本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，浸取時在每立方米氨水-碳銨液中加入0.3-0.5kg氟硅酸鈉，然后在每立方米浸取劑中加入30-60kg熟石灰進(jìn)行脫碳，并進(jìn)行精制處理，本發(fā)明專利技術(shù)可獲得純度≥99.7%、粒徑分布均勻（平均粒徑為10-30nm），比表面積≥105m2/g、流動性和分散性均優(yōu)的納米氧化鋅粉體；本發(fā)明專利技術(shù)的處理方法能耗低、效率高，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值；電解鋅酸浸渣中有價和有害重金屬都被浸出得到合理利用、而且經(jīng)水洗干凈；最后得到的終浸渣由作為高危廢棄物的電解鋅酸浸渣變?yōu)橐话愎虖U棄物，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種氧化鋅的生產(chǎn)方法，特別涉及一種高純納米氧化鋅的生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
目前濕法煉鋅主要采用焙燒-浸出-電解的生產(chǎn)工藝，排放的電解鋅酸浸渣中鋅含量按質(zhì)量比計一般為6-9%，有的能達(dá)20%，對酸浸渣所做的物相分析與X衍射分析表明，浸出渣中鋅主要以ZnFe2O4、硅酸鋅形式存在，同時，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)6-12%，其中硫酸根的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-30%，各地礦鈣、鎂鹽含量不同，同時還含有Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+、As3+等離子，其大致質(zhì)量分?jǐn)?shù)銅1%、鉛O. 8%、鐵4%、硅3%、砷O. 3%、銀O. 003%、鈣12%、鎂3%。為了回收這些鋅，目前的處理方法目前有火法和濕法兩種，火法為回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法(威爾茲法)和煙化爐揮發(fā)法，如公開號為CN101886180的中國專利申請。濕法有熱酸浸出或高溫加壓浸出。火法處理工藝流程長，設(shè)備維修量大，投資高，工作環(huán)境較差，需要消耗大量的燃煤或 冶金焦煤，效益低，環(huán)境污染大。因此通常用熱酸浸出或高壓浸出，這些方法仍然存在缺點是①消耗大量的酸，②除鐵的壓力大，需消耗較多的試劑，③高溫高壓設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備復(fù)雜投資較大；④運(yùn)行成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。⑤最后排出的渣是酸性渣，給環(huán)境帶來新的污染，只好采取固化填埋，不但污染環(huán)境，而且也浪費資源。最理想的方法是進(jìn)行鋅的選擇性浸出，使鋅進(jìn)入溶液中，鋅得到有價值的回收利用。高純氧化鋅一般是指氧化鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%的氧化鋅產(chǎn)品，高純度氧化鋅是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的一種高科技原料，用途廣泛，主要用于玻璃、飼料、陶瓷、染料、油漆、造紙、橡膠、農(nóng)藥、煉油、鍍鋅、特種鋼材、合金、國防科技等數(shù)十種行業(yè)企業(yè)，無論是玻璃、造紙，還是橡膠、煉油等都對氧化鋅需求量很大，并且純度要求非常高。納米氧化鋅(ZnO)是一種粒徑介于1-100 nm之間、面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，表現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)，如非遷移性、熒光性、壓電性、吸收和散射紫外線能力等，利用其在光、電、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造氣體傳感器、熒光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。目前生產(chǎn)氧化鋅的方法，主要有化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法以及水熱合成法等。但是所采用的原料都是鋅含量在50%以上的鋅焙砂或純鋅鹽(如硫酸鋅、硝酸鋅或醋酸鋅)等。氨法是制備氧化鋅的一種常用方法，目前氨法(氨-碳銨聯(lián)合浸出法)生產(chǎn)氧化鋅的一般步驟包括氨-碳銨為浸出液，對含鋅物料進(jìn)行浸取，鋅氨絡(luò)合液經(jīng)凈化、蒸氨結(jié)晶、干燥、煅燒制得氧化鋅產(chǎn)品。這種傳統(tǒng)的氨法制備氧化鋅一直沒有應(yīng)用于電解鋅酸浸渣的處理，主要原因在于 O電解鋅酸浸渣中有大量硫酸鈣包裹而使得其中的鋅浸出困難，回收率低 2)電解鋅酸浸渣中含有15-30%的硫酸根，大量的氨轉(zhuǎn)化為硫酸銨，氨耗高。3)常規(guī)法將浸取后的鋅氨絡(luò)合液直接凈化，最后一般用鋅粉置換法除去重金屬，由于溶液中存在大量的游離氨，雜質(zhì)絡(luò)合力強(qiáng)，容易產(chǎn)生回溶現(xiàn)象，影響凈化效果，最終影響氧化鋅產(chǎn)品的純度 4)由于液體中存在大量的硫酸銨，在蒸氨過程中將析出部分硫酸鋅銨復(fù)鹽，最終影響氧化鋅純度。目前已公開的氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅技術(shù)，都是低溫水解法如 中國專利申請?zhí)?2103230. 7公布了一種針對傳統(tǒng)氨絡(luò)合法生產(chǎn)氧化鋅的改進(jìn)技術(shù)，將凈化后的鋅氨絡(luò)合液加水稀釋，使部分鋅氨絡(luò)合液水解，得到堿式碳酸鋅(氫氧化鋅與碳酸鋅之比為2:1)，然后繼續(xù)加熱直至鋅氨絡(luò)合液分解完畢，經(jīng)高溫煅燒得到30-100nn的納米氧化鋅。該技術(shù)專利以下問題需要解決 水解后，未離解的鋅氨絡(luò)合液在加熱分解過程中，新產(chǎn)生的堿式碳酸鋅會在原有晶核表面繼續(xù)生長，促使原水解的晶體長大，容易造成堿式碳酸鋅結(jié)晶體粒徑不均勻，使最終產(chǎn)品粒徑不易控制。增加4-10倍的水量，降低了制取過程中的效率，增加能耗，增加后端水處理成本。中國專利申請?zhí)?00610130477. 7公布了一種針對傳統(tǒng)氨絡(luò)合法生產(chǎn)氧化鋅的改進(jìn)技術(shù)，將鋅氨絡(luò)合液，連續(xù)與I :2-20的熱水或熱的母液混合，母液經(jīng)加熱保溫后循環(huán)用于鋅氨絡(luò)合液的水解，制得10-50nn的納米氧化鋅。該技術(shù)專利以下問題需要解決 母液水解后氨不能完全分離出去，重復(fù)疊加達(dá)不到水解的效果，最終將是鋅氨絡(luò)合液與鋅氨絡(luò)合液的混合。以上兩種專利實質(zhì)上都是設(shè)法在低溫下，利用水的大量稀釋使溶液的PH值發(fā)生輕微改變而水解結(jié)晶獲得部分納米結(jié)晶體，實際上僅僅依靠PH值輕微的改變只能獲得在鋅濃度較高時情況下極少一部分水解(從氧化鋅在氨水溶解度曲線圖中可以查到)。其實高濃度的鋅氨液析出的效率高、能耗低，低濃度的鋅氨液析出的效率低、能耗高，人為加大水的比例量生產(chǎn)納米氧化鋅在技術(shù)上是可行的，但在經(jīng)濟(jì)效益方面未必可行。另外，目前氨浸法生產(chǎn)氧化鋅，結(jié)晶體為堿式碳酸鋅分解溫度高(氫氧化鋅分解初使溫度約125°C，碳酸鋅約300°C )，為得到高純度產(chǎn)品，必須保證足夠高的分解溫度，一般控制溫度500°C以上，才能使堿式碳酸鋅分解完全。如申請?zhí)枮?00610130477. 7的中國專利申請，煅燒溫度高達(dá)550°C。高溫煅燒嚴(yán)重影響氧化鋅的比表面積及其活性和分散性，繼而影響到其應(yīng)用領(lǐng)域。綜上所述，對于電解鋅酸浸渣的處理，如何在低含量鋅的物料中有效浸出其中的鋅，并得到高純納米級的氧化鋅，同時需克服傳統(tǒng)的火法和濕法的缺點，成為本行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是這樣的一種利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)納米氧化鋅的方法，包括以下步驟 電解鋅酸浸渣經(jīng)浸取、凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒，浸取時用氨水-碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸取；其中，NH3的摩爾濃度c(NH3)=5-6mol/L，C032_的摩爾濃度c(C032_)=0. 85-1. O mol/L，并在每立方米浸取劑中添加入O. 3-0. 5kg氟硅酸鈉，浸取后得到浸取液； 浸取后，加熱進(jìn)行升溫降氨脫碳，其方法為在每立方米浸取液中加入30-60kg熟石灰并攪拌，緩慢加熱至90-98°C，直至c(C032_) ( O. 3mol/L，進(jìn)行固液分離； 在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理，方法為凈化除雜處理后的液體中，加入表面活性劑，力口入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入20-50g表面活性劑。凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒步驟均采用目前普通氨法制備氧化鋅的工藝參數(shù)。本專利技術(shù)首先將現(xiàn)有的氨法制備氧化鋅的技術(shù)應(yīng)用于對電解鋅酸浸渣的處理，同時，在現(xiàn)有的氨法的工藝基礎(chǔ)上，在浸取液中，加入適量的氟硅酸鈉；并在氨浸步驟之后，增 加了在浸取液中加入熟石灰進(jìn)行攪拌脫碳的步驟。由于電解鋅酸浸渣中含有大量的硫酸鈣(15-30%)，硫酸鈣等超細(xì)微粒對浸出劑起隔離封閉作用，致使酸環(huán)境難以浸出，所以本專利技術(shù)采用氨法浸出，在氨-碳銨聯(lián)合液作用下，硫酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣與氫氧化鈣，在轉(zhuǎn)換過程中，形成空隙從而加速浸出劑的滲透和溶出，但是氫氧化鈣等超細(xì)微粒對浸出劑也起到一定的封閉作用，為了解決這個問題，本申請的專利技術(shù)人通過大量實驗得出適量的氟硅酸納能破除超細(xì)微粒對浸出物料的包裹作用，實現(xiàn)超細(xì)微粒分層上浮。脫碳降氨過程中還可以加入過硫酸銨作為氧化劑。增加脫碳降氨步驟，加入熟石灰一方面可以消除過多的游離氨，降低雜質(zhì)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，包括以下步驟:電解鋅酸浸渣經(jīng)浸取、凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒，其特征在于：浸取時用氨水？碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸取；其中，NH3的摩爾濃度c(NH3)=5？6mol/L，CO32？的摩爾濃度c(CO32？)=0.85？1.0？mol/L，并在每立方米浸取劑中添加入0.3？0.5kg氟硅酸鈉，得到浸取液；浸取后，加熱進(jìn)行升溫降氨脫碳，其方法為：在每立方米浸取液中加入30？60kg熟石灰并攪拌，緩慢加熱至90？98℃，直至c(CO32？)≤0.3mol/L，進(jìn)行固液分離；在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理，方法為：凈化除雜處理后的液體中，加入表面活性劑，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入20？50g表面活性劑。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，包括以下步驟 電解鋅酸浸渣經(jīng)浸取、凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒，其特征在于 浸取時用氨水-碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸取；其中，NH3的摩爾濃度c(NH3)=5-6mol/L，C032_的摩爾濃度c(C032_)=0. 85-1. O mol/L，并在每立方米浸取劑中添加入O. 3-0. 5kg氟硅酸鈉，得到浸取液； 浸取后，加熱進(jìn)行升溫降氨脫碳，其方法為在每立方米浸取液中加入30-60kg熟石灰并攪拌，緩慢加熱至90-98°C，直至c(C032_) ( O. 3mol/L，進(jìn)行固液分離； 在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理，方法為凈化除雜處理后的液體中，加入表面活性劑，力口入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入20-50g表面活性劑。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于每立方米氨水-碳銨液中還添加有O. 03-0. 05kg的表面活性劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于在每立方米的氨水-碳銨液中還添加有O. 5-lkg的二氰二胺。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于精制處理時，還在每立方米凈化除雜處理后的液體中加入l_3kg磷酸銨。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用電解鋅酸浸渣氨法脫碳生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于浸出方式同時米用濕法球磨浸出。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳尚全，李時春，李曉紅，
申請(專利權(quán))人：四川巨宏科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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