تهیه نانوپودر زیرکونیا از محصول مرحله اسیدشویی ذوب قلیایی زیرکن: بررسی پارامترهای مرحله تهیه نانوپودر زیرکونیا به روش رسوب دهی
محورهای موضوعی : سنتز مواد
یاسمن جالینوسی
1
(دستیار پژوهشی، کارشناسی ارشد شیمی فیزیک، پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران، ایران)
کمال صابریان
2
(دانشیار، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران.)
کلید واژه: زیرکنیا, نانوپودر , سطح ساز, زیرکن, ذوب قلیایی,
چکیده مقاله :
هدف این پژوهش انجام فرآیند استحصال زیرکنیم از کانی زیرکن با روش ذوب قلیایی و تعیین شرایط بهینه عملیاتی تهیه نانوپودر زیرکنیا از محلول مرحله اسیدشویی، می‌باشد. فرآیند ذوب قلیایی زیرکن شامل سه مرحله ذوب زیرکن با قلیا، آب شویی و اسیدشویی می باشد. ترکیب نهایی به دست آمده از واکنش ذوب زیرکن با قلیا در حالت مطلوب شکل پودری داشته و شامل سدیم سیلیکات و سدیم زیرکنات می باشد. سدیم سیلیکات محلول در آب بوده و در نتیجه پس از مرحله آبشویی از پودر حذف می گردد، جهت پرعیارسازی بیشتر زیرکنیم و جدایش سیلیس، زیرکن واکنش نداده و همچنین سایر ناخالصی های باقیمانده، این پودر توسط اسید فروشویی می گردد. پارامترهای بهینه مراحل ذوب با قلیا، آبشویی و اسیدشویی از تحقیقات گذشته به منظور دستیابی به بیشترین میزان بازیابی زیرکنیم و حذف بیشترین مقدار سیلیس استخراج و مورد استفاده قرار گرفت. جهت تعیین شرایط بهینه برای تولید نانوپودر زیرکنیا، تاثیر پارامترهای پی.اچ.، نوع و نسبت جرمی سطح ساز به زیرکونیم و دمای تکلیس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که شرایط بهینه مرحله‌ی رسوب‌دهی در پی.اچ برابر با 7، استفاده از سطح ساز پلی‌وینیل‌پیرولیدون با نسبت جرمی سطح ساز به زیرکونیم 82/0 و دمای تکلیس 300 درجه سانتیگراد می‌باشد که تحت این شرایط ذراتی با ابعاد 1/27 نانومتر از محلول زیرکونیم ساختگی و ذراتی با ابعاد 6/26 نانومتر از محلول زیرکونیم واقعی بدست آمد.
The purpose of this research is to perform the process of extracting zirconium from zircon mineral by alkali fusion method and determining the optimal operating conditions for preparing zirconia nanopowder from the solution of the acid leaching step.Alkali fusion process of zircon includes three stages of melting zircon with alkali, water leaching and acid leaching.The final product obtained from the reaction of melting zircon with alkali has in the desired state a powdery form and includes sodium silicate and sodium zirconate.Sodium silicate is soluble in water and as a result it is removed from the powder after the water leaching step.In order to further enrich the powder and separate silica, unreacted zircon and other remaining impurities, this powder is leached by an acid.The optimal parameters of the steps of melting with alkali, washing and acid washing have been used from past researches to achieve the highest amount of zirconium and remove the largest amount of silica.In order to determine the optimal conditions for the production of zirconia nanopowder,the effect of pH, type and mass ratio of surfactant to zirconium and calcination temperature were investigated.The results of the investigations showed that the optimal conditions for the deposition stage are pH equal to 7,the polyvinyl pyrrolidone as a surfactant with a mass ratio of surfactant to zirconium of 0.82 and the calcination temperature of 300 degrees Celsius.Under these conditions, particles with dimensions of 27.1nm were obtained from artificial zirconium solution and particles with dimensions of 26.6nm were obtained from real zirconium solution.