一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝。所述工藝包括（1）浸出；（2）除雜凈化；（3）直接沉淀制備納米氧化鋅。所述工藝制備得到的ZnO顆粒為六方晶系ZnO，形貌為球狀或類球狀，平均晶粒尺寸為25nm左右，顆粒粒度分布均勻，分散性良好，ZnO含量達(dá)到99.2%，鋅的回收率達(dá)到96.8%。納米ZnO產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過GB/T19589-2004國家標(biāo)準(zhǔn)3類產(chǎn)品指標(biāo)。且操作簡便易行，對設(shè)備、技術(shù)要求不高，成本低，鋅的沉淀率和產(chǎn)品純度高，經(jīng)濟(jì)效益明顯，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種硫化鋅精礦鋅培砂制備納米氧化鋅的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米氧化鋅制備領(lǐng)域，具體涉及一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]采用鋅精礦沸騰焙燒，煙氣制酸，鋅焙砂兩段浸出，兩段凈化，硫酸鋅凈液電解沉積的傳統(tǒng)濕法工藝生產(chǎn)電鋅技術(shù)成熟，被企業(yè)廣泛采用。但鋅產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，品種少，科技含量低。
[0003]引入高新技術(shù)，提高產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值，延長鋅產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)鋅的初加工向深精加工轉(zhuǎn)變，促進(jìn)鋅產(chǎn)品的升級換代，具有極高的開發(fā)利用價值。
[0004]納米ZnO產(chǎn)品己成為納米粉體市場的重要組成部分。隨場的國際化、對外貿(mào)易的增加，納米ZnO的需求將劇增，相關(guān)行業(yè)的發(fā)展(如橡塑、紡織行業(yè))也將帶動對納米ZnO的需求。
[0005]納米ZnO的價格比普通ZnO高得多,若能利用廉價的鋅礦生產(chǎn)納米ZnO進(jìn)入市場，不但可以獲得豐厚的利潤，同時可以改善企業(yè)的鋅產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝。所述工藝制備得到的ZnO顆粒為六方晶系ZnO，形貌為球狀或類球狀，平均晶粒尺寸為25nm左右，顆粒粒度分布均勻，分散性良好，ZnO含量達(dá)到99.2%，鋅的回收率達(dá)到96.8%。納米ZnO產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過GB/T19589-2004國家標(biāo)準(zhǔn)3類產(chǎn)品指標(biāo)。且操作簡便易行，對設(shè)備、技術(shù)要求不高，成本低，鋅的沉淀率和產(chǎn)品純度高，經(jīng)濟(jì)效益明顯，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝，包括以下步驟:
[0009](I)浸出
[0010]將粉碎的鋅焙砂礦粉在105°C烘箱中烘干2h，過篩，鋅焙砂的粒度為120-160目。然后用硫酸浸出，浸出過程不斷攪拌；
[0011]浸出條件為:硫酸濃度控制在18-22%，液固比3.5-4.5:1，浸出溫度55_65°C，浸出時間 45-75min ；
[0012](2)除雜凈化
[0013]所得鋅焙砂的浸出液,室溫,加雙氧水?dāng)嚢鐸h,氧化溶液中的Fe2+和Mn2+ ;經(jīng)氧化處理后的溶液用ZnO調(diào)節(jié)pH值至5-6、調(diào)節(jié)溫度至80-90°C，攪拌2h，使雜質(zhì)鐵、錳水解除去；再調(diào)pH至5.2-5.4，控制溫度70-80°C，加入理論量2.8倍的鋅粉，攪拌1.5h，置換除去Cu2+、Cd2+等；冷卻，加入理論量2倍的氟化鋅，攪拌0.5h,沉淀除去Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。
[0014](3)直接沉淀制備納米氧化鋅
[0015]將除雜后的硫酸鋅溶液濃縮或稀釋為含鋅離子為一定濃度的溶液，并加入1%的分散劑，攪拌器下向溶液中滴加己配好的Na2C03溶液，于常壓下在規(guī)定的反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程不停地攪拌，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，即能得到ZnO前驅(qū)體沉淀產(chǎn)物；將反應(yīng)得到的沉淀進(jìn)行抽濾、用去離子水洗滌數(shù)次，至滴出的濾液用BaC12溶液檢驗(yàn)無沉淀析出，再用無水乙醇洗兩次，將洗滌后的ZnO前驅(qū)體放入坩堝，然后置于干燥箱中于110°C左右進(jìn)行干燥，以去除自由水和部分結(jié)合水，得到手感滑膩無硬團(tuán)聚的納米ZnO前取休堿式碳酸鋅粉體。將干燥好的ZnO前驅(qū)體置于馬弗爐中，在高溫下進(jìn)行加熱使其分解，控制一定溫度不變，分解一定時間后取出得到白色蓬松的納米ZnO產(chǎn)品。
[0016]直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為0.9-1.1:1，硫酸鋅濃度為0.9-1.lmol/L，Na2C03濃度為0.9-1.lmol/L,反應(yīng)溫度為20-30°C，鍛燒溫度為650-750°C，煅燒時間為45_75min，分散劑選擇聚乙二醇1000
[0017]其中優(yōu)選的工藝為:
[0018]浸出條件為:硫酸濃度控制在20%，液固比4:1，浸出溫度60°C，浸出時間l.0h，鋅的浸出率可以達(dá)到96.70%。
[0019]直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為1:1，硫酸鋅濃度為1.0moI/L, Na2C03濃度為1.0moI/L,反應(yīng)溫度為25°C，鍛燒溫度為700°C，煅燒時間為lh。
[0020]其中，所述鋅焙砂為硫化鋅精礦經(jīng)1050-1100°C氧化沸騰焙燒所得；
[0021]其中，所述鋅焙砂的化學(xué)組成包括(wt%):67.67Zn0,2.12Pb0,6.5Fe203,1.1CaO,0.78Mg0,1.02Cd0,0.03Cu0，0.03Mn02，20.25Si02 等酸不溶物。
[0022]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的工藝制備得到的ZnO顆粒為六方晶系ZnO，形貌為球狀或類球狀，平均晶粒尺寸為25nm左右，顆粒粒度分布均勻，分散性良好，ZnO含量達(dá)到99.2%，鋅的回收率達(dá)到96.8%。納米ZnO產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過GB/T19589-2004國家標(biāo)準(zhǔn)3類產(chǎn)品指標(biāo)。且操作簡便易行，對設(shè)備、技術(shù)要求不高，成本低，鋅的沉淀率和產(chǎn)品純度高，經(jīng)濟(jì)效益明顯，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0024]實(shí)施例一
[0025]一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝，包括以下步驟:
[0026](I)浸出
[0027]將粉碎的鋅焙砂礦粉在105°C烘箱中烘干2h，過篩，鋅焙砂的粒度為120-160目。然后用硫酸浸出，浸出過程不斷攪拌；
[0028]浸出條件為:硫酸濃度控制在18%，液固比3.5:1，浸出溫度55°C，浸出時間45min ；
[0029](2)除雜凈化
[0030]所得鋅焙砂的浸出液,室溫,加雙氧水?dāng)嚢鐸h,氧化溶液中的Fe2+和Mn2+ ;經(jīng)氧化處理后的溶液用ZnO調(diào)節(jié)pH值至5、調(diào)節(jié)溫度至80°C，攪拌2h，使雜質(zhì)鐵、錳水解除去；再調(diào)pH至5.2，控制溫度70°C，加入理論量2.8倍的鋅粉，攪拌1.5h，置換除去Cu2+、Cd2+等；冷卻，加入理論量2倍的氟化鋅，攪拌0.5h,沉淀除去Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。
[0031](3)直接沉淀制備納米氧化鋅
[0032]將除雜后的硫酸鋅溶液濃縮或稀釋為含鋅離子為一定濃度的溶液，并加入1%的分散劑，攪拌器下向溶液中滴加己配好的Na2C03溶液，于常壓下在規(guī)定的反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程不停地攪拌，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，即能得到ZnO前驅(qū)體沉淀產(chǎn)物；將反應(yīng)得到的沉淀進(jìn)行抽濾、用去離子水洗滌數(shù)次，至滴出的濾液用BaC12溶液檢驗(yàn)無沉淀析出，再用無水乙醇洗兩次，將洗滌后的ZnO前驅(qū)體放入坩堝，然后置于干燥箱中于110°C左右進(jìn)行干燥，以去除自由水和部分結(jié)合水，得到手感滑膩無硬團(tuán)聚的納米ZnO前取休堿式碳酸鋅粉體。將干燥好的ZnO前驅(qū)體置于馬弗爐中，在高溫下進(jìn)行加熱使其分解，控制一定溫度不變，分解一定時間后取出得到白色蓬松的納米ZnO產(chǎn)品。
[0033]直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為0.9:1，硫酸鋅濃度為0.9mol/L, Na2CO3濃度為0.9mol/L,反應(yīng)溫度為20°C，鍛燒溫度為650°C，煅燒時間為45min,分散劑選擇聚乙二醇1000。
[0034]其中，所述鋅焙砂的化學(xué)組成包括(wt%):67.67Zn0，2.12Pb0，6.5Fe203,1.1CaO，0.78Mg0,1.02Cd0,0.03Cu0，0.03Mn02，20.25Si02 等酸不溶物。
[0035]實(shí)施例二
[0036]一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝，包括以下步驟:
[0037](I)浸出
[0038]將粉碎的鋅焙砂礦粉在105°C烘箱中烘干2h，過篩，鋅焙砂的粒度為120-160目。然后用硫酸浸出，浸出過程不斷攪拌；
[0039]浸出條件為:硫酸濃度控制在22%，液固比4.5:1，浸出溫度65°C，浸出時間75min ；
[0040](2)除雜凈化
[0041]所得鋅焙砂的浸出液,室溫,加雙氧水?dāng)嚢鐸h,氧化溶液中的Fe2+和Mn2+ ;經(jīng)氧化處理后的溶液用ZnO調(diào)節(jié)pH值至6、調(diào)節(jié)溫度至90°C，攪拌2h，使雜質(zhì)鐵、錳水解除去；再調(diào)pH至5.4，控制溫度80°C，加入理論量2.8倍的鋅粉，攪拌1.5h，置換除去Cu2+、Cd2+等；冷卻，加入理論量2倍的氟化鋅，攪拌0.5h,沉淀除去Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。
[0042](3)直接沉淀制備納米氧化鋅
[0043]將除雜后的硫酸鋅溶液濃縮或稀釋為含鋅離子為一定濃度的溶液，并加入1%的分散劑，攪拌器下向溶液中滴加己配好的Na2C03溶液，于常壓下在規(guī)定的反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程不停地攪拌，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，即能得到ZnO前驅(qū)體沉淀產(chǎn)物；將反應(yīng)得到的沉淀進(jìn)行抽濾、用去離子水洗滌數(shù)次，至滴出的濾液用BaC12溶液檢驗(yàn)無沉淀析出，再用無水乙醇洗兩次，將洗滌后的ZnO前驅(qū)體放入坩堝，然后置于干燥箱中于110°C左右進(jìn)行干燥，以去除自由水和部分結(jié)合水，得到手感滑膩無硬團(tuán)聚的納米ZnO前取休堿式碳酸鋅粉體。將干燥好的ZnO前驅(qū)體置于馬弗爐中，在高溫下進(jìn)行加熱使其分解，控制一定溫度不變，分解一定時間后取出得到白色蓬松的納米ZnO產(chǎn)品。
[0044]直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為1.1:1，硫酸鋅濃度為1.lmol/L，Na2CO3濃度為1.lmol/L，反應(yīng)溫度為30°C，鍛燒溫度為750°C，煅燒時間為75min，分散劑選擇聚乙二醇1000
[0045]其中，所述鋅焙砂的化學(xué)組成包括(wt%):67.67Zn0，2.12Pb0，6.5Fe203,1.1CaO，0.78Mg0,1.02Cd0,0.03Cu0，0.03Mn02，20.25Si02 等酸不溶物。
[0046]實(shí)施例三
[0047]一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝，包括以下步驟:
[0048](I)浸出
[0049]將粉碎的鋅焙砂礦粉在105°C烘箱中烘干2h，過篩，鋅焙砂的粒度為120-160目。然后用硫酸浸出，浸出過程不斷攪拌；
[0050]浸出條件為:硫酸濃度控制在20%，液固比4:1，浸出溫度60°C，浸出時間1.0h，鋅的浸出率可以達(dá)到96.70%。
[0051](2)除雜凈化
[0052]所得鋅焙砂的浸出液,室溫,加雙氧水?dāng)嚢鐸h,氧化溶液中的Fe2+和Mn2+ ;經(jīng)氧化處理后的溶液用ZnO調(diào)節(jié)pH值至5-6、調(diào)節(jié)溫度至80-90°C，攪拌2h，使雜質(zhì)鐵、錳水解除去；再調(diào)pH至5.2-5.4，控制溫度70-80°C，加入理論量2.8倍的鋅粉，攪拌1.5h，置換除去Cu2+、Cd2+等；冷卻，加入理論量2倍的氟化鋅，攪拌0.5h,沉淀除去Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。
[0053](3)直接沉淀制備納米氧化鋅
[0054]將除雜后的硫酸鋅溶液濃縮或稀釋為含鋅離子為一定濃度的溶液，并加入1%的分散劑，攪拌器下向溶液中滴加己配好的Na2C03溶液，于常壓下在規(guī)定的反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程不停地攪拌，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，即能得到ZnO前驅(qū)體沉淀產(chǎn)物；將反應(yīng)得到的沉淀進(jìn)行抽濾、用去離子水洗滌數(shù)次，至滴出的濾液用BaC12溶液檢驗(yàn)無沉淀析出，再用無水乙醇洗兩次，將洗滌后的ZnO前驅(qū)體放入坩堝，然后置于干燥箱中于110°C左右進(jìn)行干燥，以去除自由水和部分結(jié)合水，得到手感滑膩無硬團(tuán)聚的納米ZnO前取休堿式碳酸鋅粉體。將干燥好的ZnO前驅(qū)體置于馬弗爐中，在高溫下進(jìn)行加熱使其分解，控制一定溫度不變，分解一定時間后取出得到白色蓬松的納米ZnO產(chǎn)品。
[0055]直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為1:1，硫酸鋅濃度為1.0moI/L, Na2C03濃度為1.0moI/L,反應(yīng)溫度為25°C，鍛燒溫度為700°C，煅燒時間為lh。
[0056]其中，所述鋅焙砂的化學(xué)組成包括(wt%):67.67Zn0，2.12Pb0，6.5Fe203,1.1CaO，0.78Mg0,1.02Cd0,0.03Cu0，0.03Mn02，20.25Si02 等酸不溶物。
[0057] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種硫化鋅精礦鋅焙砂制備納米氧化鋅的工藝，包括以下步驟: (1)浸出 將粉碎的鋅焙砂礦粉在105°c烘箱中烘干2h，過篩，鋅焙砂的粒度為120-160目；然后用硫酸浸出，浸出過程不斷攪拌； 浸出條件為:硫酸濃度控制在18-22%，液固比3.5-4.5:1，浸出溫度55-651:，浸出時間45_75min ； (2)除雜凈化 所得鋅焙砂的浸出液，室溫，加雙氧水?dāng)嚢鐸h,氧化溶液中的Fe2+和Mn2+ ;經(jīng)氧化處理后的溶液用ZnO調(diào)節(jié)pH值至5-6、調(diào)節(jié)溫度至80_90°C，攪拌2h，使雜質(zhì)鐵、錳水解除去；再調(diào)pH至5.2-5.4，控制溫度70-80°C，加入理論量2.8倍的鋅粉，攪拌1.5h，置換除去Cu2+、Cd2+等；冷卻，加入理論量2倍的氟化鋅，攪拌0.5h,沉淀除去Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)； (3)直接沉淀制備納米氧化鋅 將除雜后的硫酸鋅溶液濃縮或稀釋為含鋅離子為一定濃度的溶液，并加入1%的分散齊U，攪拌器下向溶液中加入己配好的Na2C03溶液，于常壓下在規(guī)定的反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程不停地攪拌，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，即能得到ZnO前驅(qū)體沉淀產(chǎn)物；將反應(yīng)得到的沉淀進(jìn)行抽濾、用去離子水洗滌數(shù)次，至滴出的濾液用BaC12溶液檢驗(yàn)無沉淀析出，再用無水乙醇洗兩次，將洗滌后的ZnO前驅(qū)體放入坩堝，然后置于干燥箱中于110°C左右進(jìn)行干燥，以去除自由水和部分結(jié)合水，得到手感滑膩無硬團(tuán)聚的納米ZnO前取休堿式碳酸鋅粉體；將干燥好的ZnO前驅(qū)體置于馬弗爐中，在高溫下進(jìn)行加熱使其分解，控制一定溫度不變，分解一定時間后取出得到白色蓬松的納米ZnO產(chǎn)品； 直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為0.9-1.1:1,硫酸鋅濃度為0.9-1.1mo 1/L, Na2CO3濃度為0.9-1.lmol/L,反應(yīng)溫度為20_30°C，鍛燒溫度為650-750°C，煅燒時間為45-75min，分散劑選擇聚乙二醇1000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，浸出條件為:硫酸濃度控制在20%，液固比4:1，浸出溫度60°C，浸出時間1.0h，鋅的浸出率可以達(dá)到96.70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，直接沉淀制備納米氧化鋅的條件為:碳酸鈉與硫酸鋅的物質(zhì)的量之比為1:1，硫酸鋅濃度為1.0mol/L，Na2C03濃度為1.0mol/L，反應(yīng)溫度為25°C，鍛燒溫度為700°C，煅燒時間為Ih。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋅焙砂為硫化鋅精礦經(jīng)1050-1100°C氧化沸騰焙燒所得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋅焙砂的化學(xué)組成包括(wt%):67.67Zn0,.2.12Pb0，6.5Fe203,1.lCa0，0.78Mg0,1.02Cd0,0.03Cu0，0.03Mn02，20.25Si02等酸不溶物。
【文檔編號】C01G9/02GK104276594SQ201310294645
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】李飛 申請人:無錫成博科技發(fā)展有限公司