專利名稱：氨水循環(huán)絡(luò)合法生產(chǎn)高純度活性氧化鋅的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋅制取工藝，特別涉及一種用氨水循環(huán)浸取絡(luò)合法制取高純度高活性氧化鋅的工藝。
高純度活性氧化鋅在橡膠、玻璃、塑料、印染、搪瓷、化妝等制品的工業(yè)生產(chǎn)中，用途十分廣泛。
目前，制取活性氧化鋅的方法主要的分直接氧化法(也稱干法)和間接浸取法(也稱濕法)兩大類。前一種干法生產(chǎn)由于能耗高、成品有害物含量高，生產(chǎn)成本高等原因，其發(fā)展前景不大。后一種濕法生產(chǎn)由于其具有能耗低，成品純度高，生產(chǎn)成本相對較低，生產(chǎn)環(huán)境污染相對較低等原因，而成為人們研究開發(fā)的重點(diǎn)。如中國專利公開的申請?zhí)枮?6108798A，名稱為“鋅礦全濕法制取硫酸鋅及活性氧化鋅”，申請?zhí)枮?8102610A，名稱為“以菱鋅礦制氧化鋅技術(shù)”；申請?zhí)枮?2102913.6，名稱為“活性氧化鋅及高純氧化鋅制備工藝”以及申請?zhí)枮?110667.2，名稱為“生產(chǎn)活性氧化鋅的工藝方法”等等，前兩者存在著物耗高，原料選擇性強(qiáng)、適應(yīng)性差等不足。后者雖具有對原料的適應(yīng)性強(qiáng)、物料消耗相對較低、基本無三廢排放等特點(diǎn)，但其存在著工藝流程較長、焙解溫度較高，因而能耗較大等不足。
本發(fā)明的目的在于提供一種以次質(zhì)氧化鋅為原料，加入氨水、碳酸氫銨聯(lián)合浸取，多段除雜，氨水循環(huán)利用的路線，制取堿式碳酸鋅和高純度活性氧化鋅。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采取的工藝，它依次包括浸取、調(diào)節(jié)PH值、除雜、蒸發(fā)、脫水、烘干和焙燒工序，各工序的具體內(nèi)涵是(1)在所說的浸取工序，是將次質(zhì)氧化鋅(氧化鋅含量＞60％)、氨水(3～5摩爾比)與碳酸氫銨，按1(有效鋅)8∶1～1.5(重量比)配比投放在浸取槽中，在氨過量的情況下，進(jìn)行浸取反應(yīng)。其主要反應(yīng)方程式為
反應(yīng)溫度為50℃～80℃，經(jīng)中間控制測試，氧化鋅取出率＞95％時(shí)，反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)時(shí)間為45分鐘～2小時(shí)。
(2)在所說的調(diào)節(jié)PH值工序，是將工序(1)所得反應(yīng)液，用含量＞90％的氧化鋅，先將其PH值調(diào)節(jié)至＜8，再用硫酸或鹽酸將其PH值調(diào)節(jié)至接近中性，經(jīng)壓濾得凈反應(yīng)液，為下一步除雜備用。
(3)在所說的除雜工序，是按照以下依次的四個(gè)步驟進(jìn)行先在工序(2)所得的凈反應(yīng)液中，加入雙氧水，將其中的有害高價(jià)金屬離子，還原成低價(jià)金屬離子(主要有害金屬離子有銅、鐵、鉛、錳、鉻等)。
然后加入鋅粉，作第一段除雜，其主要反應(yīng)方程式為
等等。
反應(yīng)溫度為40℃～60℃，反應(yīng)時(shí)間30分鐘～1小時(shí)再加入硫化堿，作第二段除雜，其主要反應(yīng)方程式為
反應(yīng)溫度為60℃～80℃，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘～1小時(shí)。其它沒有鋅活潑的金屬元素也同時(shí)被除去。取樣分析除雜情況，并調(diào)節(jié)上述除雜劑的加入量。分析試樣，經(jīng)檢測待雜質(zhì)達(dá)到要求時(shí)除雜結(jié)束。除雜時(shí)間1～2小時(shí)，經(jīng)壓濾而得精鋅氨絡(luò)合物溶液。
(4)在所說的蒸發(fā)工序，是將工序(3)所得的精鋅氨鉻合物溶液注入蒸發(fā)鍋內(nèi)，在0～-0.05mPa壓力條件下，加熱并控制溫度在65℃～95℃。其反應(yīng)方程式為
分解的氨氣用水吸收后，經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至工序(1)的浸取槽內(nèi)，循環(huán)利用。當(dāng)溶液中氧化鋅含量≤3Kg/m3時(shí)，蒸發(fā)中止。蒸發(fā)時(shí)間5～8小時(shí)。精鋅氨鉻合物溶液經(jīng)蒸發(fā)得堿式碳酸鋅液固混合物。
(5)在所說的脫水工序，是先將工序(4)所得的堿式碳酸鋅液固混合物進(jìn)行過濾，甩干，其濾液和甩干液經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至工序(1)的浸取槽內(nèi)循環(huán)利用。再將經(jīng)過濾、甩干的堿式碳酸鋅，用去離子水漂洗，而得堿式碳酸鋅濕料。
(6)在所說的烘干工序，是將工序(5)所得之濕料，置在110℃～150℃溫度下烘干1～2小時(shí)，而得半成品堿式碳酸鋅干料。
(7)在所說的焙燒工序，是將工序(6)所得的干料，置在焙燒爐內(nèi)，逐步升溫至450℃～550℃。其反應(yīng)方程式為
當(dāng)溫度到達(dá)550℃時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，通氧，保溫半小時(shí)，整個(gè)焙燒時(shí)間為5～6小時(shí)。取樣分析，氧化鋅含量在95～98％時(shí)，焙燒結(jié)束。再經(jīng)粉碎至粒度為0.045mm。至此，本發(fā)明工藝流程全部結(jié)束。
由本發(fā)明制取的活性氧化鋅之純度高，粒徑小，呈微黃色多孔球形，比表面積大、活性高，經(jīng)江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，其質(zhì)量指標(biāo)符合工廠標(biāo)準(zhǔn)氧化鋅≥95％；灼燒減量0.5～4％；水溶性鹽≤0.5％；氧化錳(原子吸收光譜法)≤0.0002％；氧化鉛(同上)≤0.03％；氧化銅(同上)＜0.0002％；
鹽酸不溶物≤0.05％；篩余物(通過325目)0.1％；比表面積＞40m2/g。
測試結(jié)果，也完全符合GBT3195-92標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
檢測結(jié)果還表明，用本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量均低于特級99.7％間接法氧化鋅，其純度達(dá)到99.9％以上。和聯(lián)幫德國拜爾公司的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比，銅含量降低了10倍，錳含量降低了20倍。且成品中不含硫酸鹽和氯化物。因而，能有效克服這些雜質(zhì)的存在，而使橡膠制品易老化、易斷裂、不耐用等缺點(diǎn)。
用本發(fā)明制取的活性氧化鋅，在青島第六橡膠廠的橡膠制品中使用。使用結(jié)果表明，可以比用其它方法制取的普通氧化鋅，減少其用量30～70％，故能大幅度降低橡膠制品的生產(chǎn)成本，且橡膠制品的質(zhì)量有明顯的提高，具有耐磨、耐折、不易老化、彈性好、表面光質(zhì)度好等特點(diǎn)。
綜上所述，本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有工藝方法簡單易行，氨水循環(huán)使用、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品有害雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作具體說明。
附

圖1、為本發(fā)明的工藝流程簡圖。
請參見附圖1，在浸取槽中將次質(zhì)氧化鋅(氧化鋅含量≥60％)、氨水(5mol)和碳酸氫銨，按1∶8∶1.3配比(重量比)投料混和，在60℃溫度下反應(yīng)1小時(shí)，當(dāng)氧化鋅取出率＞95％時(shí)，浸取反應(yīng)結(jié)束。用含量＞90％的氧化鋅調(diào)節(jié)PH值至＜8，再用硫酸調(diào)節(jié)(也可用鹽酸調(diào)節(jié))PH值至接近中性，經(jīng)壓濾后進(jìn)入除雜槽。根據(jù)雜質(zhì)含量計(jì)量，先加入雙氧水，使高價(jià)金屬降價(jià)，再加鋅粉、硫化堿進(jìn)行兩段除雜，除雜溫度控制在65℃左右，時(shí)間1小時(shí)。待檢測溶液中的雜質(zhì)含量合格后，再進(jìn)行壓濾；再把濾液導(dǎo)入蒸發(fā)鍋內(nèi)，在壓力為0～-0.05mPa下，加熱至80℃，蒸發(fā)6.5小時(shí)。當(dāng)溶液中氧化鋅含量＜3Kg/m3時(shí)，蒸發(fā)結(jié)束。蒸發(fā)釋放的氨氣用水吸收后經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至浸取槽循環(huán)利用。然后再放料、過濾、甩干，用去離子漂洗3次，而得堿式碳酸鋅濕料。過濾液和甩干液經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至浸取槽循環(huán)利用。將堿式碳酸鋅濕料，在140℃溫度下，烘干2.5小時(shí)，得半成品堿式碳酸鋅干料。再將堿式碳酸鋅干料，置在焙燒爐內(nèi)逐步加熱至500℃焙燒5小時(shí)，再經(jīng)通氧、保溫半小時(shí)，即得高純度活性氧化鋅。再經(jīng)粉碎至粒度為0.045mm，即得微粒多孔球狀、高純度活性氧化鋅。至此，本發(fā)明即描述完畢。
在工序(3)中，經(jīng)壓濾所得的濾餅，內(nèi)含有價(jià)值的稀有元素，可以回收利用。
權(quán)利要求
1.一種氨水循環(huán)絡(luò)合法生產(chǎn)高純度活性氧化鋅的工藝，它依次包括浸取、調(diào)節(jié)PH值、除雜、蒸發(fā)、脫水、烘干和焙燒工序，其特征在于(1)在所說的浸取工序，是將次質(zhì)氧化鋅、氨水與碳酸氫銨，按1(有效鋅)8∶1～1.5(重量比)配比投放在浸取槽中，加熱至50℃～80℃進(jìn)行反應(yīng)，待到氧化鋅取出率＞95％時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，而得反應(yīng)液；(2)在所說的調(diào)節(jié)PH值工序，是在工序(1)所得反應(yīng)液中，投入含量＞90％的氧化鋅，先將其PH值調(diào)節(jié)至＜8，再用硫酸或鹽酸將其PH值調(diào)節(jié)至接近中性，經(jīng)壓濾而得凈反應(yīng)液；(3)在所說的除雜工序，是按以下次序的四個(gè)步驟進(jìn)行先在工序(2)所得的凈反應(yīng)液中，加入雙氧水，將其中所含的有害高價(jià)金屬雜質(zhì)還原成低價(jià)金屬雜質(zhì)；然后加入鋅粉，加熱至40℃～60℃；保溫反應(yīng)30分鐘～1小時(shí)；再加入硫化堿，加熱至60℃～80℃，保溫反應(yīng)30分鐘～1小時(shí)；最后經(jīng)壓濾而得精鋅液；(4)在所說的蒸發(fā)工序，是將工序(3)所得的精鋅液置入蒸發(fā)鍋內(nèi)，在0～-0.05mPa壓力下，加熱至65℃～95℃，進(jìn)行蒸發(fā)5～8小時(shí)，而得堿式碳酸鋅沉淀液固混合物，分解的氨氣用水吸收后，經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至工序(1)的浸取槽內(nèi)循環(huán)利用；(5)在所說的脫水工序，是先將工序(4)所得的堿式碳酸鋅液固混合物，進(jìn)行過濾，甩干，其濾液和甩干液，經(jīng)氨循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)至工序(1)的浸取槽內(nèi)循環(huán)利用；再將經(jīng)過濾、甩干的堿式碳酸鋅，用去離子水漂洗而得堿式碳酸鋅濕料；(6)在所說的烘干工序，是將工序(5)所得的濕料，置放在烘干爐內(nèi)，在110℃～150℃溫度下，烘2～3小時(shí)而得半成品堿式碳酸鋅；(7)在所說的焙燒工序，是將工序(6)所得的半成品堿式碳酸鋅，置在烘干爐內(nèi)逐步加熱至450℃～550℃溫度下，焙燒5～6小時(shí)，待溫度到達(dá)550℃時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，再經(jīng)通氧，保溫半小時(shí)，而得高純度活性氧化鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水循環(huán)絡(luò)合法生產(chǎn)高純度活性氧化鋅的工藝，其特征在于，在工序(1)中所用的次質(zhì)氧化鋅的含量＞60％，所用氨水為3～5摩爾比(mol)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水循環(huán)絡(luò)合法生產(chǎn)高純度活性氧化鋅的工藝，其特征在于，在工序(1)中，浸取反應(yīng)時(shí)間為45分鐘～2小時(shí)，反應(yīng)溫度55℃～65℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氨水循環(huán)絡(luò)合法生產(chǎn)高純度活性氧化鋅的工藝，它依次包括浸取、調(diào)節(jié)pH值、除雜、蒸發(fā)、脫水、烘干和焙燒工序，其主要特征是以次質(zhì)氧化鋅為原料。加入氨水和碳酸氫銨聯(lián)合浸取，多段除雜，氨水循環(huán)利用，因而，本發(fā)明具有工藝簡單易行、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品純度高、活性強(qiáng)、雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)。是一種濕法制取高純度活性氧化鋅的合理、先進(jìn)工藝方法。
文檔編號C22B3/14GK1149552SQ9511274
公開日1997年5月14日 申請日期1995年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月27日
發(fā)明者李立本, 楊國華, 戴書斌 申請人:金壇市華信鋅品廠