CN103482680B - 一种由次氧化锌生产纳米氧化锌的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明一种由次氧化锌生产纳米氧化锌的工艺，包括浸出工序、净化工序、沉淀工序、煅烧工序，所述浸出工序是以次氧化锌为原料，与盐酸反应，生成粗制氯化锌溶液；所述净化工序是，将浸出工序得到的粗制氯化锌溶液控制适当的pH值，并加入次氯酸钠一次氧化除杂、加锌粉二次置换除杂后，得到精制的氯化锌溶液；所述沉淀工序是将净化工序中得到的精制的氯化锌溶液与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化锌料浆，该料浆再经过滤、水洗、干燥得到氢氧化锌；将沉淀工序得到的氢氧化锌经过煅烧制得活性氧化锌，实现了实现资源的综合利用和可持续发展，有良好的经济、环境和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金化工工业技术领域，具体涉及一种由次氧化锌生产纳米氧化锌的工艺。
背景技术
我国是世界上最大的有色金属生产国，铅锌产量世界第一。目前主要的主要生产方法为火法冶炼，在铅锌冶炼过程中会产出大量的次氧化锌废渣，废渣中次氧化锌(主要成分是ZnO，品位一般为45％～80％)所占比例相当大，含有多种贵金属，有很大的回收价值。与次氧化锌相比，纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多奇特性质，使其在陶瓷、化工、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值。
我国也是氯碱大国，拥有数量众多的氯碱厂。在生产聚氯乙烯的过程中，也会产生大量的副产物盐酸，由于国家政策和经济形势的影响，零价格销售也处理不了积存的盐酸，不处理的话将影响企业的正常生产，目前很多氯碱厂采取将盐酸与电石渣反应后填埋的处理方法，而这样不仅浪费了资源，还对周围的土壤和水质造成了一定的影响。
发明内容
本发明的目的是以盐酸酸浸替代硫酸酸浸处理次氧化锌废渣来生产纳米氧化锌，提供一种新的次氧化锌综合回收清洁生产工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是，一种由次氧化锌生产纳米氧化锌的工艺，具体步骤包括：浸出工序、净化工序、沉淀工序、煅烧工序，所述浸出工序是以次氧化锌为原料，与浓盐酸反应，生成粗制氯化锌溶液；所述净化工序是，将浸出工序得到的粗制氯化锌溶液控制适当的pH值，并加入次氯酸钠一次氧化除杂、加锌粉二次置换除杂后，得到精制的氯化锌溶液；所述沉淀工序是将净化工序中得到的精制的氯化锌溶液与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化锌料浆，该料浆再经过滤、水洗、干燥得到氢氧化锌；所述锻烧工序是将沉淀工序得到的氢氧化锌经过煅烧制得活性氧化锌。
上述浸出工序中，浓盐酸与水的体积比V浓盐酸/V水为0.75～1、浓盐酸的质量浓度为30～40％，液固比为4.5～5.5L/kg，反应温度为40～70℃，反应时间为40～120min。
所述净化工序中，pH值控制在4.5-5，反应温度为40～80℃。
所述净化工序中次氯酸钠加入量为0.18～0.21g/kg次氧化锌，锌粉的加入量为3.75～4.35g/kg次氧化锌。
所述沉淀工序是，将氯化锌溶液滴加到氢氧化钠溶液中进行反应，沉淀反应的温度为60℃～90℃，反应时间为30min～40min，氢氧化钠与氯化锌的物质的量之比2.1～2.4。
所述煅烧工序的煅烧温度为450～500℃，锻烧时间为0.5～1.5h。
本发明主要与氯碱厂联建或由氯碱厂独建，其有益效果是：一是在生产纳米氧化锌过程中使用的原料(盐酸、氢氧化钠、次氯酸钠)均为氯碱企业的产品，成本低；二是在生产纳米氧化锌过程中可直接利用氯碱企业的氢氧化钠和盐酸原液作为原料，减少产品的浓缩过程，进一步降低生产成本；三是充分消耗了氯碱企业处理不掉的盐酸(生产一吨次氧化锌约使用浓盐酸2.5～3吨)，不仅成本降低(盐酸现在成本为零)，更有利于企业的进一步发展，也节省了为处理盐酸而消耗的电石渣，避免了环境的污染；四是在生产纳米氧化锌过程中产生的副产物为氯化钠盐水，可作为氯碱厂电解食盐水的原料，重新电解加工后生成氢氧化钠和盐酸，继续用于次氧化锌生产纳米氧化锌的过程，从而消除了外排废液，避免了环境污染。因此该工艺不仅解决了现有工艺的两大问题，降低生产成本的同时避免了环境污染，也处理了氯碱企业积存的盐酸，有良好的经济效益、环境效益和社会效益，还实现资源的综合利用和可持续发展。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
用次氧化锌(主要成分是ZnO，品位一般为82％)与浓盐酸反应(反应条件为液固比为5.5L/kg，浓盐酸与水的体积比V浓盐酸/V水为0.75、浓盐酸的质量浓度为36％，反应温度为40℃，反应时间为120min)。然后将所得溶液过滤，向滤液中加入NaClO溶液(0.18g/kg次氧化锌)，控制pH值为5，反应温度70℃，反应2h，陈化0.5h，然后过滤，向滤液中加入锌粉(3.75g/kg次氧化锌)，控制反应液温度为40℃，置换1h，过滤，得到锌离子浓度为1.538mol/L、铁、锰离子浓度分别为0.464mg/L、0.147mg/L，铅、铜、镉离子浓度为0.361mg/L、0.011mg/L、0.036mg/L的氯化锌溶液。以氢氧化钠为沉淀剂，将氯化锌溶液滴加到氢氧化钠溶液中，氢氧化钠与氯化锌的物质的量之比为2.1:1，反应温度为90℃，反应时间为40min，过滤，干燥。然后进行煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧时间为1.5h，得纳米氧化锌固体。制备得到的ZnO颗粒为六方晶系ZnO，形貌为球状，平均晶粒尺寸为40nm左右；颗粒粒度分布均匀，分散性良好，按照GB/T19589-2004标准方法分析优化实验条件下制备得到的ZnO产品的产率和纯度，测定结果为ZnO产率为96.2％，ZnO质量分数97.5％，纯度达到2类产品标准。
本实施例所得产品指标和国标GB/T19589-2004规定指标对比如表1：
实施例2
用次氧化锌(主要成分是ZnO，品位为82％)与浓盐酸反应，浓盐酸与水的体积比V浓盐酸/V水为1、浓盐酸的质量浓度为30％，液固比为4.5L/kg，反应温度为55℃，反应时间为40min)。然后将所得溶液过滤，向滤液中加入NaClO溶液(0.20g/kg次氧化锌)，控制pH值为4.5，反应温度40℃，反应2h，陈化0.5h，然后过滤，向滤液中加入锌粉(4.10g/kg次氧化锌)，控制反应液温度为40℃，置换1h，过滤，得到锌离子浓度为1.503mol/L、铁、锰离子浓度分别为0.407mg/L、0.138mg/L，铅、铜、镉离子浓度为0.348mg/L、0.010mg/L、0.035mg/L的氯化锌溶液。。以氢氧化钠为沉淀剂，将氯化锌溶液滴加到氢氧化钠溶液中，氢氧化钠与氯化锌的物质的量之比为2.4:1，反应温度为60℃，反应时间为35min，过滤，干燥。然后进行煅烧，煅烧温度为480℃，煅烧时间为1h，得纳米氧化锌固体。制备得到的ZnO颗粒为六方晶系ZnO，形貌为球状，平均晶粒尺寸为80nm左右；颗粒粒度分布均匀，分散性良好，按照GB/T19589-2004标准方法分析优化实验条件下制备得到的ZnO产品的产率和纯度，测定结果为ZnO产率为94.0％，ZnO质量分数97.7％，纯度达到2类产品标准。
本实施例所得产品指标和国标GB/T19589-2004规定指标对比如表2：
实施例3
用次氧化锌(主要成分是ZnO，品位为82％)与浓盐酸反应，浓盐酸与水的体积比V浓盐酸/V水为0.9、浓盐酸的质量浓度为40％，液固比为5L/kg，反应温度为70℃，反应时间为80min。然后将所得溶液过滤，向滤液中加入NaClO溶液(0.21g/kg次氧化锌)，控制pH值为4.8，反应温度80℃，反应2h，陈化0.5h，然后过滤，向滤液中加入锌粉(4.35g/kg次氧化锌)，控制反应液温度为40℃，置换1h，过滤，得到锌离子浓度为1.546mol/L、铁、锰离子浓度分别为0.397mg/L、0.131mg/L，铅、铜、镉离子浓度为0.326mg/L、0.010mg/L、0.035mg/L的氯化锌溶液。以氢氧化钠为沉淀剂，将氯化锌溶液滴加到氢氧化钠溶液中，氢氧化钠与氯化锌的物质的量之比为2.2:1，反应温度为75℃，反应时间为30min，过滤，干燥。然后进行煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间为0.5h，得纳米氧化锌固体。制备得到的ZnO颗粒为六方晶系ZnO，形貌为球状，平均晶粒尺寸为55nm左右；颗粒粒度分布均匀，分散性良好，按照GB/T19589-2004标准方法分析优化实验条件下制备得到的ZnO产品的产率和纯度，测定 结果为ZnO产率为96.7％，ZnO质量分数98.3％，纯度达到2类产品标准。
本实施例所得产品指标和国标GB/T19589-2004规定指标对比如表3：
Claims (1)
1.一种由次氧化锌生产纳米氧化锌的工艺，其特征在于，具体步骤包括：浸出工序、净化工序、沉淀工序、煅烧工序，所述浸出工序是以次氧化锌为原料，与浓盐酸反应，生成粗制氯化锌溶液；所述净化工序是，将浸出工序得到的粗制氯化锌溶液控制适当的pH值，并加入次氯酸钠一次氧化除杂、加锌粉二次置换除杂后，得到精制的氯化锌溶液；所述沉淀工序是将净化工序中得到的精制的氯化锌溶液与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化锌料浆，该料浆再经过滤、水洗、干燥得到氢氧化锌；所述煅烧工序是将沉淀工序得到的氢氧化锌经过煅烧制得活性氧化锌；浓盐酸与水的体积比V浓盐酸/V水为0.9、浓盐酸的质量浓度为40％，液固比为5L/kg，反应温度为70℃，反应时间为80min；所述净化工序中，pH值控制在4.8，反应温度为80℃，反应2h，陈化0.5h，然后过滤；所述净化工序中的次氯酸钠滤液加入量为0.21g/kg次氧化锌，锌粉的加入量为4.35g/kg次氧化锌；所述沉淀工序是，将氯化锌溶液滴加到氢氧化钠溶液中进行反应，沉淀反应的温度为75℃，反应时间为30min，氢氧化钠与氯化锌的物质的量之比2.2：1；所述煅烧工序的煅烧温度为500℃，煅烧时间为0.5h。
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