综合利用锌浮渣制备超细活性氧化锌的扩大试验研究

  度以尽量减小硫酸铵溶液的体积。第二种方法是锌 浓度提高到 1. 6~ 2. 4 mol/ L, 碳酸氢铵的浓度也提 高到 1. 2 ~ 1. 6 mol/ L , 经超声波辐射沉淀转化后, 再洗涤、 过滤、 干燥, 得到的碱式碳酸锌其粒度均匀、 分散性好、 团聚少, 其 SEM 照片见图 3 所示。第四 种方法是试验 以固体碳酸氢氨形式加 入到浓度为 2. 2 mol/ L 的硫酸锌溶液中经超声波辐射沉淀转化 后, 再经洗涤、 过滤、 干燥, 结果得到的碱式碳酸锌有 部分团聚, 分 散性很差, 粒度不均匀, 其 SEM 照片 见图 4 所示, 其原因是固体碳酸氢氨形式加入, 会形 成区域浓度, 即沉淀剂浓度不均, 得到前驱体颗粒不 均。试验最后确定硫酸锌浓度为 1. 8~ 2. 0 mol/ L,

  ( 2) 硫酸锌和碳酸氢铵的浓度提高, 有利于硫 酸铵液体回收, 且产品质量保持不变; ( 3) 除硫酸锌和碳酸氢铵的浓度改变外, 小试 提供的其余工艺参数是可行的; ( 4) 扩大试验的产品质量、 锌的回收率均达到 了预期的要求。

  除铅等杂质按小试 [ 3] 的办法来进行即 将上工序 的锌液送入置换锅, 然后加热并搅拌, 当加热到 70 e 时, 加入适量的锌粉, 不久便会置换出镉、 当检 铅, 验锌溶液中无铅等杂质时即可进行过滤。滤渣供分 离镉、 铅之用, 滤液送下工序进行沉淀。 2. 5 前驱体碱式碳酸锌制备 硫酸锌和碳酸氢铵浓度的优化是扩大试验着重 考虑的问题。扩大试验得到的参数是为工业化做准 备的, 同时也要考虑环保问题, 即在保证氧化锌质量 合格的前提下, 确定最佳的硫酸锌和碳酸氢铵浓度, 使产生硫酸铵液体量最小化以利于回收利用, 所以 试验着重研究提高硫酸锌和碳酸氢铵浓度与氧化锌 质量的关系。第一种方法是扩大试验制备前驱体仍 按小试 的办法来进行, 硫酸锌和碳酸氢铵浓度保持 不变( 硫酸锌溶液为 0. 8~ 1 mol/ L , 碳酸氢铵溶液 为 1. 0~ 1. 2 mol/ L ) 得到氧化锌 的质量和 小试一 样, 其 SEM 照片见图 2 所示, 但是生产 1 t 氧化锌 则产生 40~ 46 t 稀硫酸铵液体, 要回收这些硫酸铵 需要大量的能耗, 如果这些硫酸铵直接排放, 无疑会 造成了一定的环境污染, 所以必须提高硫酸锌和碳酸氢铵浓

  要 : 研究用硫酸浸出锌浮 渣制备超细活 性氧化锌 粉体的 扩大试 验。试验结 果表明: 小 试提供 的工艺条件是可行的; 在小试的基础 上, 扩大试 验提高 锌溶液 的浓度和 沉淀剂 的浓度, 以 减小回收硫酸铵的难度; 超声波辐射时间 不少于 30 min, 微波煅烧 时间也 不少于 12 min。 采用日本岛津产 EPM A - 1600 型电子探针对产物 的微观结 构、 粒度和 形态进行 表征。结 果表明: 超细活性氧化锌的形貌为球形, 且分散均匀, 粒度 均匀, 其 平均粒径 为 100 nm, 比 表面积为 41 m / g 。

  3. 1 锌的回收率 ZnO 的回收率( % ) = 所得到的 ZnO 产量( kg) @ 100% 理论计算应得到的 ZnO 产量( kg) 经过多次扩大试验, 以 Zn 计的回收率 84% , 达到了预期的指标。 3. 2 超细活性氧化锌的质量表征 扩大试验得到的超细活性氧化锌分别送到昆明 贵金属研究所进行表面积的分析和昆明冶金研究进 行形貌和粒度分析, 其表面积为 41 m 2 / g, 超细活性 氧化锌平均粒径为 100 nm, 形貌为球形, 分散性好, 团聚少, 粒度均匀。

  扩大试验前驱体的制备方法如下: 将净化的硫 酸锌溶液稀释为 1. 8~ 2. 0 mol/ L , 在超声波辐射和 机械搅拌下缓慢地加入 1. 4~ 1. 6 mol/ L 碳酸氢铵 溶液进行沉淀转化, 超声波辐射和机械搅拌 30~ 35 min, 陈化 30~ 40 min, 经过滤, 洗涤, 压滤, 干燥 6~ 7 h, 就得到超细活性氧化锌前驱体碱式碳酸锌, 产 生的硫酸铵液体也适合浓缩回收利用。扩大试验沉 淀方法与小试不同之处是扩大试验硫酸锌和碳酸氢 铵浓度提高, 同时增加机械搅拌以加强搅拌。

  酸, 即浸出在常温下浸出, 搅拌时间为 30 min, 液固 之比为 5B1, 浸出时间为 2 h。在此条件下, 锌的浸 出率为 85% ~ 89% 。如果将浸出渣在 70 e 下继续 浸出, 第二段浸出率为 80% ~ 83% 。经过两段浸出 后, 浮渣中锌的总浸出率可达 91% ~ 93% 。 2. 4 硫酸锌溶液净化 硫酸锌溶液的净化分为三段净化, 第一段主要 除锰; 第二段是主要除铁; 第三段是除铅、 镉等杂质。 2. 4. 1 除 锰 除锰按文献[ 6] 的办法来进行, 即将硫酸锌溶液加

  方法。其原理是在包括一种或多种离子的可溶性盐 溶液中加入沉淀剂后, 于一定条件下生成沉淀从溶 液中析出, 将阴离子除 去, 沉淀 经过分解制得 超细 Z nO。选用不同的沉淀剂, 可得到不同的沉淀产物。

  无疑就能够更好的降低超细活性氧化锌的成本, 超细活性 氧化锌在价格上就有较强的市场之间的竞争优势。这里的 硫酸铵液体是第一次压滤的液体, 经过电阻加热煮 沸、 蒸发浓缩至浆状时冷却至室温, 再经过烘干, 即 得到成品硫酸铵。由于硫酸锌溶液在沉淀转化前经 过深度除杂, 各种有害杂质含量远远低于国家标准, 所以成品硫酸铵可当作农用复合肥使用。

  关键词 : 超细活性氧化锌; 锌浮渣; 直接 沉淀法; 扩大试验 中图分类号: T F123. 121 文献标识码: A

  超细活性氧化锌是近些年来我国研究和开发的 一种新型化工产品, 其用途广、 用量大, 能代替现 行的高级氧化锌进入其已使用的一切领域。由于超 细活性氧化锌颗粒细小、 比表面积大、 活性更高, 用 在橡胶工业中其用量仅为传统氧化锌的 50% 。超 细活性氧化锌还用于压敏、 光催化、 光电极、 涂料、 彩 色显影、 表面弹性波滤波器、 医药、 油墨、 电缆、 电子、 造纸、 瓷、 璃、 柴、 工以 及 化 妆品 等 行 业 搪 玻 火 化 中 。目前, 生产活性 氧化锌的方法 很多 , 但 利 用锌浮渣制备高表面积超细活性氧化锌的扩大试验 尚未见报道过。因此, 笔者在小试的试验[ 3] 基础上 进行扩大试验, 为工业化生产提供一些工艺条件。

  把上述制得的前驱体置于微波腔体中, 微波辐 射加热煅烧 12~ 14 min 就得到超细活性氧化锌, 观 察到超细活性氧化锌的形貌为球形结构, 图 5 是微 波煅烧前驱体所得的超细活性氧化锌 SEM 照片。 2. 7 硫酸铵回收 回收硫酸铵具备极其重大的经济价值, 其原因主要在于 富硫 酸铵 660 元/ t [ 6] , 而碳 酸氢 铵 320 ~ 490 元/ t [ 7] , 回收硫酸铵基本就可以抵消碳酸氢铵的费用,

  作者简介: 范兴祥( 1974 ) ) , 男, 云南省建水县人, 博士研究生。研究方向: 粉末制备及冶金新技术探讨研究。