一種高純度氧化鋅的生產方法

2023-04-30 17:38:36

專利名稱：一種高純度氧化鋅的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種高純度氧化鋅的生產方法，特別是將火法和溼法製造氧化鋅的方法有機地結合在一起生產一種高純度氧化鋅的方法。
在現有技術中，氧化鋅的生產方法有火法和溼法兩種，火法就是選用高純度的金屬鋅作原料，在高溫下，使金屬鋅熔融、氣化，使鋅蒸氣與空氣中的氧氣反應，生成的氧化鋅進入集粉袋捕集，該方法雖然生產工藝簡單，但需高溫加熱，耗費大量熱能，高純度鋅錠的價格昂貴，生產成本很高，工人操作時，勞動強度大，易發生鋅蒸氣中毒。溼法是將鋅鹽的水溶液和鹼反應生成無定形的Zn(OH)2沉澱，再加過量的鹼，在強鹼性條件下使Zn(OH)2溶解，然後用加酸或稀釋的方法，準確控制PH，在一定溫度下保持長時間靜止，使其生成氧化鋅。日本公開特許公報昭57-149827、昭60-171222，公開了用鋅鹽水溶液和過量NaOH的水溶液反應，控制PH等於12.5，在強鹼性條件下，使生成的Zn(OH)2溶解，然後用酸中和，控制PH等於8-12.5，直接生成氧化鋅的方法。美國專利USP-3453072中公開了一種用鋅鹽的水溶液和過量氨水反應生成鋅銨絡離子，然後，加熱鋅銨絡離子溶液，生成80%的ZnO沉澱和20%Zn(OH)2沉澱的混和物的方法。這些方法存在著反應原料純度要求高，價格昂貴，原料浪費，反應條件要求高，要嚴格控制PH和反應溫度，反應時間長，產物氧化鋅純度低等缺點。而且溼法生產僅停留在實驗室階段，因原料價格等問題無法實現工業化生產。
本發明克服了上述已有技術的缺點，把火法和溼法生產氧化鋅的方法有機地結合在一起，用粗氧化鋅為原料和無機酸反應生成鋅鹽，經過除雜提純的鋅鹽溶液和氨水或液氨反應，生成氫氧化鋅沉澱，將氫氧化鋅濾餅置於900～1000℃高溫下焙燒，生成高純氧化鋅，氧化鋅含量達到99.9%以上，超過中國國家標準規定的氧化鋅(間接法)的一級品標準(氧化鋅含量99.7%)。提供了一種原料價格低廉，原料來源廣泛，生產過程簡單、產品質量高的高純度氧化鋅的生產方法。
本發明是這樣實現的，用鋅礦和碳粉在轉爐中加熱還原生成的粗氧化鋅為原料，和無機酸的水溶液在鋅鹽合成器中攪拌反應，生成鋅鹽溶液，上述無機酸為H2SO4、HNO3、HCl，上述鋅鹽為ZnSO4、Zn(NO3)2、Zn(Cl)2。鋅鹽溶液在提純精製器中，加鋅粉，除去鎳等雜質，再加鋅粉除去鉻等雜質，上述二步反應包括除去銅、錳等雜質。然後加入氧化劑除去鐵等雜質。鋅鹽提純精製器可由1～3個串聯組成。經提純的鋅鹽溶液和工業氨水、氫氧化銨、液氨中的一種溶液在氫氧化鋅合成器中反應，不斷攪拌，PH控制在6.5～7.8，最好控制在6.9～7.5，反應溫度為30～90℃，較好為30～50℃，鋅鹽溶液的Zn2+離子濃度為70克～150克/升，氨水濃度為18～25%(重量百分比)，生成白色Zn(OH)2沉澱，該沉澱經壓濾機壓濾，得到白色氫氧化鋅濾餅，氫氧化鋅濾餅置於焙燒迴轉爐中，在900～1000℃高溫下焙燒，經迴轉冷卻器冷卻即得到高純度白色氧化鋅成品。
以硫酸鋅為例，主要反應方程式如下
本發明製得的高純度氧化鋅的氧化鋅含量大於99.9%，超過中國家標準中規定的氧化鋅(間接法)的一級品標準(氧化鋅含量≥99.7%)。
本發明把火法和溼法製造氧化鋅的方法有機地結合在一起，把溼法製造氧化鋅的方法從實驗室推向工業化生產階段，克服了溼法工藝中對原料純度要求高，價格昂貴，原料浪費，反應條件要求高，反應時間長，產物氧化鋅質量差等缺點。也克服了火法生產中用高純鋅錠作原料，原料來源緊、價格昂貴，耗費大量熱能，勞動條件差，易發生鋅蒸氣中毒等缺點。用價格低廉的粗氧化鋅作原料(每噸1800元)代替火法工藝中價格昂貴的鋅錠(每噸5400元)，粗氧化鋅價格是鋅錠價格的三分之一，大大降低了生產成本。本發明無鋅蒸氣公害，避免了操作工人鋅蒸氣接觸性中毒，改善了生產條件，生成的Zn(OH)2濾餅經900～1000℃高溫焙燒生成高純度的氧化鋅，提高了氧化鋅成品的質量，加快了生成氧化鋅的速度，提高了生產效率。
本發明的生產工藝見附圖
，其各個裝置的名稱說明如下鋅鹽合成器1，沉澱槽2，鋅鹽精製器3、4，離心泵5、7、12，氫氧化鋅合成器6，壓濾機8，銨鹽溶液槽9，焙燒迴轉爐10，迴轉冷卻器11。
下面是本發明的幾個實施例實例1將1500毫升Zn2+濃度為110克/升的硫酸鋅溶液倒入3000毫升燒杯中，在不斷攪拌下，逐漸加入濃度為174克/升的氫氧化銨溶液，加入量為理論加入量的100%，在30℃溫度下，保持PH等於6.9～7.08，生成白色氫氧化鋅沉澱，經過濾、漂洗、烘乾後在馬弗爐中焙燒，焙燒溫度控制在900～1000℃得到純度為99.86%的高純氧化鋅。
實例2將5m3Zn2+濃度為71.06克/升的硫酸鋅溶液加入10m3的反應鍋中，在不斷攪拌下，逐漸加入濃度為184克/升的氫氧化銨溶液，加入量為理論加入量的100%，在50℃溫度下，保持PH等於6.9～7.02，生成白色氫氧化鋅沉澱，經過濾、漂洗、烘乾，在高溫電爐中焙燒，控制溫度在900～1000℃，得到純度為99.93%的高純氧化鋅。
實例3將5m3Zn2+濃度為114.71克/升的硫酸鋅溶液加入10m3反應鍋中，在不斷攪拌下，逐漸加入濃度為184克/升的氫氧化銨溶液，加入量為理論量的100%，在50℃溫度下，保持PH等於6.9～7.42，生成白色氫氧化鋅沉澱，經過濾、漂洗、烘乾，在高溫電爐中焙燒，控制溫度在900～1000℃，得到純度為99.95%的高純氧化鋅。
實例4將1500毫升Zn2+濃度為135克/升的硝酸鋅溶液加入3000毫升燒杯中，在不斷攪拌下，逐漸加入濃度為184克/升的氫氧化銨溶液，加入量為理論量的100%，在30℃溫度下，保持PH6.9～7.42，生成白色氫氧化鋅沉澱，經過濾、漂洗、烘乾後在馬弗爐中焙燒，焙燒溫度控制在900～1000℃，得到純度為99.87%的高純氧化鋅。
實例5將1500毫升Zn2+濃度為146克/升的氯化鋅溶液加入3000毫升燒杯中，在不斷攪拌下，逐漸加入濃度為184克/升的氫氧化銨溶液，加入量為理論加入量的100%，在30℃溫度下，保持PH7～7.31，生成白色氫氧化鋅沉澱，經過濾、漂洗、烘乾後在馬弗爐中焙燒，焙燒溫度控制在900～1000℃得到純度為99.90%的高純氧化鋅。
權利要求
1.一種高純度氧化鋅的生產方法，用鋅礦和碳粉在轉爐中加熱還原生成的粗氧化鋅作原料，其特徵在於用粗氧化鋅和無機酸水溶液反應，生成鋅鹽溶液，鋅鹽溶液經過鋅鹽精製器提純後，和工業氨水、氫氧化銨、液氨中的一種溶液在氫氧化鋅合成器中反應，PH控制在6.5～7.8之間，生成白色氫氧化鋅沉澱，經壓濾機壓濾得白色氫氧化鋅濾餅，濾餅置於焙燒迴轉爐中，在900～1000℃的高溫下焙燒，生成高純度的白色氧化鋅成品。
2.如權利要求1所述的一種高純度氧化鋅的生產方法其特徵在於所述無機酸為H2SO4、HNO3、HCl，鋅鹽為ZnSO4、Zn(NO3)2、ZnCl2。
3.如權利要求1所述的一種高純度氧化鋅的生產方法其特徵在於氫氧化鋅合成反應中，最好控制PH等於6.9～7.5之間。
4.如權利要求1所述的一種高純度氧化鋅的生產方法其特徵在於氫氧化鋅合成反應中，鋅鹽溶液的Zn2+離子濃度為70克～150克/升，氨水濃度為18～25%(重量百分比)，反應溫度為30～90℃，最好為30～50℃。
5.如權利要求1所述的一種高純度氧化鋅的生產方法其特徵在於在鋅鹽提純精製器中用加鋅粉的方法除去鎳、鉻、銅等雜質，用加氧化劑的方法除去鐵雜質，鋅鹽提純精製器可由1～3個串聯組成。
全文摘要
一種高純度氧化鋅的生產方法，將火法和溼法製造氧化鋅的方法有機地結合在一起，克服了火法生產中原料價格昂貴、耗能高的缺點和溼法生產中原料純度要求高、反應速度慢等缺點。採用粗氧化鋅為原料，和無機酸反應生成鋅鹽，再和氨水或液氨反應，控制溶液pH6.5-7.8，生成氫氧化鋅沉澱，經900-1000℃高溫焙燒，生成高純度的氧化鋅。氧化鋅純度達99.9％以上。
文檔編號C01G9/02GK1040013SQ88105558
公開日1990年2月28日 申請日期1988年8月4日 優先權日1988年8月4日
發明者季佐民, 高景璋, 孫麗君 申請人:上海京華化工廠