專(zhuān)利名稱(chēng)：活性氧化鋅及高純氧化鋅制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋅的制取工藝。
高純氧化鋅在工業(yè)上有廣泛的用途，其制法主要分為火法和濕法兩大類(lèi)，火法主要是由鋅錠高溫氧化制取，而濕法的工藝路線較多，但主要的為酸法(硫酸浸出)和堿法(NH3浸出)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN86108798A公開(kāi)了一種“鋅礦全濕法制取硫酸鋅及活性氧化鋅”，是以鋅礦為原料，用稀硫酸浸出鋅礦中的鋅，將浸出液加熱至80～90℃，加入漂白粉除除、錳，再將溶液加熱至75～85℃，加入-200目≥95%的鋅粉置換，除銅、鎳、鎘等金屬雜質(zhì)，將脫雜液加熱至80～90℃，加入一次氧化除鐵、錳用量的10%的漂白粉二次氧化除微量錳、鐵、沸騰下攪拌氧化10～20分鐘，將凈化液進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮、冷卻析晶，制取成品硫酸鋅，將凈化液進(jìn)行碳化沉鋅，焙燒活化，制取成品活屬活性氧化鋅。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN88102610A公開(kāi)了一種“從菱鋅礦制氧化鋅技術(shù)”，是以菱鋅礦粉為原料，在浸取槽中加入氨一銨溶液，NH3∶CO2大于19.6，在除雜槽中加入除雜劑，經(jīng)熱解槽和離心機(jī)分離后，得到堿式碳酸鋅，在控制溫度800～820℃的迥轉(zhuǎn)爐中煅燒成氧化鋅產(chǎn)品。前者是用酸法，此法物耗較高，而且對(duì)硅鋅礦難于處理;后者是氨堿法，此法的主要缺點(diǎn)是對(duì)原料的選擇性強(qiáng)，適應(yīng)性差。
本發(fā)明的目的是提供一種以鋅礦為原料，加入銨的強(qiáng)酸鹽實(shí)行以鹽制鹽的中性-弱酸性工藝路線，制取活性氧化鋅和高純度氧化鋅。
本發(fā)明所述工藝由以下步驟組成
一、將鋅礦磨至-80～-160目(次鋅氧粉不磨)與銨鹽按Zn(有效)∶銨鹽為1∶1～2(摩爾比)混合均勻，加熱至250～400℃進(jìn)行焙解，保溫1～2小時(shí)，得到鋅焙解料;
二、浸取，將焙解料用熱水在固液比為1∶2～4的條件下進(jìn)行浸取，然后攪拌升溫至70～100℃，調(diào)節(jié)浸取液的酸度為PH2～3，浸取時(shí)間1～2小時(shí)，終點(diǎn)酸度PH3～3.5，過(guò)濾得到粗鋅液;
三、除雜，除去粗鋅液中的錳、鐵、銅、鎘及其他有害元素，過(guò)濾得鋅清液，調(diào)節(jié)PH值為5.1～5.4;
四、合成，攪拌下在鋅清液中加入碳酸銨溶液，沉淀出堿式碳酸鋅，過(guò)濾得堿式碳酸鋅濕料和銨鹽濾液;
五、漂洗，將上述堿式碳酸鋅用去離子水漂洗數(shù)次，一、二次洗液合并于步驟四的濾液，以后的洗液循環(huán)使用，至SO-24小于萬(wàn)分之一，脫水，干燥，煅燒，制取活性氧化鋅;
六、將步驟五得到的漿料(SO-24小于萬(wàn)分之一)加入氨水進(jìn)行溶解，控制Zn∶NH3為1∶3～6，攪拌加熱至40～70℃，保溫溶解1～2小時(shí)，再加入硫化物除去Cu、Mn雜質(zhì)，過(guò)濾，得到銨鋅絡(luò)合精液。
七、熱解，將銨鋅絡(luò)合精液加熱至沸，攪拌下熱解，呈白色乳液，同時(shí)大量逸出NH3氣，經(jīng)1～2小時(shí)后，溶液PH值為7～8，過(guò)濾，得精堿鋅，用去離子水洗滌2～3次，至無(wú)Cu、Mn離子;
八、干燥，將步驟七所得濕料脫水后，于110～200℃干燥1～2小時(shí)，得精堿鋅干料;
九、將精堿鋅干燥，于800～900℃下煅燒1.5～2小時(shí)，然后粉碎至-320目，即得到成品高純氧化鋅;
十、回收a、銨鹽回收步驟四所得銨鹽濾液步驟五的一、二次漂洗液合并，經(jīng)濃縮結(jié)晶，返回步驟一作為原料;
b、碳銨回收用冷水分別吸收步驟一、九所排出的NH3氣，用氨水吸收步驟一、四排出的CO2氣，得到碳銨和氨水，循環(huán)利用;
c、步驟二的浸取渣中若含有有價(jià)元素，則回收之。
本發(fā)明所述的工藝對(duì)原料的適應(yīng)性較強(qiáng)，如鋅礦可采用氧化礦、硅鋅礦、菱鋅礦、次鋅氧粉等，銨鹽為銨的強(qiáng)酸鹽、如硫酸銨、硫酸氨銨、氯化銨、硝酸銨等，可采用工業(yè)級(jí)，甚至可以采用農(nóng)用硫銨，從經(jīng)濟(jì)效益、來(lái)源及工藝上綜合考慮，銨鹽以硫銨為最佳，步驟一的主要反應(yīng)式為(以硫銨為例)
步驟一可用干法焙解，也可用濕法轉(zhuǎn)化，在銨鹽的飽和溶液中加入-80～-200目的鋅礦粉，加熱，使溫度為70℃至沸，控制Zn(有效)∶銨鹽為1∶1～4(摩爾比)，反應(yīng)2～8小時(shí)，得到粗鋅溶液，經(jīng)過(guò)濾后，在進(jìn)入步驟三的除雜工序。此步驟也可在加壓下進(jìn)行，壓力為1～5Kg/cm2，溫度為100～250℃，反應(yīng)時(shí)間縮短為1～4小時(shí)。
在步驟三中，浸取液的酸度用酸調(diào)節(jié)，并且所采用的酸與步驟一的銨鹽酸根相一致。
步驟六中所加的氨水可濃可稀，但若太濃，難于配制，太稀又增加后序工藝的能耗，一般以15～28%(重量百分比)為宜。
本發(fā)明顯著的特點(diǎn)是采用強(qiáng)酸銨鹽代替無(wú)機(jī)強(qiáng)酸用于鋅礦原料的轉(zhuǎn)化，并利用合成好的堿鋅漿料進(jìn)行氨溶，二段除雜，并在較高的溫度下煅燒，得到高純氧化鋅，本發(fā)明中大部分工序采用已有技術(shù)，工藝成熟，易于掌握。由于本發(fā)明特定的原料路線，使得對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，這是已有的酸法，氨法工藝路線所不及的，并且所得產(chǎn)品質(zhì)量高，物料消耗低，基本無(wú)三廢排出，工藝過(guò)程中的銨鹽，NH3、CO2氣體等都回收循環(huán)利用，進(jìn)一步減少污染，降低物耗，確為一實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的工藝路線。
附圖
為本發(fā)明工藝流程圖。
下面為本發(fā)明實(shí)施例1、硅鋅礦粉(-120目)100g(Zn41%)，硫銨100g，混勻，入爐加熱焙解，緩慢升溫至300～350℃，保溫1.5小時(shí)，至無(wú)NH3氣釋放為止。焙解料加溫水300ml(固液比為1∶2.5)，加熱至沸，攪拌浸取1小時(shí)，過(guò)濾，濾渣用水洗至無(wú)SO-24檢出。再用15%H2SO480ml，酸浸濾渣，加熱至沸半小時(shí)，以稀氨水調(diào)酸解溶液至PH5.2，過(guò)濾得濾液和洗液55ml，用碳酸鈉溶液沉淀堿鋅，調(diào)PH為7，使鋅沉淀完全，過(guò)濾水洗堿鋅沉淀物，脫浸水、干燥，煅燒(800℃，1.5小時(shí))，得氧化鋅3.2g(即為酸出部分)，計(jì)算得到焙解(銨鹽)轉(zhuǎn)化鋅為93.7%。
3.2g(酸浸之含量)÷51.09g(原料含鋅量)×100%＝6.3%。
2、氧化鋅礦粉(Zn36%，-120目)100g(NH4)2SO495g
按實(shí)施例1的方法，溫度焙解，水浸，浸取液加H2SO4，調(diào)PH為2～3，沸1小時(shí)，終點(diǎn)PH3.5，經(jīng)除雜(高錳酸鉀、鋅粉)、過(guò)濾，合成，漂洗，得到不含SO-24的堿式碳酸鋅中間漿料，加入氨水(26%)180ml(Zn∶NH3≈1∶5)，加熱至50～60℃，氨溶1小時(shí)，料漿液漸變?yōu)槲嵬该魅芤?，再加入硫化物除雜劑，保溫反應(yīng)2小時(shí)，過(guò)濾得清液(Zn-NH3絡(luò)合液)和蒸餾水洗液190ml，再將其加熱至沸，開(kāi)始NH3大量逸出，溶液變?yōu)槿榘咨?小時(shí)后，NH3逸出減少，至1.5小時(shí)基本無(wú)NH3逸出，過(guò)濾，蒸餾水洗濾渣三次，洗液無(wú)Mn+2檢出，經(jīng)干燥，煅燒(830～850℃，1.5小時(shí))得帶微黃色氧化鋅粉體37.4g，計(jì)算直收率為37.4g(成品ZnO)÷44.8g(原料ZnO)×100%＝83.5%氧化鋅純度＞99.5%。
本例堿鋅中間體濾液加洗液230ml，加熱煮沸濃縮至溶液變濁，冷卻得硫酸銨結(jié)晶體69g，母液再濃縮，緩慢蒸干得硫酸銨粉(色暗)17g，共計(jì)收回收硫酸86g，回收率90%。
3、次鋅氧粉40g(ZnO82%)硫酸銨60g按實(shí)施例1和2的方法焙解，水浸除雜合成得堿鋅料漿，過(guò)濾，水洗，干燥，煅燒(800℃、1小時(shí))得氧化鋅29.3g，直收率29.3÷32.8×100%＝89.3%本例焙解料水浸不溶渣，加15%H2SO430ml加熱微，沸酸浸半小時(shí)，氨水調(diào)PH為5.1～5.2，過(guò)濾，得濾液加洗液40ml，加酸銨溶液沉淀堿鋅，終點(diǎn)PH6.8～7，沉淀少，過(guò)濾干燥、煅燒(溫度同上)得ZnO0.3g，計(jì)算銨鹽焙解轉(zhuǎn)化率(32.8-0.3)÷32.8×100%＝99.1%由此說(shuō)明次鋅氧粉粒度細(xì)，故比礦粉焙解轉(zhuǎn)化率為高。
4、次鋅氧粉54g(ZnO 76%)硝酸銨100g(ZnO∶NH4NO3＝1∶2.5)用水80ml，溶解硝銨加入次鋅氧粉，攪拌徐徐加熱及反應(yīng)，濕升至105℃，有較多NH3氣逸出，溫升至150℃，保溫，補(bǔ)充水使溶液保持一定濃度，溫度保持140～150℃之間，反應(yīng)2小時(shí)10分鐘，NH3氣逸出減少，停止加熱，加水120ml稀釋料液，并加入H2SO4少許，以沉淀鉛雜質(zhì)(PbSO4↓)繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)，過(guò)濾得濾液，加洗濾液210ml。經(jīng)實(shí)例1的方法，除雜，合成，干燥，煅燒得氯化鋅36.6g，計(jì)算直收率為36.6g(產(chǎn)品ZnO)÷41g(攪拌Zno)＝89.3%合成堿鋅濾液、洗液、310ml，濃縮、蒸干得NH4NO396g(其中含少量(NH4)2SO4)。
權(quán)利要求
1.一種活性氧化鋅及高純氧化鋅制備工藝，其特征在于由以下步驟組成一、將鋅礦磨至-80～-160目(次鋅氧粉不磨)與銨鹽按Zn(有效)∶銨鹽為1∶1～2(摩爾比)混合均勻，加熱至250～400℃進(jìn)行焙解，保溫1～2小時(shí)，得到鋅焙解料；二、浸取，將焙解料用熱水在固液比為1∶2～4的條件下進(jìn)行浸取，然后攪拌升溫至70～100℃，調(diào)節(jié)浸取液的酸度為PH2～3，浸取時(shí)間1～2小時(shí)，終點(diǎn)酸度PH3～3.5，過(guò)濾得到粗鋅液；三、除雜，除去粗鋅液中的錳、鐵、銅、鎘及其他有害元素，過(guò)濾得鋅清液，調(diào)節(jié)PH值為5.1～5.4；四、合成，攪拌下在鋅清液中加入碳酸銨溶液，沉淀出堿式碳酸鋅，過(guò)濾得堿式碳酸鋅濕料和銨鹽濾液；五、漂洗，將上述堿式碳酸鋅用去離子水漂洗數(shù)次，一、二次洗液合并于步驟四的濾液，以后的洗液循環(huán)使用，至SO4-2小于萬(wàn)分之一，脫水，干燥，煅燒，制取活性氧化鋅；六、將步驟五得到的漿料(SO4-2小于萬(wàn)分之一)加入氨水進(jìn)行溶解，控制Zn∶NH3為1∶3～6，攪拌加熱至40～70℃，保溫溶解1～2小時(shí)，再加入硫化物除去Cu、Mn雜質(zhì)，過(guò)濾，得到銨鋅絡(luò)合精液。七、熱解，將銨鋅絡(luò)合精液加熱至沸，攪拌下熱解，呈白色乳液，同時(shí)大量逸出NH3氣，經(jīng)1～2小時(shí)后，溶液PH值為7～8，過(guò)濾，得精堿鋅，用去離子水洗滌2～3次，至無(wú)Cu、Mn離子；八、干燥，將步驟七所得濕料脫水后，于110～200℃干燥1～2小時(shí)，得精堿鋅干料；九、將精堿鋅干燥，于800～900℃下煅燒1.5～2小時(shí)，然后粉碎至-320目，即得到成品高純氧化鋅；十、回收a、銨鹽回收步驟四所得銨鹽濾液與步驟五的一、二次漂洗液合并，經(jīng)濃縮結(jié)晶，返回步驟一作為原料；b、碳銨回收用冷水分別吸收步驟一、九所排出的NH3氣，用氨水吸收步驟一、四排出的CO2氣，得到碳銨和氨水，循環(huán)利用；c、步驟二的浸取渣中若含有有價(jià)元素，則回收之。
2.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于在銨鹽的飽和溶液中加入-80～-200目的鋅礦粉，加熱，使溫度為70℃至沸，控制Zn(有效)∶銨鹽為1∶1～4(摩爾比)，反應(yīng)2～8小時(shí)，得到粗鋅熔液，經(jīng)過(guò)濾后，進(jìn)入所述步驟三及以后的工序。
3.按照權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述的步驟在加壓下進(jìn)行，壓力為1～5Kg/cm2，溫度為100～250℃，反應(yīng)時(shí)間為1～4小時(shí)。
4.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟一的焙解溫度為300～350℃。
5.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟二的固液比為1∶2.5。
6.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟六所加入氨水的濃度為15～28%(重量百分比)。
7.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟六的氨溶溫度為50～60℃。
8.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟九的煅燒溫度為830～850℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于氧化鋅的制取工藝。本發(fā)明所述工藝由以下步驟組成一、焙解；二、浸??；三、除雜；四、合成；五、漂洗；六、氨溶；七、熱解；八、干燥；九、煅燒；十、回收。本發(fā)明顯著的特點(diǎn)是采用強(qiáng)酸銨鹽代替無(wú)機(jī)強(qiáng)酸用于鋅礦原料的轉(zhuǎn)化，并利用合成好的堿鋅漿料進(jìn)行氨溶，二段除雜，并在較高的溫度下煅燒，得到高純氧化鋅，由于本發(fā)明特定的原料路線，使得對(duì)料的適應(yīng)性強(qiáng)，所得產(chǎn)品質(zhì)量高，工藝過(guò)程中的物料可循環(huán)使用，物料消耗低，基本無(wú)三廢排出。
文檔編號(hào)C01G9/02GK1077753SQ9210291
公開(kāi)日1993年10月27日 申請(qǐng)日期1992年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月18日
發(fā)明者景治熙 申請(qǐng)人:景治熙