QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ZrO2

QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ZrO2

    !"#$ %&' ( M Đ UỞ Ầ  Zirconi đioxit v i nh ng tính ch t hóa lí u vi t, là nguyên li u quan tr ng trong lĩnh v c ớ ữ ấ ư ệ ệ ọ ự g m cao c pố ấ , ZrO2 có đ s ch cao(98%) th ng đ c dùng ộ ạ ườ ượ làm b t màu cho g m,s n xu t men ộ ố ả ấ sứ, th y tinh đ c bi t và đá quý, g m đi n t , g m k thu t, l p ph cách nhi t, làm n i n u ủ ặ ệ ố ệ ử ố ỹ ậ ớ ủ ệ ồ ấ kim lo i, ạ  Vi t Nam là m t qu c gia có tr l ng Zircon khá l nệ ộ ố ữ ượ ớ , d c theo b bi n mi n Trung.ọ ờ ể ề  Zircon là nguyên li u chính đ s n xu t ZrO2. Tuy nhiên, hi n khoáng này ch đ c khai ệ ể ả ấ ệ ỉ ượ thác ch y u đ ủ ế ể xu t kh u d ng nguyên li u thôấ ẩ ở ạ ệ nên có giá tr kinh t r t th p, gây lãng phí ị ế ấ ấ tài nguyên. M Đ UỞ Ầ Nh v y, n u s n xu t đ c ZrOư ậ ế ả ấ ượ 2 s ch t ngu n khoáng ZrSiOạ ừ ồ 4 trong n c (sa ướ khoáng ven bi n, bi n m , ) s đem l i nh ng l i ích :ể ể ỏ ẽ ạ ữ ợ  T n d ng hi u qu tài nguyên khoáng ZrSiOậ ụ ệ ả 4  Đáp ng nhu c u trong n c và xu t kh u đ i v i ZrOứ ầ ướ ấ ẩ ố ớ 2  Góp ph n ph c v chính sách n i đ a hóa trong vi c xây d ng nhà máy đi n h t ầ ụ ụ ộ ị ệ ự ệ ạ nhân. )*+ )*,$%&' (  )*)-).)/0 &' ( 123& NỘI DUNG I.1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG     I.2. ÑAËC ÑIEÅM C A KHOAÙNG ZIRCONỦ !"#$%&' ()*+, (-. /0%1%2342125671%489 2:;"")*+, 2:;""-. /<%1%234212/%=>? 2:;""@"AB' 2:;""@ 2:;"" BC /D5>?/%7E%1F )* + )* +  1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG Do tính chất hoạt động của Zr nên không tìm thấy Zr ở dạng đơn chất mà thường ở dạng hợp chất như silicat và oxit, tập trung chủ yếu trong 2 quặng là : 4567&8'9:6 Công thức được viết ở 2 dạng : + ZrSiO 4 (ở t 0 thường) + ZrO 2 . SiO 2 (ở t 0 cao)  1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG Quặng Badeleit :Thành phần: + ZrO 2 (>90%), tỉ trọng : 5,4-6,02 + Thường lẫn các tạp chất như thạch anh ,rutil )* + )* + ;'<=>?67@8'9:6A:B69C4-D9AE6FA'G6HIA'8J4AK6LBAM67NO6=>?67FB676PQ=B RF:O67SIITIIIAK6T G  1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG )* + G  1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG U H@I F:V67&8'9:69FWXY49Z[4NA'\=8\] '\N8=]$6^]7\]\Q)F8]:\_]9`67 6F>[ab67A'CQAE9FLD8A'<=>?676FcFd6 6F8e4RFfgAFY78D8T UJKL 74h6RF:V67&8'9:6AF>i67=j6LD89V9 RF:V67RFV96F>'4A8=]8=Qk68A]Q\6FkA8Al 6mQA':67Q^A=DgN\RF:V677n8=B9VAok69Z an9Lk6p8q6LD8A'<=>?67=D6]ArgA'4679FW XY4[Bs6F]4Y]4O67't])FuG6] v6Ft6F]v6FF4r6l )* + G  1.ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT, KHAI KHOAÙNG #4F>D67NO6w4KA&8'9:689W\AFY78D8 [...]... DỤNG ZrO2 CỦA 1 Tính chất  ZrO2 là chất rắn màu trắng Dạng tinh thể đơn tà của ZrO2 tồn tại trong thiên nhiên là bađeleit đồng hình với m ột dạng tinh thể HfO 2 và đều có cấu trúc khơng đều đặn  ZrO2 rất cứng, khó nóng chảy và bền nhiệt, khá trơ về m ặt hóa học , khơng tác dụng với nước, dung dịch lỗng axít (tr ừ HF), chỉ tác d ụng chậm với axít khi đun nóng lâu và tác dụng với kiềm nóng ch ảy ZrO2. .. thêm vào dung dòch để kết tủa lại ZrO2. xH2O:  ZrOCl2 + NH3 + 2H2O -> ZrO2. H2O + 2NH4Cl  Do tích số tan của Zirconi hydroxit lớùn hơn rất nhiều so với những kim loại khác => Chỉ cần chỉnh pH ~ 3 – 4 là có thể tách đư ợc ZrO 2.xH2O  0 Lọc thu sản phẩm rắn rồi đem nung ở 900 C để được ZrO2 GĐ5 Tinh chế ZrO2 Điều kiện và kỹ thuật thích hợp để chuyển hóa ZrOCl2 thành ZrO2 cỡ nano  Thủy phân dung dịch... PHÁP ĐIỀU CHẾ ZrO2 CỠ NANO TỪ QUẶNG ZIRCON • Giai đoạn I: Điều chế muối ZrOCl2.8H2O từ tinh quặng zircon • Giai đoạn II: Chuyển hóa ZrOCl2 thành ZrO2 cỡ nano • Phương pháp clo hóa • Phương pháp acid • Phương pháp kiềm chảy … Phương pháp kiềm chảy Phương pháp kiềm chảy  Ngun liệu NaOH dễ kiếm  Có thể nung ở nhiệt độ khơng q cao  Cho hiệu suất phân hủy cao(90 – 97%) QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ ZrO2 CỠ NANO... Hòa tách bằng H2O KẾT TỦA Hòa tách bằng dd HCl DUNG DỊCH ZrOCl2 Cơ đặc và kết tinh TINH THỂ ZrOCl2 Thủy phân ZrO2. xH2O Nung ZrO2 GĐ1 Nghiền mịn và nung chảy  Quặng Zircon cho vào máy nghiền phối trộn với NaOH  Đun hỗn hợp trong lò nung để phân giải ở nhiệt độ và thời gian nhất định  Phản ứng: ZrO2. SiO2 + 4NaOH  Na2ZrO3 +Na2SiO3 + 2H2O GĐ1 Nghiền mịn và nung chảy Điều kiện để đạt hiệu suất tối đa:... loại bớt lượng NaOH dư và silicat natri là phần tan tốt trong nước Phần khơng tan còn lại chủ yếu là ZrO2. xH2O cùng một số tạp chất được lọc tách ra để xử lý tiếp  Phản ứng khi hòa tan khối chảy này bằng nước: Na2ZrO3 + (1+x)H2O = ZrO2. xH2O +2NaOH GĐ3 Hòa tách bằng dung dịch HCl  Phần khơng tan ngồi ZrO2. xH2O còn có các tạp chất như Fe2O3 và SiO2 cần phải loại đi (Theo một số tác giả cho rằng phần... tan trong nước Phương trình xảy ra như sau:  ZrO2. xH2O +2HCl = ZrOCl2 + (x+1)H2O GĐ4 Kết tinh và tinh chế ZrOCl2.8H2O  - Dung dịch Zirconi oxiclorua được đem cơ đặc, làm nguội kết tinh ta thu được tinh thể ZrOCl2.8H2O (dựa vào sự thay đổi độ tan theo nồng độ axit và nhiệt độ)  - Tinh thể ZrOCl2.8H2O đem kết tinh lại trong mơi trường HCl đậm đặc để loại đi tạp chất GĐ5 Tinh chế ZrO2  Dùng dung dòch... tác dụng với kiềm nóng ch ảy ZrO2 + H2SO4  ZrOSO4 + H2O ZrO2 + 2KOH  K2ZrO3 + H2O 2 Ứng dụng - 0 Do ZrO2 có nhiệt độ nóng chảy cao 2850 C , hệ số giãn nở nhiệt thấp, khả năng chống ăn mòn thấp, có cả tính axít lẫn bazơ nên được dùng trong nhiều lĩnh vực như ceramic, kỹ thuật hạt nhân, chất hấp phụ, chất xúc tác - Trong kỹ thuật hạt nhân gốm ZrO2 đã làm sạch Hf được dùng làm vật liệu phản xạ nơtron... sóng siêu âm, già hóa kết tủa trong điều kiện lò viba  Rửa và sấy nung kết tủa ở nhiệt độ ≥5000C TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 TS Nguyễn Hữu Trí, Giáo Trình Các Nguyên Tố Hiếm 2 Hoàng Nhâm, Hóa Học Vô Cơ, Tập 3, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2003 3 TS Nguyễn Hữu Trí, Giáo Trình Zirconi 4 Phạm Văn Trọn, Nghiên cứu điều chế zirconi đioxit kích thước nano từ tinh quặng zircon Việt Nam (Luận văn thạc só) CẢM ƠN THẦY... làm thùng chứa chất thải phóng xạ 2 Ứng dụng - Các oxit của zirconium và hafnium (fianit): được dùng làm ngọc nhân tạo, vật liệu laze - ZrO2 có kích thước nanomet còn có khả năng xúc tác quang hóa 2 Ứng dụng Zirconi đioxit còn được gọi là zirconia, là một khống sản tự nhiên q hiếm Ziconia có nhiều ứng dụng như chế tạo khớp hơng nhân tạo, làm mão răng thẩm mỹ, các thiết bị điện tử Trong nha khoa: nhờ...PHẦN I TỔNG QUAN 2 ĐẶC ĐIỂM CỦA KHOÁNG ZIRCON a Thành phần – Cấu tạo : Thành phần : - Hàm lượng chính : ZrO2 (khoảng 61 – 66.8% ) - Ngồi ra còn có thêm 1 số oxit khác : + 32.9% SiO2 + 0.12% TiO2 + 0.12% Al2O3 + 0.07% Fe2O3 + 0.08% P2O5 + 0.017% U3O8 + 0.36% Y2O3 Cấu tạo : Tinh thể phát triển đều đặn, hình . tính ch t hóa lí u vi t, là nguyên li u quan tr ng trong lĩnh v c ớ ữ ấ ư ệ ệ ọ ự g m cao c pố ấ , ZrO2 có đ s ch cao(98%) th ng đ c dùng ộ ạ ườ ượ làm b t màu cho g m,s n xu t men ộ ố ả ấ sứ, th. l nệ ộ ố ữ ượ ớ , d c theo b bi n mi n Trung.ọ ờ ể ề  Zircon là nguyên li u chính đ s n xu t ZrO2. Tuy nhiên, hi n khoáng này ch đ c khai ệ ể ả ấ ệ ỉ ượ thác ch y u đ ủ ế ể xu t kh u d ng nguyên