專利名稱：活性氧化鋅及高純氧化鋅制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于氧化鋅的制取工藝。
高純氧化鋅在工業上有廣泛的用途，其制法主要分為火法和濕法兩大類，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)，中國專利申請CN86108798A公開了一種“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，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，將凈化液進行蒸發、濃縮、冷卻析晶，制取成品硫酸鋅，將凈化液進行碳化沉鋅，焙燒活化，制取成品活屬活性氧化鋅。中國專利申請CN88102610A公開了一種“從菱鋅礦制氧化鋅技術”，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，經熱解槽和離心機分離后，得到堿式碳酸鋅，在控制溫度800～820℃的迥轉爐中煅燒成氧化鋅產品。前者是用酸法，此法物耗較高，而且對硅鋅礦難于處理;后者是氨堿法，此法的主要缺點是對原料的選擇性強，適應性差。
本發明的目的是提供一種以鋅礦為原料，加入銨的強酸鹽實行以鹽制鹽的中性-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℃進行焙解，保溫1～2小時，得到鋅焙解料;
二、浸取，將焙解料用熱水在固液比為1∶2～4的條件下進行浸取，然后攪拌升溫至70～100℃，調節浸取液的酸度為PH2～3，浸取時間1～2小時，終點酸度PH3～3.5，過濾得到粗鋅液;
三、除雜，除去粗鋅液中的錳、鐵、銅、鎘及其他有害元素，過濾得鋅清液，調節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次，一、二次洗液合并于步驟四的濾液，以后的洗液循環使用，至SO-24小于萬分之一，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小于萬分之一)加入氨水進行溶解，控制Zn∶NH3為1∶3～6，攪拌加熱至40～70℃，保溫溶解1～2小時，再加入硫化物除去Cu、Mn雜質，過濾，得到銨鋅絡合精液。
七、熱解，將銨鋅絡合精液加熱至沸，攪拌下熱解，呈白色乳液，同時大量逸出NH3氣，經1～2小時后，溶液PH值為7～8，過濾，得精堿鋅，用去離子水洗滌2～3次，至無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，得精堿鋅干料;
九、將精堿鋅干燥，于800～900℃下煅燒1.5～2小時，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，經濃縮結晶，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，循環利用;
c、步驟二的浸取渣中若含有有價元素，則回收之。
本發明所述的工藝對原料的適應性較強，如鋅礦可采用氧化礦、硅鋅礦、菱鋅礦、次鋅氧粉等，銨鹽為銨的強酸鹽、如硫酸銨、硫酸氨銨、氯化銨、硝酸銨等，可采用工業級，甚至可以采用農用硫銨，從經濟效益、來源及工藝上綜合考慮，銨鹽以硫銨為最佳，步驟一的主要反應式為(以硫銨為例)
步驟一可用干法焙解，也可用濕法轉化，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2～8小時，得到粗鋅溶液，經過濾后，在進入步驟三的除雜工序。此步驟也可在加壓下進行，壓力為1～5Kg/cm2，溫度為100～250℃，反應時間縮短為1～4小時。
在步驟三中，浸取液的酸度用酸調節，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。
本發明顯著的特點是采用強酸銨鹽代替無機強酸用于鋅礦原料的轉化，并利用合成好的堿鋅漿料進行氨溶，二段除雜，并在較高的溫度下煅燒，得到高純氧化鋅，本發明中大部分工序采用已有技術，工藝成熟，易于掌握。由于本發明特定的原料路線，使得對原料的適應性強，這是已有的酸法，氨法工藝路線所不及的，并且所得產品質量高，物料消耗低，基本無三廢排出，工藝過程中的銨鹽，NH3、CO2氣體等都回收循環利用，進一步減少污染，降低物耗，確為一實用、經濟的工藝路線。
附圖
為本發明工藝流程圖。
下面為本發明實施例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，至無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，過濾，濾渣用水洗至無SO-24檢出。再用15%H2SO480ml，酸浸濾渣，加熱至沸半小時，以稀氨水調酸解溶液至PH5.2，過濾得濾液和洗液55ml，用碳酸鈉溶液沉淀堿鋅，調PH為7，使鋅沉淀完全，過濾水洗堿鋅沉淀物，脫浸水、干燥，煅燒(800℃，1.5小時)，得氧化鋅3.2g(即為酸出部分)，計算得到焙解(銨鹽)轉化鋅為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
按實施例1的方法，溫度焙解，水浸，浸取液加H2SO4，調PH為2～3，沸1小時，終點PH3.5，經除雜(高錳酸鉀、鋅粉)、過濾，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，料漿液漸變為微濁透明溶液，再加入硫化物除雜劑，保溫反應2小時，過濾得清液(Zn-NH3絡合液)和蒸餾水洗液190ml，再將其加熱至沸，開始NH3大量逸出，溶液變為乳白色，1小時后，NH3逸出減少，至1.5小時基本無NH3逸出，過濾，蒸餾水洗濾渣三次，洗液無Mn+2檢出，經干燥，煅燒(830～850℃，1.5小時)得帶微黃色氧化鋅粉體37.4g，計算直收率為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，冷卻得硫酸銨結晶體69g，母液再濃縮，緩慢蒸干得硫酸銨粉(色暗)17g，共計收回收硫酸86g，回收率90%。
3、次鋅氧粉40g(ZnO82%)硫酸銨60g按實施例1和2的方法焙解，水浸除雜合成得堿鋅料漿，過濾，水洗，干燥，煅燒(800℃、1小時)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，氨水調PH為5.1～5.2，過濾，得濾液加洗液40ml，加酸銨溶液沉淀堿鋅，終點PH6.8～7，沉淀少，過濾干燥、煅燒(溫度同上)得ZnO0.3g，計算銨鹽焙解轉化率(32.8-0.3)÷32.8×100%＝99.1%由此說明次鋅氧粉粒度細，故比礦粉焙解轉化率為高。
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，濕升至105℃，有較多NH3氣逸出，溫升至150℃，保溫，補充水使溶液保持一定濃度，溫度保持140～150℃之間，反應2小時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(PbSO4↓)繼續反應半小時，過濾得濾液，加洗濾液210ml。經實例1的方法，除雜，合成，干燥，煅燒得氯化鋅36.6g，計算直收率為36.6g(產品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℃進行焙解，保溫1～2小時，得到鋅焙解料；二、浸取，將焙解料用熱水在固液比為1∶2～4的條件下進行浸取，然后攪拌升溫至70～100℃，調節浸取液的酸度為PH2～3，浸取時間1～2小時，終點酸度PH3～3.5，過濾得到粗鋅液；三、除雜，除去粗鋅液中的錳、鐵、銅、鎘及其他有害元素，過濾得鋅清液，調節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次，一、二次洗液合并于步驟四的濾液，以后的洗液循環使用，至SO4-2小于萬分之一，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小于萬分之一)加入氨水進行溶解，控制Zn∶NH3為1∶3～6，攪拌加熱至40～70℃，保溫溶解1～2小時，再加入硫化物除去Cu、Mn雜質，過濾，得到銨鋅絡合精液。七、熱解，將銨鋅絡合精液加熱至沸，攪拌下熱解，呈白色乳液，同時大量逸出NH3氣，經1～2小時后，溶液PH值為7～8，過濾，得精堿鋅，用去離子水洗滌2～3次，至無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，得精堿鋅干料；九、將精堿鋅干燥，于800～900℃下煅燒1.5～2小時，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，經濃縮結晶，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，循環利用；c、步驟二的浸取渣中若含有有價元素，則回收之。
2.按照權利要求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2～8小時，得到粗鋅熔液，經過濾后，進入所述步驟三及以后的工序。
3.按照權利要求2所述的工藝，其特征在于所述的步驟在加壓下進行，壓力為1～5Kg/cm2，溫度為100～250℃，反應時間為1～4小時。
4.按照權利要求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
本發明屬于氧化鋅的制取工藝。本發明所述工藝由以下步驟組成一、焙解；二、浸取；三、除雜；四、合成；五、漂洗；六、氨溶；七、熱解；八、干燥；九、煅燒；十、回收。本發明顯著的特點是采用強酸銨鹽代替無機強酸用于鋅礦原料的轉化，并利用合成好的堿鋅漿料進行氨溶，二段除雜，并在較高的溫度下煅燒，得到高純氧化鋅，由于本發明特定的原料路線，使得對料的適應性強，所得產品質量高，工藝過程中的物料可循環使用，物料消耗低，基本無三廢排出。
文檔編號C01G9/02GK1077753SQ9210291
公開日1993年10月27日 申請日期1992年4月18日 優先權日1992年4月18日
發明者景治熙 申請人:景治熙