7524(2003)07 02氨配合氧化法由氧化锌烟灰制备活性氧化锌 (郑州大学化工学院,河南郑州450002) 摘要:本研究以氧化锌烟灰或粗氧化锌为原料,用氨水- 碳酸氢铵- 双氧水作浸取液,将氧化锌烟灰或粗氧化锌 浸取、除杂净化、蒸氨沉锌、洗涤干燥、煅烧即可制得高品位的活性氧化锌。 关键词:氨配合氧化法;氧化锌烟灰;活性氧化锌 中图分类号: TQ132. 引言氧化锌广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医 药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我 国对氧化锌的需求量日益增加。由低品位含锌物 料生产活性氧化锌,既可充分利用我国的锌资源, 又可降低生产成本,因此目前该项研究异常活跃。 现有的生产方法主要有酸浸法和氨配合法,酸浸 法是以粗氧化锌或锌矿砂为原料与稀酸反应,再 经除杂、中和、干燥和煅烧制得活性氧化锌。该法 除杂任务大,工艺复杂,成本高,废水量大,废水处 理困难,易污染环境。氨配合法是以粗氧化锌或 脱硫用过的锌触媒焙烧物为原料,用氨水 沉锌、洗涤干燥和煅烧等工艺过程制得活性氧化锌。该法设备投资少,杂质少,除杂工艺简单,成 本低,经济效益好,仅适应于富含 ZnO 的物料,若 物料中含有一定量的 ZnS,则该法不能将这部分 锌溶出。若用氧化剂将硫化锌转化为氧化锌,则 这部分锌也能被溶出。因此,本文在氨水- 碳酸 氢铵体系中同时进行氧化反应,从而改进了氨配 合法,使该法收率由 79 %进一步提高到 90 反应原理氧化锌烟灰的主要成分为 ZnO,并含有一定 ZnS等杂质,用氨水-碳酸氢铵- 双氧水浸 取时,氧化锌烟灰中的锌大部分被浸出,铜镉铅等 也被浸入溶液,不溶性杂质留在残渣中。在滤液 中加入锌粉可除去铜镉铅等重金属杂质,过滤后 蒸氨可得碱式碳酸锌,蒸出的氨循环使用,后经 干燥、煅烧即得高品位的活性氧化锌。 实验称取一定量的粉状氧化锌烟灰放入浸取反应 器中,加入适量的氨水- 碳酸氢铵 双氧水混合液,各物料满足 ZnONH ZnO烟灰中硫化物 4MPa条件下搅拌反应一段时间后过滤。然后在浸取滤液中加入过量20 %的锌粉,并在60 4MPa条件下搅拌除杂。过滤后净化滤液转入蒸氨装置,在95～100 04MPa及搅拌条件 下进行蒸氨,解析逸出的氨气经冷凝回收循环使 用,沉析的碱式碳酸锌用蒸馏水洗涤、烘干、煅烧 即得活性氧化锌。 试验研究IM 浓度与游离氨浓度的关系mol/ 资料表明,浸取反应生成的Zn 浓度与游离氨浓度的关系很大,由表1 可见,ZnO溶解量随着 浸取液中游离氨浓度的增大而增大,因此,为了提 高浸取液的处理能力,应采用氨含量尽可能高的 浸取液,但考虑到 ZnO 溶解放热和氨的强挥发 性,浸取温度应控制在 25～55 之间,且应充分 搅拌以利于传质。另外,根据氧化锌烟灰中硫化 物的含量加入理论量 120 %的双氧水, 以氧化 ZnS而利于其溶解和锰杂质的去除。 由正交试验结果(见表 可知,浸取反应的工艺条件为:氨水和碳酸氢铵的用量倍数均 出率可达90%以上。 试验序号 氨水的 用量倍数 碳酸氢铵 用量倍数 反应温度 锌粉加入量与铜残留量的关系锌粉加入量/ Cu/Zn摩尔比/ 10 根据浸取滤液中重金属杂质的含量,往滤液中加入理论量 120 %的锌粉, MPa和充分搅拌条件下反应0.5h 以除去重金属 杂质(用硫化钠溶液定性检验除杂效果) 将除杂后的滤液转入蒸氨装置,通过加热、鼓空气、抽负压等手段使氨快速解析逸出,逸出的氨 被吸收装置吸收以用作浸取液的循环母液。蒸氨 温度为95～100 ,溶液中锌的残留量以不超过 干燥煅烧经水洗抽干的碱式碳酸锌在 110～130 干,然后转入马福炉,在～450 煅烧 1～2h 即得活性氧化锌。实验表明,活性氧化锌的纯度 随着煅烧温度的升高而提高,如表4 所示,但活性 却随着煅烧温度的升高而降低,因此煅烧温度以 ～450 煅烧温度对活性氧化锌纯度的影响(煅烧1h)煅烧温度 350 450 500 550 活性氧化锌中 ZnO的含量 97.32 99. 16 99. 35 99. 84 100. 01 活性氧化锌的比表面 用该法制备的活性氧化锌为微黄色粉末,纯度为99. 50.3m g,其余各项指标均符合 GB/ T3185 92要求,与普通氧化锌相 比,具有晶粒细、比表面 大、易分散等优点,应用前景广阔。 综上所述,该工艺的条件是:浸取温度为 常温,时间为3h, 氨水和碳酸氢铵的用量倍数均 用Zn还原除杂的温度为60,时间为0. 5h;煅烧 温度为～450 ,时间为1～2h。 结论双氧水氧化、氨配合浸取氧化锌烟灰或粗氧 化锌制备活性氧化锌的方法,即氨配合氧化法,具 有工艺简单,收率较高,产品纯度高,投资少,经济 效益高,环境效益好等优点,适用于氧化锌对氧 化锌烟灰或粗氧化锌的回收利用,也可用于菱锌 矿的开发利用。 (下转28 试验研究IM 得知,粒度细的或者粗的矿石的SiO 含量低,而Fe 含量高,七棵树硅砂有限的硅砂产品主要为玻璃用砂,少部份用于铸 造型砂。玻璃家对硅砂的要求是 SiO 含量越高越好, Fe 越低越好。要降低Fe 含量,尤其是除去硅砂中的难熔重矿物,如刚玉、铬铁矿、硅线石等用简单的水洗、擦洗选矿 方法均达不到较好的效果。为此我们采用螺旋溜 槽进行了选别试验,它与其它简单分选方法的结 果比较见表2。 产品名称化学成份含量 SiO 水洗砂91 擦洗砂92 螺旋溜槽重选砂95. 30根据试验结果七棵树硅砂有限在今年的 技改项目中安装了河南省沁阳市沁龙化学防腐有 限生产的玻璃钢LL1200 型螺旋溜槽10 投入使用后效果良好,矿带清晰明显。这是因为LL1200 型螺旋溜槽结构合理,水流纵向和横向断 内矿粒在离心力、重力、摩擦力及流膜动力的作用下,按体积 质量、粒度、分层和分带。体积 质量 大而细的粒级达到等速位于下层且回转速度 慢,离心力相应减小,而留在槽的内缘,流层也薄, 集中回收后成为 100/ 200 目的精密铸造型砂产 品。颗粒较大的体积 质量小的矿粒则在水流作用 下,产生很大的惯性离心力,夹杂于这部份矿粒中 和硅砂粒度大小相差无几的泥块与产物中小体积 质量的细泥一起甩到螺旋的外缘,进入尾矿区, 而颗粒大体积 质量小的矿砂在流动的扇形矿带上 均匀地流入硅砂场,从而完成分选作业。与选 过去采用的水洗、擦洗的方法相比(见表2) ,螺旋 溜槽重选法的除杂效果要好得多。 玻璃行业对硅砂的要求越来越高,硅砂原有的水洗擦洗工艺均不能满足要求,采用浮选、 磁选费用高,且易造成环境污染,所以采用重选设 备———螺旋溜槽选别硅砂矿既可以提高硅砂指 标,又可以降低铁、铝含量。 玻璃钢螺旋溜槽采用高强度复合玻璃钢材质精制而成,特别是内耐磨层,采用特殊材料复 合工艺一次成型。经选矿大量的科学试验与工 业应用,证明该设备性能稳定,适应性强,处理量 大,是玻璃用砂分选的有效设备。 Application spiralchute silicasand IUFa2zhen, IULiang2ping, etc. (Qinyang Qinlong Chemical Anticorrosion Co. Ltd, Qinyang Henan 454561 China)Abstract basisofdescribingore characteristicsof Qikeshu Silica Sand Company silicasand usingspiral chute beneficiatesilica sand were introduced. Keywords:ore characteristics; spiral chute; gravity concentration (上接14 参考文献(略)Preparation activezinc oxide romzinc oxide umedusts ammoniacomplicating andoxidizing method ZHANG Cong2liang, PENG Guo2sheng, DUAN Ping, ZHAO Ming2rui ,ZENG Zhi2ping ChemicalEngineering, Zhengzhou University Zhengzhou450002 China)Abstract technologicalprocess activezinc oxidefromzincoxidefume dustsor crudezincoxide ammoniacomplicating andoxidizing methodwasstudied. Theprocessincluded dissolving zincoxidefume dustsor crudezincoxide, purifyingthe so2 lution, evaporating ammonia, precipitatingzinc complex salt wash2ing, drying calciningunit operation. highgrade active zinc oxide wasproduced thisprocess.Keywords:ammonia complicating andoxidizing method; zincox2 ide fume dusts; active zinc oxide 技术经验IM
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