» » Разложение циркона по способу спекания с известью
06.02.2017

При нагревании смеси циркона с известью происходит разрушение силиката циркония и образование цирконатов и силикатов кальция по реакции:
ZrSiO4 + 2СаО = CaSiO3 + CaZrO3.

Кроме метасиликата кальция, в той или иной степени (в зависимости от температуры и времени процесса) образуются также другие силикаты кальция: трехкальциевый дисиликат Ca3Si2O7 (или 3CaО*2SiО2) и ортосиликат Ca2SiO4.
В отличие от минерала циркона, цирконаты кальция легко разлагаются кислотами, что позволяет перевести цирконий в раствор.
Спекание с известью. Реакция между цирконом и окисью кальция происходит с достаточной скоростью только при сравнительно высокой температуре (1400—1500°), так как процесс протекает между двумя твердыми веществами.
При спекании, кроме метацирконата и ортосиликата кальция, образуются другие цирконаты и силикаты. Окись железа взаимодействует с известью с образованием феррита кальция Ca (FeO2)2.
В одном из описаний этого процесса указывается, что окись кальция берется из расчета на образование CaZrO3 и CaSiO3 с избытком 30% против теоретически необходимого количества. Вместо извести в шихту можно вводить более дешевый реагент — мел. Степень вскрытия составляет примерно 90%. Для понижения температуры процесса и повышения степени вскрытия предложено добавлять в шихту, кроме окиси кальция, хлориды натрия или кальция. В этом случае хорошее вскрытие достигается при температуре 1000—11003. Ускорение процесса при добавках хлоридов вызывается образованием жидкой фазы (CaCl2 плавится при 774°, NaCl при 800°), в которой частично растворяется окись кальция и циркон.
Способ вскрытия цирконовых концентратов путем их обжига с известью или мелом с добавками хлористых солей имеет технико-экономические преимущества перед способом сплавления с едким натром. Используемые реагенты значительно дешевле едко го натра, а осуществление процесса в крупном производственном масштабе проще.
Поскольку шихта в процессе нагревания не плавится, операцию можно производить во вращающихся печах непрерывного действия.
Выщелачивание спека производится соляной или серной кислотами.
Выщелачивание спека соляной кислотой. По описанию Шмида, выщелачивание соляной кислотой производится в две стадии.
Первоначально операцию ведут на холоду разбавленной соляной кислотой- При этом растворяется избыточная окись кальция и частично разлагается силикат кальция. Цирконат кальция холодной разбавленной соляной кислотой не разлагается. В раствор переходит также часть железа и алюминий Раствор декантируют и остаток выщелачивают 20— 30% ной соляной кислотой при температуре 80—90°. В этих условиях цирконат кальция растворяется:
CaZrO3 + 4НСl = ZrOCl2 + CaCl2 + 2H2O.

Одновременно происходит разложение силиката кальция и образование кремневой кислоты, часть которой остается в растворе в коллоидном состоянии Для отделения кремневой кислоты применяют коагуляторы, например столярный клей.
После отделения солянокислого раствора от осадка цирконии осаждают одним из описанных ниже способов.
Выщелачивание спека серной кислотой. При использовании серной кислоты кальций остается в осадке в виде сульфата кальция, что является преимуществом по сравнению с методом выщелачивания соляной кислотой.
Операция может производиться следующим путем. Спек постепенно добавляют в концентрированную кислоту, взятую с некоторым избытком (10—15%) против стехиометрического количества. Реакция сопровождается сильным разогревом смеси. После окончания реакции раствор разбавляют, отфильтровывают и выделяют цирконий гидролизом в виде основного сульфата или другим способом.