一種氧化鋅精礦提純工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氧化鋅精礦提純工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] ZnO粉，尤其是ZnO粉具有很多優(yōu)異的性能，已成為了國民經(jīng)濟不可缺少的重要基 礎(chǔ)化工原料和新型材料：（1)高強度、高模量及各向同性，廣泛用作復(fù)合材料的增強骨架以 顯著提高材料的強度和模量，并能保持補強增韌后的復(fù)合材料的各項性能具有各向同性的 特征，如子午線輪胎的生產(chǎn)就要用到大量的氧化鋅。（2)高密度和壓電性，可導(dǎo)致較大能量 損耗，從而具有減振阻尼功效，不僅能用于吸聲材料消聲，塑料、橡膠的抗沖減振，也可用于 提高陶瓷和金屬的抗彎、熱振性能。（3)半導(dǎo)體性，ZnO為n型半導(dǎo)體，具有一定導(dǎo)電性和 優(yōu)異的吸波性能，因而氧化鋅晶須除可用來制備抗靜電或?qū)щ姷膹?fù)合材料，還可用于制備 吸波材料或涂層。（4)耐熱性和耐摩擦性，氧化鋅晶須填充于高分子基體中能明顯改善復(fù) 合材料的耐熱性能，作填料應(yīng)用于涂料體系可提高涂層的強度及耐熱性能。（5)吸紫外線 性，可用于制備出超耐候性的建筑涂料，也可提高材料的耐紫外線老化能力。（6)抗菌殺菌 性，制備抗菌，脫臭材料及環(huán)保型建筑涂層。
[0003] 常用的制備方法有以下四種：（1)直接氧化法：將表面覆蓋有氧化膜的鋅粉在含 氧氣氛中直接加熱氣化獲得；（2)碳還原控制法：將鋅粉與碳粉混合后在大氣中加熱制備； (3) 惰性條件氧化法：將鋅粉在惰性氣體中加熱到沸點后，將鋅粉與含氧氣體接觸制得； (4) 氧化分解法：將鋅粉與C032_ (或HC03_)及H20按一定比例混合，在規(guī)定條件下生成 ZnC03，然后加熱至特定溫度，ZnCOjjg慢分解制得。
[0004] 以上制備方法都是以高純度鋅粉為原料，成本高，設(shè)備條件要求苛刻，產(chǎn)物均勻性 較差，用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)有一定難度。能否尋求原料來源方便，生產(chǎn)設(shè)備簡單，反應(yīng)條 件溫和，成本低廉的制備工藝，以便進一步推廣氧化鋅的應(yīng)用，是行業(yè)內(nèi)的普遍追求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)思路為，采用濃酸，將氧化鋅精礦溶解，再以過濾的方法凈化除雜， 然后再用將溶液中的鋅離子沉淀出來，就得到了較純的氧化鋅，將其干燥、烘干、煅燒制得 氧化鋅粉體。
[0006] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為： 一種氧化鋅精礦提純工藝，包括如下步驟： (1) 酸浸 將氧化鋅精礦置于耐酸容器中，緩慢加入濃度為80%的濃硫酸，不斷攪拌，使礦粉充分 溶解；2小時后抽濾，除掉酸不溶物，保留濾液； (2) 氧化除鐵 加熱第一步驟濾液至85°C左右，加入H202，勻速攪拌1小時；待溶液逐漸變黃，反應(yīng)完 全，繼續(xù)加熱煮沸10分鐘，除去多余的H202，抽濾，除去溶液中黃褐色絮狀懸浮物，保留濾 液； (3) 除錳 加過硫酸銨沉淀劑于第二步驟濾液，進行沉淀反應(yīng)；沉淀完全后，進行抽濾除雜，保存 濾液； (4) 除重金屬 將第三步驟濾液升溫至85°C，加入過量純鋅粉，并強力攪拌；充分反應(yīng)2小時后，靜置 抽濾，得硫酸鋅溶液； (5) 蒸發(fā)濃縮 將第四步驟硫酸鋅溶液加熱蒸發(fā)，使其達到飽和濃度；然后冷卻至室溫，再用去離子水 調(diào)配成硫酸鋅飽和溶液； (6) 前驅(qū)體的制備； 將第五步聚加去離子水稀釋，置于80°C左右的恒溫水浴中，以電動攪拌器勻速攪拌，并 滴入沉淀劑，同時滴入的DBS表面活性劑，待沉淀劑溶液及DBS表面活性劑，溶液結(jié)晶，制得 ZnO粉的前驅(qū)體； (7) 抽濾洗滌 先用去離子水洗滌濾餅，直到用Ba(N03)2檢驗濾液無沉淀出現(xiàn)時，再以無水乙醇洗滌 濾餅兩次； (8) 干燥煅燒 對第七步步驟的濾餅置于真空干燥箱，然后將進行煅燒，得到純ZnO產(chǎn)品。
[0007] 作為上述方案的優(yōu)選方案之一：所述的DBS表面活性劑濃度為0.0 lmol/L。
[0008] 作為上述方案的優(yōu)選方案之一：所述的干燥煅燒溫度為110°C，時間為3小時。
[0009] 本發(fā)明一種氧化鋅精礦的提純工藝原理分析如下： 鉛鋅礦的氧化鋅精礦除ZnO外，還含有Fe、Mn、Cu、Cr、Pb等雜質(zhì)，為制取純凈的ZnO粉， 必須先除雜。用濃硫酸浸出，雜質(zhì)與Zn-起轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子形式。在溶液中將這些雜質(zhì)逐一沉 淀除去是一個行之有效的方法。
[0010] 1、在第一步驟酸浸的過程中，伴隨著ZnO的浸出，鋅礦粉中的雜質(zhì)也以Fe2+、Fe 3+、 Mn2+、Cu2+、Cd2+、Pb 2+等離子形態(tài)進入溶液中。溶液中Zn 2+在pH = 5. 5時會沉淀析出，為減 少Zn2+的損失，應(yīng)將溶液的pH調(diào)節(jié)在4左右。若pH>4,則加入少量濃硫酸，若pH值〈4,則 加水或氧化鋅礦粉調(diào)節(jié)。該過程的主要化學(xué)反應(yīng)為： Zn0+H2S04=ZnS04+H 20 副反應(yīng)有： Fe203+3H2S04=Fe 2 (S04) 3+3H20 Fe0+H2S04=FeS04+H20 Cu0+H 2S04=CuS04+H20 Cd0+H 2S04=CdS04+H20 可見，氧化除鐵時，控制pH值是關(guān)鍵。由于Fe3+水解析出的pH值為1. 5, Fe 2+水解析出 的pH值為6. 65?？赏ㄟ^提高溶液pH值使溶液中的Fe2+、Fe3+水解完全以便過濾除去。pH值 較高時，Zn 的回收率較低。這是因為 KSP Zn(0H)2(1.8X10_14) ~KSP Fe(0H)2(1.64X10_14) 遠大于Fe3+的溶度積K SP Fe (OH) 3( 1. 1 X 10 _36)，溶液中Zn2+在pH = 5. 5時也會析出，所以若 要除鐵效果好，并減少鋅的損失，應(yīng)將二價鐵氧化為三價鐵形式除去，一般取pH值為4. 5~ 5.0。相關(guān)反應(yīng)式有： 2Fe2++ H 202=2Fe3++ 20H ^ Fe3++3H20=Fe (OH) 3 I +3H + 表1除鐵過程中溶液pH值對鋅損失率的影響
【主權(quán)項】
1. 一種氧化鋅精礦提純工藝，包括如下步驟： (1) 酸浸 將氧化鋅精礦置于耐酸容器中，緩慢加入濃度為80%的濃硫酸，使pH值控制在2. 5-5， 不斷攪拌，使礦粉充分溶解；2小時后抽濾，除掉酸不溶物，保留濾液； (2) 氧化除鐵 加熱第一步驟濾液至85°C左右，加入H202，勻速攪拌1小時；待溶液逐漸變黃，反應(yīng)完 全，繼續(xù)加熱煮沸10分鐘，除去多余的H202，抽濾，除去溶液中黃褐色絮狀懸浮物，保留濾 液； (3) 除錳 加過硫酸銨沉淀劑于第二步驟濾液，進行沉淀反應(yīng)；沉淀完全后，進行抽濾除雜，保存 濾液； (4) 除重金屬 將第三步驟濾液升溫至85°C，加入過量純鋅粉，并強力攪拌；充分反應(yīng)2小時后，靜置 抽濾，得硫酸鋅溶液； (5) 蒸發(fā)濃縮 將第四步驟硫酸鋅溶液加熱蒸發(fā)，使其達到飽和濃度；然后冷卻至室溫，再用去離子水 調(diào)配成硫酸鋅飽和溶液； (6) 前驅(qū)體的制備； 將第五步聚加去離子水稀釋，置于80°C左右的恒溫水浴中，以電動攪拌器勻速攪拌，并 滴入沉淀劑，同時滴入的DBS表面活性劑，待沉淀劑溶液及DBS表面活性劑，溶液結(jié)晶，制得 ZnO粉的前驅(qū)體； (7) 抽濾洗滌 先用去離子水洗滌濾餅，直到用Ba(N03)2檢驗濾液無沉淀出現(xiàn)時，再以無水乙醇洗滌 濾餅兩次； (8) 干燥煅燒 對第七步步驟的濾餅置于真空干燥箱，然后將進行煅燒，得到純ZnO產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鋅精礦提純工藝，其特征在于：所述第六步驟中的沉 淀劑為Na2C204,（NH4)2C03,尿素和氨水、氫氧化鈉中的一種或多種。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鋅精礦提純工藝，其特征在于：所述的DBS表面活性 劑濃度為0.01m〇l/L〇
4. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鋅精礦提純工藝，其特征在于：所述的干燥煅燒溫度 為110°C，時間為3小時。
【專利摘要】本發(fā)明一種氧化鋅精礦提純工藝，技術(shù)方案為：采用濃酸，將氧化鋅精礦溶解，再以過濾的方法凈化除雜，然后再用將溶液中的鋅離子沉淀出來，就得到了較純的氧化鋅，將其干燥、烘干、煅燒制得氧化鋅粉體。本發(fā)明產(chǎn)品氧化鋅，具有六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)純相ZnO，無其它雜質(zhì)相存在，并且衍射峰比較尖銳，結(jié)晶性良好。
【IPC分類】C01G9-02
【公開號】CN104709937
【申請?zhí)枴緾N201510120092
【發(fā)明人】李昭凌
【申請人】李昭凌
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月19日