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新聞資訊
二氧化鋯的生產方法制備工藝介紹以及其可以應用的領域
來源:本站 發布時間:2022-01-05 14:08:55
生產方法
1.氯氧化鋯熱解法:鋯石和燒堿在650℃熔化,熱水浸出熔體,硅以硅酸鈉的形式與鋯酸鈉分離。然后用硫酸處理,得到硫酸鋯溶液,進一步去除雜質,加入氨水,沉淀氫氧化鋯。用鹽酸溶解氫氧化鋯,得到氯氧化鋯,蒸發濃縮,冷卻結晶,粉碎烘烤,即得到二氧化鋯成品;此外,易于凈化的鋯化合物可以熱分解或氧化分解,以制備高純氧化鋯。
2.膠體法:在氧化鋯溶液中,加入二氧化硅溶膠制成膠體溶液,經吹風拉絲成型,干燥后燒結成纖維。
3.擠壓方法:將氧化鋯溶膠或氧化鋯顆粒和增稠劑制成坯料,通過液壓或螺旋絞刀的推進,將坯料從機型口擠出成細絲,然后燒結固化成纖維。該法制成的纖維較粗,強度較低。
4.浸漬方法:首先將粘合絲或整個織物長時間浸泡在氫氧化鋯溶液中,使粘合纖維膨脹,然后熱解煅燒,獲得具有一定拉伸強度的氧化鋯纖維。
5.水解法:以氧氯化鋯為原料,水解制備高純超細二氧化鋯,加入0.2~0.3mol/L的高純氧氯化鋯溶液去離子水解,長時間煮沸氧氯化鋯溶液,使水解產生的氯化氫不斷蒸發去除。水解反應在沸騰下進行50h以上,然后過濾,用去離子洗滌、干燥、煅燒和粉碎。
6.高溫水解法:將1mol/L的高純氧氯化鋯溶液噴入溫度為1000℃的分解爐中。微小的氧氯化鋯液滴首先蒸發水分,然后水解產生二氧化鋯。分解后的二氧化鋯通過旋風分離器收集,然后通過酸洗、水洗、干燥獲得產品。
7.溶膠-凝膠法:在鋯醇[Zro(C3H7)4]中加入醇和水,然后加入催化劑,充分混合后開始分解,將其膠化成粘稠液體,選擇合適的粘度,干燥加熱至500~1000℃,高溫纖維化燒成產品。
8.醇鹽水解法:以四氯化鋯、氨、丙醇為原料,制備高純超細二氧化鋯,在苯溶劑的存在下制備高純四氯化鋯、丙醇,氨在5℃反應后制備鋯醇鹽,經過濾分離去除氯化銨,再加水解沉淀過濾,不少于100℃干燥、煅燒、粉碎產品。水解條件直接影響產品的粒徑、形狀和凝聚力。該方法可制備粒徑和形狀均勻、結構單一的Zro2。
9.用鹽酸或甲醇重結晶氧氯化鋯(ZrCl2O·8H2O),經高溫煅燒制成成品。
將四烷氧基鋯蒸餾提純,蒸汽在350~500℃分解,得到成品。
11.凈化四氯化鋯蒸餾,蒸汽與過量氧氣在1200℃反應,得到二氧化鋯。
制備工藝
大多數工業耐火材料的穩定氧化鋯都是通過電熔法制成的。在鋯石電熔過程中加入碳和穩定劑氧化鈣。在去除硅的同時,氧化鋯和氧化鈣可以產生固溶體,然后通過破碎和整粒處理制成穩定的氧化鋯。精細陶瓷中使用的穩定性和部分穩定性氧化鋯一般采用濕法制成。目前*成熟、*常用的是中和沉淀法,其制備工藝如圖所示。凈化后的氯氧化鋯用純水溶解,過濾去除不溶物,調整溶液中的鋯濃度,加入所需的氯化鋯溶液(或其他稀土金屬或堿土金屬的氯化物溶液),然后加入氨水中和沉淀。沉淀物用熱水清洗,然后過濾、干燥和煅燒。煅燒產品可以通過粉碎獲得超細的穩定氧化鋯粉末。
應用領域
一些穩定氧化鋯是通過控制添加穩定劑的量而制成的,使其不足以達到完全穩定。一些穩定氧化鋯具有高強度和抗熱震性能,廣泛應用于結構陶瓷中。
鋯及其化合物的原料。
用于制造金屬鋯和鋯化合物、耐火磚和坩堝、高頻陶瓷、研磨材料、陶瓷顏料和鋯酸鹽,主要用于壓電陶瓷產品、日常陶瓷、耐火材料和貴金屬熔化鋯磚、鋯管、坩堝等。也用于生產鋼和有色金屬、光學玻璃和二氧化鋯纖維。也用于陶瓷顏料、靜電涂料和油漆。它可以增加環氧樹脂中耐熱鹽水的腐蝕。
耐火材料。
氧化鋯纖維是一種多晶耐火纖維材料。由于Zro2物質本身的高熔點、不氧化等優良的高溫特性,Zro2纖維的使用溫度高于其他耐火纖維,如氧化鋁纖維、莫來石纖維、硅酸鋁纖維等。氧化鋯纖維在1500℃以上的超高溫氧化氣氛中長期使用,*高使用溫度高達2200℃,甚至2500℃仍能保持完整的纖維形狀,高溫化學性質穩定,耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、不揮發、無污染。Zro2的耐酸堿腐蝕性遠強于SiO2和Al2O3。不溶于水,溶于硫酸和氫氟酸;微溶于鹽酸和硝酸。鋯酸鹽可與堿共熔生成。
燃氣輪機。
等離子噴涂二氧化鋯熱障礙涂層在航空和工業燃氣輪機中的應用取得了很大的進展,已在一定程度上用于燃氣輪機的渦輪部分。由于該涂層可降低50~200℃的溫度,可顯著提高高溫部件的耐久性,或允許提高氣體溫度或減少冷卻氣體的需要,保持高溫部件的溫度不變,從而提高發動機的效率。
陶瓷材料。
由于氧化鋯折射率高,熔點高,耐腐蝕性強,用于窯原料。壓電陶瓷產品包括濾波器、揚聲器、超聲波水聲探測器等。還有日常陶瓷(工業陶瓷釉)、貴金屬熔化鋯磚和鋯管。納米氧化鋯也可用作拋光劑、磨粒、壓電陶瓷、精密陶瓷、陶瓷釉和高溫顏料的基質材料。
其他
此外,二氧化鋯可用于制造白熱氣體燈罩、搪瓷、白玻璃、耐火坩堝等。x射線照相。研磨材料。用于制造紅外光譜儀中的光源燈、厚膜電路電容材料和壓電晶體換能器配方。