；（Mo）0.03～0.05；（SiO2）0.03～0.06；（F－）0.1；（NaCl）50～60。
设备。萃取和有机相的洗刷在带有分配器的脉冲填料塔中进行，反萃取在混合弄清器中进行。钛材脉冲塔直径1.6m，填料区高10m，有两个弄清区，脉冲频率50次∕min，振幅20min，塔总体积30m3，生产才能按两相总计为50m3／h。脉冲塔中的比较约为1。在塔上部用水洗刷，其比较（o∕a）为（5～10）∶1，从塔出来的富钨有机相流入第二个填料塔（不必脉冲）顶用稳定剂处理，塔直径为1.3m。反萃用的混合弄清器的混合室和弄清室别离为5m3和16m3。反萃后的有机相送至第三个填料塔（不必脉冲）水洗，塔直径为1.6m。
钨和其他成分在流程中的分配见表3。
表3 钨和其他成分在流程中的分配 （g∕L）美国联合碳化物公司用苏镇压煮所得的Na2WO4溶液为55～110g∕L WO3，2.1～4.5g∕L Mo，pH＝10.5～11.0。首要除掉钼。除钼后溶液含51. 8g∕L WO3，0.0012g／L Mo，0.75g∕L SiO2。有机相为5（V）%三癸胺－10（V）%十二醇－火油。在混合弄清器中3级逆流萃取。萃取比较O∕A为1，洗刷比较（O∕A）为 1∶0.75。然后用3mol∕L NH4OH反萃钨，比较（O∕A）为1∶（1～1.1）。将反萃液循环至（NH4）2WO4溶液中WO3浓度为225g∕L停止。这时反萃液中含0.4g／L SiO2以上。将溶液在55℃和2.7mol∕L NH4OH条件下弄清约1.5h，使SiO2沉积分出。萃取和反萃取均在50℃下进行。
中科院赵由才等曾研讨用伯胺及磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂别离钨酸钠或钼酸钠溶液中的砷、磷、硅杂质，获得较满足的成果，估量被萃取杂质以杂多酸方式进入有机相，有待展开更多的作业。
二、离子交流法转型
乌兹别克斯坦某厂使用活动床经过AH－80П树脂将经典法净化所得的Na2WO4溶液转型为（NH4）2WO4，其准则流程见图2。图2 用AH－80П将Na2WO4溶液转型的流程
—树脂运动道路；----各种溶液运动道路
1－吸附柱；2－洗刷柱；3－解吸柱；4－再生柱：5－交流后液贮槽；
6－中和槽；7－（NH4）2WO4液贮槽；8－中和槽；9－过滤器
Na2WO4溶液含125g∕L WO3；0.01～0.08g∕L Mo；≤0.05g∕L P、As；115～135g∕L NaCl＋Na2CO3；pH＝2.5～3.0。溶液中钨主要以偏钨酸根离子形状存在。溶液由吸附柱1底部进入，AH－80П树脂（Cl－型）由上部进入吸附柱悬浮在溶液中并缓慢下沉，两者相对运动并进行离子交流进程，树脂与溶液的流比为1∶（4.2～5.0），吸附柱处理才能为0.2～0.45m3／（m2·h）。从吸附柱底部卸出的树脂当密度到达1.36～1.40g／cm3，则阐明已饱满送往洗刷，当密度小于1.36g∕cm3，则回来吸附柱持续吸附。树脂在吸附柱内与溶液触摸时刻达8～12h，交流后液含WO3 0.02g∕L，WO3吸附率达99.95%。饱满WO3的树脂在洗刷柱2内用pH＝2的水洗去Na＋后。再进入解吸柱3用15%～25%的解吸。解吸液中高浓度部分送蒸腾结晶APT，低浓度部分回来解吸。解吸后的树脂经60～80g∕L HCl再生成Cl－型后，进行再吸附。
依据测定当溶液中WO3浓度为15～20g／L时，AH－80П的全改换容量达1g干树脂吸附1610mg WO3，比经典的人工白钨酸分化再溶的工艺WO3回收率可进步1.3%～1.5%，耗费下降65%～70%，CaCl2耗费下降100%；电能耗费下降30%～40%。
在生产条件下，当用HNO3系统，则树脂亦可用BП－14K型。
三、沉积人工白钨－酸分化法转型
其实质是将净化除杂后的Na2WO4溶液首要参加CaCl2使Na2WO4转化为CaWO4沉积，而Na＋留在溶液中，然后完成了Na＋与WO42－的别离，反响为：生成的CaWO4（又称人工白钨）再与HCl效果转化为H2WO4，H2WO4进而用NH4OH溶解得（NH4）2WO4溶液。
白钨矿(Scheelite)(又称钨酸钙矿)
2019-01-21 10:39:06
Ca［WO4］
【化学组成】由于W和Mo离子半径几乎相等，因此，白钨矿中W与Mo为完全类质同像，成
为白钨矿—钼钨矿系列。高温时，Mo含量高；与辉钼矿共生的白钨矿中，Mo含量也高。部分的Ca可被Cu和TR代替。
【晶体结构】四方晶系；a0=0.525nm,c0=1.140nm;Z=4。白钨矿晶体结构简单，是由稍扁平的［WO4］四面体和Ca离子沿c轴相间排列而成。
【形态】晶体常呈四方双锥，也有的沿{001}呈板状（图H-22）。依(110)成双晶普遍。集合体多呈不规则粒状，较少呈致密块状。
图H-22白钨矿晶体
【物理性质】白色、黄白、浅紫等，油脂光泽或金刚光泽；透明至半透明。解理{111}中等；断口参差状。硬度4.5～5。相对密度5.8～6.2(相对密度随Mo的增加而降低)。性脆。具发旋旋光性，在紫外光照射下发浅蓝色至黄色(依Mo的含量而定，Mo增加，荧光变浅黄至白)的荧光。
【成因及产状】主要产于接触交代矿床。也可见于高—中温热液矿床。
【主要用途】重要钨矿石矿物。
硅氟酸钾烧结分解锆英砂制取锆（铪）氟酸钾和二氧化锆（铪）
2019-03-05 10:21:23
一、工艺流程
钾烧结分化锆英砂的工艺流程见图1。图1 钾烧结法分化锆英砂工艺流程
二、首要反响
烧结：
ZrSiO4＋K2SiF6＝K2ZrF6＋2SiO2
ZrSiO4＋K2SiF6＋KCl＝K3ZrF6Cl＋2SiO2
ZrO（OH）2·nH2O＋K2SiF6＝K2ZrF6＋SiO2＋（n＋1）H2O（g）
沉积：
K2ZrF6＋4NH4OH＋（n－1）H2O＝ZrO（OH）2·nH2O＋2KF＋4NH4F
三、首要工艺条件
钾烧结分化锆英砂工艺条件见表1，在不同温度下K2ZrF6、K2HfF6在水及中的溶解度见图2、图3。结晶分出的锆（铪）氟酸钾组成为：
Zr（Hf）＝31.9%～32%；K＝27.2%～27.6%；F＝39.9%～40.05%；Fe＝0.044%～0.045%；Ti＝0.041%～0.042%；Si＝0.06%～0.07%；Cl＝0.006%～0.008%；Hf/Zr＝1.5%～2.5%
表1 锆英砂钾烧结分化工艺条件工艺过程工 艺 条 件备 注烧 结 ZrSiO4∶K2SiF6＝1∶1.5（物质的量比）；ZrSiO4∶KCl＝1∶0.1～0.4；650～700℃ 锆英砂粒度0.074mm，回转窑烧结分化率：97%～98% ZrSiO4∶K2SiF6＝1∶1.25（物质的量比）；700℃；4h浸 出 HCl＝1%；85℃；固液比1∶7 烧结物粒度0.15mm HCl＝1%；85℃；1.5～2h；固液比1∶7图2 K2ZrF6－KCl－H2O系（a）和K2ZrF6－KF－H2O系（b）中锆的溶解度
1－25℃；2－40℃；3－60℃；4－80℃图3 K2HfF6－KCl－H2O系（a）和K2HfF6－KF－H2O系（b）中铪的溶解度
1－25℃；2－40℃；3－60℃
苄基胂酸浮选黑钨和锡石细泥
2019-02-27 08:59:29
苄基胂酸是我国创始的黑钨和锡石细泥有用捕收剂。苄基肿酸和混合甲对黑钨的捕收功能极为类似,能够在相同的浮选流程和相同的药剂准则下相互替代运用,得到极为挨近的浮选成果。黑钨比严重,粗粒黑钨用重选法处理能够得到很高的目标但黑钨性脆,在采选过程中简单发生矿泥,重选法收回遭到粒度约束,对矿泥的处理目标较低,湖南、广东、江西一些摇床等重选法收回黑钨细泥的选厂,一般收回率只要20%-40%,适当一部分钨金属从矿泥丢失。用浮选法处理黑钨细泥,收回率比重选法高,因而用重选法处理粗粒矿砂,浮选法处理矿泥的重浮联合流程来进步选厂钨收回率是可取的。
锆英砂分解和锆、铪化合物制备工艺原则流程
2019-03-07 10:03:00
锆英砂的分化与锆、铪化合物的制备，多选用火法与湿法工艺相结合的办法。 锆英砂(ZrSiO4)是出产锆、铪产品的首要矿藏质料，因为锆英砂十分安稳，为了分化锆英砂，可选用不同的冶金办法，其意图是除掉锆英砂中的二氧化硅，以制取所需的锆、铪化合物。锆英砂的分化工艺首要有： (1)苛性钠和苏打烧结法。与苛性钠共熔或与苏打烧结，制得锆酸钠或硅锆酸钠等。 (2)碳酸钙烧结法。与石灰或碳酸钙烧结制得锆酸钙。(3)钾烧结法。与钾(K2SiF6)熔合，制得锆(铪)氟酸钾(K2ZrF6、K2HfF6)，可用于钠复原或电解制取，或进行锆铪别离。(4)等离子法。在等离子设备中，直接分化ZrSiO4而取得粗二氧化锆。(5)碳热法。在电炉中进行碳复原，生成ZrC或Zr(C，N)，然后进行氯化以制取粗、二氧化锆。(6)氯化法。直接氯化锆英石与碳的混合料，取得粗(铪)。 (7)从和硫酸溶液中别离出锆和铪化合物。办法(1)、(2)、(4)可用来出产初级和工业级二氧化锆或进一步出产锆的硫酸盐、锆酰基硫酸盐和氯氧化锆。也能够在出产流程中选用萃取等锆铪别离工艺，以出产无铪二氧化锆和二氧化铪。办法(5)、(6)两种分化法与纯Zr(Hf)O2的加碳氯化法均能出产(铪)，并进一步出产海绵锆(铪)。
二氧化锆的相变及其制备
2019-03-08 11:19:22
物理性质
纯洁的ZrO2为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色，增加显色剂还可显现各种其它色彩。一般含有少数的氧化铪，难以别离，可是对氧化锆的功能没有显着的影响。二氧化锆的相变
氧化锆是一种特殊的材料，增韧的办法，首要是使用氧化锆的相变才干到达的!氧化锆有三种晶相，分别为单斜晶相、四方晶相和立方晶相，三者之间的改变联系如下：因为在单斜相向四方相改变的时分会发作较大的体积改变，冷却的时分又会向相反的方向发作较大的体积改变，简略构成产品的开裂，约束了纯氧化锆在高温范畴的使用。
可是增加安稳剂今后，四方相能够在常温下安稳，因此在加热今后不会发作体积的骤变，大大拓宽了氧化锆的使用规模。市场上用来做安稳剂的质料首要是氧化钇。
二氧化体的首要制备办法
1.中和沉淀法长处：设备工艺简略，出产本钱低价，且易于取得纯度较高的纳米级超细粉体，因此被广泛选用。
缺陷：没有解决超细粉体的硬聚会问题，粉体的涣散性差，烧结活性低。
2.锆盐水解法长处：操作简洁。
缺陷：反响时刻较长(>48小时)，耗能较大，所得粉体也存在聚会现象。
3.锆醇盐水解法长处：(1)简直全为一次粒子，聚会很少;
(2)粒子的巨细和形状均一;
(3) 化学纯度和相结构的单一性好。
缺陷：质料制备工艺较为杂乱，本钱较高。
以上三种办法的后工序都是煅烧，其温度越高，则粉体的晶粒度越大，聚会程度越高。这是因为煅烧升温进程当完成了从非晶态改变为晶态的成核进程今后便开端了晶粒长大阶段，而且晶粒中成晶结构单元的涣散速度随温度升高而增大，彼此接近的颗粒简略构成聚会。
4.水热法长处：粉料粒度极细，可到达纳米级，粒度散布窄，省去了高温煅烧工序，颗粒聚会程度小。
缺陷：设备杂乱贵重，反响条件较严苛，难于完成大规模工业化出产。
5.溶胶-凝胶法长处：(1)粒度纤细，亚微米级或更细;
(2) 粒度散布窄;
(3)纯度高,化学组成均匀,可达分子或原子标准;
(4)烧成温度比传统办法低400～500℃。
缺陷：(1)质料本钱高且对环境有污染;
(2)处理进程的时刻较长;
(3)构成胶粒及凝胶过滤、洗刷进程不易控制。
6.微乳液法(反胶束法)长处：可制得
缺陷：出产进程较杂乱，本钱也较高。
煅烧酸浸铁矿石制备硫酸铁的技术
2019-01-30 10:26:27
硫酸铁是一种重要的化工原料，是水净化和湿法冶金的重要药剂。目前，硫酸铁的工业制造方法，主要是直接氧化或催化氧化硫酸水溶液中的硫酸亚铁，有的是用细菌加臭氧或氧气氧化，如加拿大专利CA－1018774公开了一种用于制造硫酸铁的连续细菌氧化工艺和设备，可将硫酸亚铁在细菌作用下，与硫酸和氧气反应转变为硫酸铁。另外，还有用硫酸水溶液浸出铁矿石或其与金属铁的混合物，所用氧化剂有H2O2、KC1O3、KMnO4、O2等，如日本专利J61－286228、286229是用硫酸与铁的氧化物反应，将得到的浸出液中的Fe2＋用O2或空气、H2O2、MnO2、NaC1O3氧化剂氧化，或以硝基氧化物催化氧化成Fe3＋。上述己有技术，由于是将硫酸与亚铁反应，需要的设备要求耐腐蚀性好，因此设备投资、维修费用高，同时氧化剂、催化剂消耗很多，工艺也比较复杂，从而限制了硫酸铁的生产和应用。本实验采用铁矿石为原料制备硫酸铁，由于铁矿石中含有许多有机杂质，如果直接酸浸，将影响硫酸铁的质量。故将铁矿石先进行缎烧然后再酸浸，同时考察了锻烧温度、锻烧时间、硫酸浓度、酸浸时间和液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响，并确定了合理的生产工艺和操作条件。该法具有工艺简单、投资少、成本低的特点，可有效地综合利用铁矿石，治理环境污染。
一、实验部分
铁矿石取自湘潭某钢铁厂，经分析，其化学组成为：TFe 63.3％，FeO 0.25％，Fe2O389.94％，Al2O3 2.08％，SiO2 4.16％，CaO0.4％，其它3.17％。
主要仪器。DBJ一621型六联定时变速搅拌器；CS－501SP型超级数量恒温器；马弗炉。
实验方法。将研磨为－200目的铁矿粉放入马弗炉中，分别在600℃、700℃、800℃和900℃温度下煅烧一定时间，冷却后，取出备用。在常温常压下，将一定比例的铁矿粉和被稀释过的浓硫酸置于一个带有搅拌装置的500ml烧瓶中，然后在100℃条件下反应一段时间，冷却，过滤，即得含有Fe2（SO4）3的溶液。以H3PO4作掩蔽剂，用KMnO4滴定，测定Fe2＋浓度；以磺基水杨酸为指示剂，EDTA络合滴定法测出Fe3＋浓度。
二、结果与讨论
（一）煅烧温度对铁浸出率的影响
控制锻烧时间为2h，硫酸浓度为5mol/L，液固比为6∶1，酸浸时间为3h，考察不同锻烧温度对铁浸出率的影响，结果见表1。由表1知，当锻烧温度低于800℃时，铁浸出率随温度升高而增大；但当锻烧温度超过800℃时，铁浸出率随温度升高变化不明显。故较佳煅烧温度为800℃。
表1 煅烧温度对铁浸出率的影响煅烧温度/℃600700800900铁浸出率/%53.169.279.580.3
（二）锻烧时间对铁浸出率的影响
控制煅烧温度为800℃，硫酸浓度为5mol/L，液固比为6∶1，酸浸时间为3h，考察不同煅烧时间对铁浸出率的影响，结果如表2所示。由表2可知，随着煅烧时间的延长，铁的浸出率提高；但煅烧时间超过2h后，铁浸出率增大不明显。所以煅烧时间以2h为宜。
表2 煅烧时间对铁浸出率的影响煅烧时间/h0.5123铁浸出率/%35.362.578.780.4
（三）硫酸浓度对铁浸出率的影响
控制煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h，液固比为6∶1，酸浸时间为3h，考察不同硫酸浓度对铁浸出率的影响，结果见表3。由表3可知，随着硫酸浓度的升高，铁的浸出率提高，当硫酸浓度超过5mo1/L时，铁的浸出率反而下降。这是因为硫酸的浓度过高，则反应系统的水分越少，反应就会不充分，铁的浸出率反而下降。因此，硫酸浓度控制在5mol/L为宜。
表3 硫酸浓度对铁浸出率的影响硫酸浓度/（mol/L）3456铁浸出率/%44.870.679.578.2
（四）酸浸时间对铁浸出率的影响
控制煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h，硫酸浓度为5mol/L，液固比为6∶1，考察不同酸浸时间对铁浸出率的影响，结果见表4。由表4可知，随着酸浸时间的延长，铁的浸出率提高；但酸浸时间超过3h后，铁浸出率增大不明显。所以酸浸时间以3h为宜。
表4 酸浸时间对铁浸出率的影响酸浸时间/h1234铁浸出率/%51.570.378.779.1
（五）液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响
控制煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h，硫酸浓度为5mo1/L，酸浸时间为3h，考察不同液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响，结果见表5。由表5可知，铁浸出率随液固比的增大而提高，因为液固比增大，液固接触机会增多，反而速率提高，因而铁浸出率提高，但液固比超过6∶1后，铁浸出率增大不明显。因此，液固比（硫酸与铁矿石质量比）控制在6∶1为宜。
表5 液固比对铁浸出率的影响液固比（硫酸与铁矿石质量比）4567铁浸出率/%58.375.179.179.7
三、结论
（一）由于铁矿石中含有许多有机杂质，如果直接酸浸，将影响硫酸铁的质量。故将铁矿石先进行煅烧然后再酸浸，其铁浸出效果会更好。
（二）当煅烧温度为800℃，锻烧时间是2h，硫酸浓度为5mo1/L，酸浸时间3h以及液固比（硫酸与铁矿石质量比）为6∶1时，铁的浸出率最高。
（三）以铁矿石为原料，按上述方法制备硫酸铁，具有工艺简单、投资少、成本低的特点，可有效地综合利用铁矿石，治理环境污染。
高温热分解锆英砂制备二氧化锆
2019-01-07 17:38:27
从图1示出的ZrO2－SiO2状态图中可看出，当温度在1175℃以上时，ZrSiO4可分解为ZrO2和熔融态SiO2，热源为高温等离子。反应产物经NaOH处理即可获得二氧化锆，工艺流程见图2，主要工艺条件见表1。
表1 等离子分解锆英砂主要工艺条件工艺步骤工 艺 条 件备 注熔 炼 300kW；225kg/h 反应为： ＞1175℃ ZrSiO4分解率大于96%碱浸出NaOH 50%；145～150℃ 反应为：SiO2（g）＋2NaOH＝Na2SiO3（1）＋H2O，产品含ZrO2＞99%；粒径小于0.189nm占95%；ZrO2 NaOH 50%；热溶液 ZrO2纯度为96%～99.6%图1 ZrO2和SiO2平衡相图图2 高温等离子法分解锆英砂原则流程
锆知识
2019-03-08 11:19:22
锆是银灰色有光泽的金属，密度6.49，熔点1852℃，沸点4377℃。锆的化学性质不生动，细密的在空气中比较稳定，加热时表面构成氧化物覆盖层，失掉金属光泽。粉末状的锆简单在空气中焚烧，细的锆丝可用火柴点着。锆对氧具有很强的亲和力，它能夺去氧化镁、和氧化钍中的氧，自身成为二氧化锆。锆有激烈的吸氢功能，可用作储氢料材。高温下锆还能与氮效果。锆有耐腐蚀性，不与稀、稀硫酸和强碱溶液效果，但易溶解在和中。高温时，锆与非金属元素和许多金属元素反响，生成固溶体化合物。
锆在地壳中的含量为0.025%，居第20位。含ZrO2在20%以上的矿藏虽有十几种，但工业选用的仅有锆石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)两种。锆石与钛铁矿、金红石、独居石共生，也可在海滩砂石中找到。一切的锆石中都含有氧化铪(HfO2)和放射性物质，放射强度一般在1×10-7毫居里/克的数量级，含HfO2高的放射性强度也高。
锆英石、斜锆石是锆的首要来历，锆石参加适量的石油焦，在1000℃通入，可得到(ZrCl4)，它的蒸气与熔融的金属镁触摸，即被复原为。高纯度可用碘化物热分化法制取。
ZrCl4在常温下呈固态，437℃时提高。因此在冷凝器中所得的ZrCl4为气态凝结而成,操控好传热速度等条件，能够得到细密度高的产品。ZrCl4能够复原得到ZrCl3和ZrCl2，它们是电解制取时熔盐中的首要组分。如制取一般工业锆，无须别离铪，可用提高提纯法制成精ZrCl4后，就用镁复原制得海绵锆。
锆首要用作原子核反响堆燃料元件的包壳材料，所以锆的冶炼流程中都有锆铪别离这一进程。工业上最通用的别离办法是NH4CNS-MIBK溶剂萃取法，萃取剂为甲基异丁基酮(MIBK)。此法的缺点为：①别离系数低，需求的级数多;②NH4CNS简单分化发作CN-，使废水有毒，需在厂内处理。
近年来有用HNO3系TBP(磷酸三丁酯)萃取法和HCl-HNO3系TBP萃取法的。前者矿石分化用NaOH熔融法，带来一系列的困难，包含萃取中呈现三相的困难。后者运用ZrCl4为质料，避免了上述困难，但也有溶液腐蚀性强的缺点。所得ZrO2再进行氯化得到ZrCl4，工业上叫作二次氯化。ZrCl4通过提高提纯，然后用金属热复原法(镁复原或钠复原)制得粗锆，真空蒸馏除掉MgCl2和收回剩余的镁(钠复原时用水洗)。这一进程与钛的复原流程类似，仅有不同处为镁需经预处理提纯。镁复原法的化学反响为：ZrCl4+2Mg→Zr+2MgCl2，复原温度为850℃左右。真空蒸馏温度为950～1000℃。锆自身有吸气效果，所以最终的真空度一般为10-5托。
制取纯度较高的锆，是用ZrI4在热丝上分化制得，工业上叫作结晶棒。在这一进程中有ZrI2和ZrI3参加效果。锆及锆合金选用真空自耗电弧重熔炉熔炼铸锭，最常用的型材为管材，成型办法包含铸造、揉捏、拉伸，与钛管的加工办法根本相同。
锆和锆合金首要用在水冷式的原子反响堆中。在原子反响堆里，铀棒不能直接与水触摸。由于热水腐蚀铀棒，铀棒使水沾上放射性，就会损害人体健康。用锆作铀棒的护套，能够满意下面四个方面的要求：①抗蚀能力强，不与核燃料和传热介质(如水)发作效果;②有满足的强度、耐热、耐腐蚀;③很少吸收中子，确保裂变“链式反响”的进行;④简单加工成形。
锆还可用作特殊钢的添加剂，含锆不锈钢和耐热钢是制作坦克车、坦克、大炮和防弹板等兵器的重要材料。锆除了加强钢的强度和硬度外，还能改善钢的机械加工功能，可淬硬性、可焊接性。它还能碎化钢中的硫化物，然后细化钢的晶粒组成。参加锆的钢抗氧化性增强，抗腐蚀性也有明显添加。二氧化锆的熔点高达2675℃，化学稳定性好，用作高档耐火材料。
钨尾砂生物陶粒的制备及性能研究
2019-02-11 14:05:44
生物陶粒也称为高效挂膜轻质生物陶粒，具有化学功能安稳、耐磨擦、抗冲击、耐腐蚀、耐高温、比表面积大、截污能力强、不向水体开释有毒有害物质等特色，是现代水处理工艺的抱负滤料。
现在用页岩及粘土、等制备生物陶粒的报导较多，用钨尾砂制备生物陶粒在国内没有见报导。本实验选用江西大余下垄钨矿尾砂库的尾砂进行了生物陶粒的制备研讨。
一、实验材料及设备仪器
制备生物陶粒的尾砂质料为取自江西大余下垄钨矿尾砂库的新鲜尾砂，经荧火分析仪分析，其首要化学成分如表1所示。
表1 钨尾矿首要化学成分成分SiO2Al2O3CaOK2ONa2OFe2O3其它含量79.68.50.111.431.021.756.31
其它辅助材料为浓、炉渣、粉煤灰、粘土、造孔材料（木屑或泡沫塑料）、粘结剂（改性淀粉）、酸树酯型白色涂料、二溶剂等。
实验所用首要设备仪器有AE200电子分析天平、球磨机、造粒机、电热恒温枯燥箱、马弗炉、ASAP比表面积及孔隙度分析仪、XRF－1700X荧光分析仪、LTDX－650扫描电镜等。
二、生物陶粒的制备
（一）制备工艺
生物陶粒制备工艺流程如图1所示。图1 生物陶粒制备工艺流程
用20%的溶液对尾砂进行改性处理，使其具有很多的孔洞。将改性尾砂与炉渣、粉煤灰、粘土按必定份额混合拌和均匀并添加少数造孔材料和粘结剂，在造粒机上制成球形陶粒生料。将陶粒生料放入电热恒温枯燥箱于120℃下烘1h，然后转入马弗炉，在1h内逐步升温至500℃，恒温10min，再将温度调至800～1200℃焙烧30min，出炉天然冷却至常温。将焙烧产品置于球磨机中以自磨方法打磨表面后，用喷喷涂经二稀释的酸酯型白色涂料，常温枯燥后即得终究生物陶粒产品。
实验中炉渣与粉煤灰的体积比固定为1∶1，（炉渣＋粉煤灰）与粘土的体答比固定为3∶1，将（炉渣＋粉煤灰＋粘土）界说为辅料，进行质料配比实验时首要调查尾砂与辅料的体积比V尾矿/V辅料对陶粒功能的影响。
喷涂酸酯型白色涂料时空压机压力为0.2～0.5MPa，喷雾化视点为30°～50°，喷口离陶粒间隔为15～50cm，常温枯燥时刻为0.5～1.5h，涂层干膜厚度为20～30μm。
（二）质料配比对陶粒物理功能的影响
改动尾砂与辅料的体积比V尾矿/V辅料，在1100℃温度下进行焙烧，所得生物陶粒制品的物理功能见表2。
表2 不同质料配比下生物陶粒的物理功能样品号V尾砂/V辅料粒子密度/（g/cm3）堆积密度/（g/cm3）比表面积/（m2/g）酸可溶液/%碱可溶率/%筒压强度/MPa1
2
3
41.50
1.25
1.00
0.753.60
1.67
1.61
1.592.30
1.00
1.10
0.973.1
10.5
9.7
11.50.26
0.22
0.17
0.170.47
0.43
0.33
0.315.1
8.9
8.1
9.1
由表2可知：钨尾砂用量大时，制备的生物陶粒筒压强度较小，粒子密度和堆积密度较大，这是由于钨尾矿的熔炼性较差，用量大时使晶粒微观结构的细密性受到影响；跟着钨尾砂用量削减，粉煤灰的份额添加，烧制的生物陶粒结晶程度高，结构细密性得到改进，表面润滑，气孔均匀，筒压强度较高，比表面积增大，堆积密度减小。
（三）焙烧温度对陶粒物理功能的影响
按照表2中样品3的质料配比，在不同温度下进行焙烧，所得生物陶粒制品的物理功能见表3。
表3 不同焙烧温度下生物陶粒的物理功能焙烧温度
/℃粒子密度/（g/cm3）堆积密度/（g/cm3）比表面积/（m2/g）酸可溶液/%碱可溶率/%筒压强度/MPa800
900
1000
1100
12002.30
1.80
1.60
1.57
1.521.30
1.30
1.01
0.91
0.937.5
9.2
10.5
12.5
12.80.25
0.21
0.19
0.18
0.170.45
0.41
0.32
0.22
0.236.7
7.8
8.8
8.9
9.1
由表3可知：跟着焙烧温度的上升，生物陶粒的堆积密度逐步减小，筒压强度逐步进步，比表面积逐步增大；当温度到达1100℃后，各项目标趋于安稳。因而，焙烧温度为1100℃左右较为合理。
（四）陶粒样品的XRD分析
制得的陶粒滤料为球形颗粒，粒度均匀，外观呈红褐色，表面多微孔，内部网犬牙交错，具有很强的吸附效果。在25℃和50%相对湿度条件下，用D/Max－3B型X射线粉晶衍射仪对表2中的陶粒样品1和样品3进行测验（Ni滤波，管电压30kV，管电流30mA，扫描速度2°/min），得到定向X射线衍射图谱如图2所示。图2 样品的XRD图谱
由图2可见，生物陶粒样品的非晶体散射特征体现很弱，陶粒晶体的衍射特征杰出，首要晶相为CaSiO3，阐明在本实验条件下，制品的结晶程度很高，具有较大硬度。
（五）陶粒样品的SEM分析
图3为表2中的样品1和样品3的SEM相片。可见：样品结晶较充沛，这与XRD分析结果是共同的；晶体首要呈粒状集合体描摹，全体结构均匀共同，微观结构比较细密。依据开裂理论，晶粒显微结构的细密化可为力学功能的进步发明有利的根底条件，故从理论上分析，制备的生物陶粒具有较好的力学功能，即具有较高的抗压和抗折强度。 图3 样品的SEM相片
三、生物陶粒挂膜实验
挂膜实验选用V尾砂/V辅料＝1.00、焙烧温度为1100℃的陶粒制品；实验装置由高位水槽、生物陶粒流化床及流量计组成，如图4所示。流化床由有机玻璃制成，直径30cm，填料高度200cm，下端40cm陶粒粒径为16～20mm，中间60cm陶粒粒径为10～15mm，上端100cm陶粒粒径为6～10mm。
图4 生物陶粒挂膜实验装置
实验以学校食堂排污口听日子污水为处理目标，水力停留时刻为5h，水温为20～23℃。挂膜期间进水CODcr为817mg/L，挂膜开如6d内CODcr下降率仅17%左右，15d时到达80%，20d时到达93%以上，尔后接连几天测定的数据都较安稳，阐明陶粒的挂膜已基本完成，流化床进入安稳运转阶段。
挂膜实验标明：生物陶粒制品的表面可供生物膜成长，其比表面积的巨细影响着生物膜量的多少；陶粒表面的孔洞有利于微生物附着、固定，一起对已附着的微生物起到屏蔽维护，使其免受水的剪切冲刷效果。
实验过程中还将表面不喷涂白色涂料的陶粒制品与表面喷涂白色涂料的陶粒制品进行了比较，结果标明：在相同的条件下，表面喷涂白色涂料的陶粒挂膜速度稍快，反冲刷也比较简单，并且陶粒的耐酸、耐碱、耐磨性添加，破碎率削减。
四、定论
（一）以大余下垄钨矿的钨尾砂为质料，辅之以炉渣、粉煤灰、粘土，选用焙烧法可制备出强度高、孔隙率和比表面积大、化学和物理安稳性好的生物陶粒。
（二）挂膜实验标明，所制备的钨尾砂生物陶粒挂膜功能杰出，微生物附着力强、附着速度快，反冲刷简单。
（三）表面喷涂白色涂料可使生物陶粒的功能得到进步。
锰酸锂制备
