电熔氧化锆的发展、技术、应用和展望

电熔氧化锆是通过一步电弧炉熔炼而获得的氧化锆,具有工艺简单、流程短、产品成本低等优点。首先简要介绍了国内外电熔氧化锆的发展现状,然后概括了近年来我国电熔法制备氧化锆技术的发展、工艺技术创新,以及电熔氧化锆在耐火材料、陶瓷色料、陶瓷制品、磨料及金属锆等领域的应用和市场需求,同时分析了目前电熔法制备氧化锆在技术上存在的主要问题,并指出了电熔氧化锆的生产及应用趋势。     

立方氧化锆废弃物综合利用工艺研究

采用烧结-浸出-浓缩结晶-分步沉淀分离锆钇的方法处理立方氧化锆废弃物，制备出纯度分别为99.9%的氧化锆和氧化钇，回收率分别为90.40%和89.30%。探索了最佳工艺条件，有效地综合回收立方氧化锆废弃物中的锆和钇，使资源得到有效的再生利用。     

碳酸锆生产废水综合利用技术研究

阐述国内碳酸锆生产废水综合利用状况;对利用氢氧化钠水溶液处理技术进行了研究,回收得到氢氧化锆酰,二次废水可达到国家一级排放标准;氢氧化锆酰可返回碳酸锆生产或制备硫酸锆。     

锆化合物制备主流程的研究

对锆化合物制备主流程特别是锆化合物中的核心产品——氯氧化锆的制备工艺进行了研究并完成了工业试验,推广于生产。同时列出了主流程与其锆化合物制备的关联。以氯氧化锆为例进行了经济效益的评价。与国内目前所用流程相比,本流程短,原材料消耗少,回收率高,成本低,产品质量好,三废大为减少。     

国内氧化锆市场分析

文章简要介绍了锆英砂目前的供需状况、化学氧化锆和电熔氧化锆的主要应用领域,并分别对化学氧化锆和电熔氧化锆的生产及市场情况进行分析,预测了氧化锆的生产及应用趋势。氧化锆是一种支撑现代高技术新材料产业发展的重要的基础原料。氧化锆按生产工艺的不同,有碱熔法、氯化法、等离子法、电熔法等四种方法,除等离子法外,我国其他三种方法都有采用。碱熔法和氯化法生产的产品俗称化学氧化锆(简称化学锆),电熔法生产的产品称为电熔氧化锆(简称电熔锆)。化学锆产品纯度高、质量好,但生产工艺流程较长,需消耗大量的酸碱试剂,生产成本较高;电熔锆是由欧美日等国家在上世纪七十年代中期开发的,工艺流程较短,生产成本较低,但产品纯度和一些物理性能不及化学锆。     

用工业级氯氧化锆制备硫酸锆

研究了用工业级氯氧化锆(ZrOCl_2·8H_2O)经水解、硫酸沉淀工艺制备硫酸锆,考察了硫酸锆质量、制备工艺的经济性。结果表明:氯氧化锆的溶解量对硫酸锆沉淀起决定性作用;用无水乙醇清洗得到的硫酸锆能较好地控制沉淀晶体中氯离子含量;沉淀温度、硫酸用量影响锆回收率。同时,生产过程中产生的盐酸、洗涤沉淀晶体的乙醇均可回收利用,工艺环保。     

不同固-固掺杂工艺对氧化锆弥散强化钼合金性能的影响

以氧化锆作为添加剂,采用粉末冶金法分别在二氧化钼和钼粉中固-固掺杂制备出了氧化锆弥散强化钼合金。分析对比了合金金相组织及微观结构的差异,并测试了不同掺杂工艺制备出的钼锆合金的抗拉强度、硬度以及再结晶温度。试验表明：采用不同的固-固掺杂工艺制备出的钼锆合金在力学性能、加工性能以及再结晶温度方面存在一定差异。在二氧化钼中掺杂氧化锆制备的钼锆合金经过一定程度塑性加工之后硬度、抗拉强度更高,加工硬化现象更明显,加工至?0.68 mm丝材的再结晶温度约为1 400℃,比相同条件下在钼粉中添加氧化锆制备的钼锆合金再结晶温度提高约200℃左右,具备更好的高温力学性能。     

锆及其化合物的应用

锆及其化合物作为新能源、新材料,具有相当重要的意义。锆合金优异的核性能,成为核燃料包壳管的首选材料;氧氯化锆是生产金属锆、氧化锆和其他锆化合物的中间产品;氧化锆具有增韧的特性,极好的力学性能,是结构陶瓷的最好材料。     

水热水解法制备钇稳定纳米氧化锆工艺研究

以氧氯化锆、氯化钇和氨水为原料,聚乙二醇为分散剂,采用水热水解法制备钇稳定氧化锆(YSZ),系统研究了锆离子浓度、反应温度、钇掺杂量、分散剂添加量以及煅烧温度对氧化锆产品形貌、分散性、粒度和晶型的影响。结果表明：在锆离子浓度0.8 mol/L、反应温度180℃、钇掺杂量3%(摩尔分数)、分散剂添加量2%(质量分数)和煅烧温度1 000℃的条件下,可制得分散性好、粒度分布均匀的类球状钇稳定纳米氧化锆粉末。     

液固凝胶反应法制备超细氧化锆粉体

利用有机单体自由基聚合反应机制,采用聚合物网络法制备了超细氧化锆粉体。以八水合氧氯化锆为原料,选取丙烯酰胺和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺两种水溶性有机作为单体,在引发剂过硫酸铵的作用下,有机单体发生交联共聚,从而使Zr(OH)4浆料变成凝胶。该凝胶具有三维网络状结构,能够较好地抑制热处理过程中粒子的团聚,700℃下热处理2h获得超细氧化锆粉体。     

氧化钇稳定氧化锆中氧化锆含量的测定

建立了沉淀分离-EDTA滴定法与电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)相结合测定氧化钇稳定氧化锆(YSZ)样品中氧化锆含量的分析方法。考察了试样分解方法、锆的沉淀效果、盐酸用量(溶解氢氧化锆沉淀)、氧化锆测定方式、滴定酸度、滴定温度、共存物质等对测定结果的影响。结果表明,试样以过氧化钠熔融分解,用热水浸取过滤后,以6.0 mol/L盐酸溶解氢氧化锆沉淀,先以EDTA法测定溶液中氧化锆量,再以ICP-AES法测定滤纸上残留氧化锆量,两部分的合量即为试样中氧化锆的含量。氧化钇稳定氧化锆样品中共存物质不干扰氧化锆的测定。本法操作简单、测定快速,适用于氧化钇稳定氧化锆样品中氧化锆的测定,回收率在98%~101%之间,相对标准偏差(n=5)均小于0.5%,可用于日常分析。     

苦杏仁酸重量法测定铈锆复合氧化物中氧化锆和氧化铪合量

氧化锆和氧化铪合量为铈锆复合氧化物性能的重要评价指标。采用10 mL硝酸、1滴氢氟酸加热溶解试样至试液清亮，加入5.0 mL硫酸(1+1),在电炉上加热至冒尽白烟，取下冷却，用10 mL盐酸和2.0 mL过氧化氢进行提取，用氨水分离法除去钙、镁和硫酸根后，加入苦杏仁酸溶液沉淀锆和铪，生成难溶性的苦杏仁酸锆铪白色絮状沉淀，陈化后于900℃灼烧，以氧化物形式称重，经过计算得出试样中氧化锆和氧化铪的合量。据此，建立了苦杏仁酸重量法测定铈锆复合氧化物中氧化锆和氧化铪合量的方法。采用实验方法测定铈锆复合氧化物样品中氧化锆和氧化铪合量，测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.46%和0.23%。用不含氧化锆和氧化铪的高纯氧化铈、高纯氧化镧、高纯氧化镨和基准试剂氧化锆配制铈锆复合氧化物模拟试样，按照实验方法对氧化锆和氧化铪合量进行测定，结果表明，测定值与理论值基本一致。采用实验方法、X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法对铈锆复合氧化物控制样中氧化锆和氧化铪合量进行测定。结果表明，3种方法的测定值均与参考值基本一致。     

纳米氧化锆的固相合成及机理研究

以八水氯氧化锆和草酸钠为原料,固相反应合成出前驱体二水草酸氧锆,前驱体在600℃分解5 h,得到氧化锆粉体。结果表明,产物为粒度分布均匀、纯度高、单斜相和四方相共存的纳米氧化锆粉体,其一次颗粒尺寸在15 nm左右。     

溶胶-凝胶法制备氧化锆薄膜的工艺与表征

以无机盐硝酸锆为原料,采用溶胶–凝胶法制备氧化锆薄膜。利用L25(56)表设计正交试验,根据溶胶粘度的极差确定氧化锆溶胶的最佳制备工艺,并探讨干燥过程对干凝胶膜表面形貌的影响。利用热重分析(TG/DTG)、傅里叶红外光谱(IR)、X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等,对氧化锆薄膜的结构与形貌、热稳定性以及孔结构进行表征。结果表明:当硝酸锆溶液中Zr4+浓度为0.6 mol/L、加入的丙三醇(GL)和聚乙烯醇(PVA)的体积分数分别为35%和4%,Zr4+与H+的物质的量比n(Zr4+)/n(H+)=10、反应时间为3 h、反应温度为50℃条件下得到的溶胶性能最好,该溶胶在温度为50℃、相对湿度为60%的条件下干燥后的干凝胶膜层开裂较小;在800℃下煅烧后所得氧化锆薄膜的热稳定性良好,且结构致密,孔径分布窄,BJH(Bavrett-Joyner-Halenda)中值孔径为9.746 19 nm。     

具有强酸性锆掺杂有序介孔硅材料的合成

通过三嵌段的共聚物做模板制备了一系列具有不同锆含量、强酸性的介孔硅材料,获得的样品通过x射线衍射分析、透射电镜分析、氮气吸附脱附、紫外可见光谱、热重分析等技术进行了表征.研究结果发现,当样品中硅和锆的物质的量比大于4时,锆物种能被完全引入到有序介孔硅结构的骨架中;然而,当样品中硅和锆的物质的量比小于4时,会出现一个由无定形硫化氧化锆组成的分离相.另外,透射电镜照片揭示了这些材料有着有序的介孔结构,氮气吸附-脱附等温线给出了属于介孔材料的IV型吸附-脱附等温线及较窄的介孔分布,异丙苯和1,3,5-三异丙基苯的裂化反应出示了它们有着非常好的催化活性,尤其适合涉及大分子的催化裂化反应.     

第二届全国锆铪行业大会暨锆铪发展论坛在京召开

11月2日-3日,由中国有色金属工业协会钛锆铪分会主办的第二届全国锆铪行业大会暨锆铪发展论坛在京召开。这也是钛锆铪分会成立来的第一次探讨我国锆铪发展的大会。近两年来,我国钛工业取得跳跃式进步,2005年海绵钛生产了9511吨,同比年增长97.8%;钛加工材生产了9963吨,同比年增长17.0%;锆铪工业随着我国有色金属工业的高速增长,也取得了重大进步。普通金属锆的产能达到200吨/年,2005年实际生产170吨,同比年增长90%;以氯氧化锆、碳酸锆、硫酸锆、二氧化锆、电熔锆、硅酸锆等产品为主的化学锆制品的年产量已超过16万吨,我国已是一个化学锆制品…     

溶胶—凝胶法微晶氧化锆纤维的研究

溶胶—凝胶法制备氧化锆纤维其结构的均与微晶化对使用性能至为重要,近年来,对此研究报道较多。通常以Y_2O_3为稳定剂的Y-PSZ纤维经过一定热处理过程可获得≤0.5 μm晶粒度的微晶结构。 采用溶胶—凝胶法制备氧化锆陶瓷材料,当进行热处理时锆质凝胶无机高分子转化成的无定形ZrO2将逐步晶化。本文对3.6 mol％Y_2O_3-ZrO_2纤维的制备及热处理中晶化现象进行了研究,并初步探讨了晶核剂的加入对晶化的影响。所制Y-PSZ纤维直径5～1μm,1400 ℃处理2h后,晶相为t-ZrO_2。和极少量m-ZrO2,晶粒度均小于0.1 μm。     

热处理气氛对Sol-Gel法在ZrH_(1.8)表面制备氧化锆膜层的影响

采用溶胶凝胶技术,以正丙醇锆为前驱体,在氢化锆表面制备氧化锆防氢渗透层。研究了当热处理温度为600℃时,不同热处理气氛对溶胶凝胶法制备的氧化锆膜层的截面形貌、表面形貌、物相组成以及阻氢性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、X射线衍射仪(XRD)和涡流测厚仪分别测试了氧化锆膜层的截面形貌、表面形貌、相结构及厚度。利用真空脱氢实验对膜层的阻氢性能进行评估。研究结果表明,当热处理气氛中有氧存在时,可在氢化锆表面制得连续、致密的氧化锆膜层;而当热处理气氛中无氧存在时,所制备的氧化锆膜层不连续、均匀性差。热处理气氛中有氧时制备的氧化锆膜层的阻氢效果较无氧时要好,膜层厚度为10.1μm,渗透降低因子(PRF)值为8.4。而不同热处理气氛对氧化锆膜层的物相组成没有显著影响,膜层主要由单斜相氧化锆M-ZrO_2和四方相氧化锆TZrO_2组成,并以单斜相氧化锆M-ZrO_2为主。     

撞击流反应制备钇稳定氧化锆超细粉体

以氧氯化锆和硝酸钇及碳酸氢铵为原料,PEG4000为分散剂,在撞击流反应器中制备钇稳定氧化锆前驱体,焙烧后得到钇稳定氧化锆(YSZ)粉体,考察PEG4000用量、搅拌速率、反应时间和焙烧时间对粉体粒径的影响,并对粉体进行表征。结果表明,优化工艺条件为:PEG4000用量1.4g/L,转速1 000r/min,反应时间65min,前驱粉体在1 460℃焙烧120min,可制得球形、粒度分布均匀、表观直径小于0.5μm的YSZ超细粉体。     

若干成纤工艺条件对氧化锆纤维坯体性能的影响

以氧氯化锆为主要原料,以氧化钇为相稳定剂,以醋酸和柠檬酸为有机助剂,采用溶胶凝胶法制备多晶氧化锆纤维。研究胶体黏度、氧化锆含量和甩丝盘转速对纤维坯体性能的影响。试验发现:当溶胶内氧化锆质量分数为27.62%左右、黏度为27 P左右时,制得的纤维坯体直径细且分布均匀;随着胶体黏度的上升,纤维的平均直径呈上升趋势;甩丝盘转速在4 000~5 500 r/min时,成纤性相对较好,且纤维的平均直径随着转速的增加而略有下降,而直径分布变化不明显。