專利名稱：一種處理氧化鋅礦或氧化鋅二次資源制取超細(xì)活性氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋅的制取方法，尤其是處理氧化鋅礦或氧化鋅二次資源制取超細(xì)活 性氧化鋅的方法。
背景技術(shù)：
活性氧化鋅是一種用途廣泛的化工原料，現(xiàn)有的制取方法主要有直接沉淀法、均相沉淀 法、溶膠一凝膠法、微乳液法、水熱法、醇鹽水解法、溶劑揮發(fā)法等。同時(shí)我國(guó)有極其豐富 的氧化鋅礦資源，但含Zn》20y。的較高品位氧化鋅礦占的比例少。對(duì)于低品位氧化鋅礦目前 用傳統(tǒng)的冶金和選礦方法無(wú)法有效處理。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述不足，本發(fā)明提供一種處理氧化鋅礦或氧化鋅二次資源制取超細(xì)活性氧化鋅 的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是所述方法的工藝過(guò)程依序?yàn)?br> 氨性浸出以含鋅2_60%的氧化鋅礦或者復(fù)雜的氧化鋅二次資源為原料，在氨性體系中
進(jìn)行配合浸出，過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下一工序；
置換凈化用鋅粉對(duì)浸出的濾液進(jìn)行置換凈化除去雜質(zhì)元素，再過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下
一工序；
霧化干燥凈化的濾液進(jìn)行高溫噴霧分解制取粉末A，尾氣經(jīng)冷凝、噴淋吸收返回浸出 過(guò)程配置浸出劑；
焙燒粉末A經(jīng)過(guò)焙燒成超細(xì)活性氧化鋅。 各工序的工藝技術(shù)條件如下
氨性浸出工序浸出液成分為[朋4+]=0.5—5 (mol/L) ， [NH3]=0.5—10 (mol/L);液固
質(zhì)量比為2—10: 1;浸出溫度為10—50'C;浸出時(shí)間為0.3—4h;
置換凈化工序鋅粉用量為理論用量的1.5—30倍；凈化溫度10—50'C;時(shí)間0. 5—5h;
霧化干燥工序:進(jìn)口溫度=100—800°。，出口溫度為80—700。C;進(jìn)料速度zlO—100mL/min; 進(jìn)料鋅濃度-5—200g/L;
焙燒工序焙燒溫度=200—800'(:;焙燒時(shí)間5—180min。
在氨性浸出工序，對(duì)含鋅2—5%的低品位氧化鋅礦或氧化鋅二次資源采用堆浸或循環(huán)浸 出方法。
霧化干燥工序在高效噴霧器中完成，噴霧器為旋轉(zhuǎn)壓力式霧化器、離心壓力式霧化器、 組合壓力式霧化器、氣流式霧化器、離心式噴霧干燥器。 焙燒工序在閃蒸干燥機(jī)、沸騰爐或者馬弗爐中完成。
本發(fā)明的有益效果是噴霧霧化分解和干燥過(guò)程作為一種新興的超細(xì)粒子制備技術(shù)，具 有干燥速度快、產(chǎn)物純度高、粒度和組成均勻、過(guò)程簡(jiǎn)單連續(xù)、頗具工業(yè)化潛力等優(yōu)點(diǎn)。料 液噴霧后，表面積大大增加，在高溫氣流中，瞬間就可蒸發(fā)95%—98%的水份，完成干燥時(shí) 間僅需5—20s。由于干燥過(guò)程是在瞬間完成的，產(chǎn)成品的顆粒基本上能保持液滴近似的球狀， 產(chǎn)品具有良好的分散性，流動(dòng)性和溶解性。生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，操作控制方便。噴霧干燥通常用 于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要沉淀、過(guò)濾、干燥、粉碎和篩選，減少了生產(chǎn)工 序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。對(duì)于產(chǎn)品的粒徑、松密度、水份，在一定范圍內(nèi)，可改變操作條件進(jìn) 行調(diào)整，控制、管理都很方便。該方法工藝流程短，操作人工少。凈化液經(jīng)過(guò)高效霧化干燥
3制取粉末，不需要沉淀、過(guò)濾、干燥、破碎、制粉等工序。在高溫噴霧下，制取的粉末為氧 化鋅，不再需要進(jìn)行焙燒。該方法流程閉路循環(huán)，廢氣廢水排放少。霧化后高溫尾氣經(jīng)過(guò)熱 交換器合理利用，氨氣采用冷凝回收再配置浸出液，余下的氨氣經(jīng)噴淋吸收，減輕三廢排放 壓力。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖l為本發(fā)明工藝流程圖。
本發(fā)明的工藝過(guò)程和反應(yīng)原理如下
一、 浸出過(guò)程
先將銨鹽和/或氮水配成符合要求的浸出劑水溶液，再將氧化鋅礦或氧化鋅二次資源加入 浸出劑中進(jìn)行配合浸出。鋅以Zn(NH3),或Zn(0H) ""配合離子的形態(tài)進(jìn)入浸出液中，Cu、 Cd、 Co、 Ni也以Me(NHs)f (Me代表Cu、 Cd、 Co、 Ni)氨配合離子的形態(tài)進(jìn)入浸出液中，F(xiàn)e、 In、 Mn、 Cr、 Sn及大部分Pb、 Sb和Bi不被浸出，留在殘?jiān)?，?jīng)過(guò)濾去除。以含Zn較低的氧 化鋅礦或氧化鋅二次資源為原料時(shí)，為了提高浸出液中的Zn2+濃度到50g/L以上，要進(jìn)行1 一5次循環(huán)浸出，即將前一次的浸出液作為后一次浸出的浸出劑，以此類推，通過(guò)增加循環(huán) 次數(shù)，提高浸出液中Zn"濃度，以相對(duì)減少在噴霧干燥過(guò)程中水的蒸發(fā)量，降低消耗，提高 產(chǎn)能。
浸出反應(yīng)如下
ZnO+2NH/+ (i-2) NH3=Zn (NH3) i2++H20 Zn (OH) 2+2NH4++ (i—2) NH3=Zn (NH3) i2++2H20 ZnC03+iNH3=Zn(NH3) i2++C032-ZnS04+iNH3=Zn (NH3)
Zn0+H20+ (i-2) 0FT=Zn (OH)廣1 Zn(0H)2+(i-2)0H—=Zn(0H)" ZnC03+iOH—=Zn (OH) iM+C032-ZnS04+i0ff=Zn (0H〉 42-
二、 凈化過(guò)程
浸出液中含有Cu、 Cd、 Co、 Ni的配合離子Me(NH3)廣，加入鋅粉置換除去，其化學(xué)反應(yīng)式 如下
Zn+ Me(NH3)/+= Zn(NH3)i2++Me+(j-i)NH3
鋅粉加入量為理論量的1.5—30倍，鋅粉粒度一般為0.175—0.104ram。采用兩段逆流凈 化，第一段凈化后過(guò)濾，除去銅鎘(鉛)渣的凈化液進(jìn)入第二段用新鮮鋅粉凈化，第二段凈 化的濾渣返回第一段凈化，以盡可能地利用和節(jié)約鋅粉。凈化后雜質(zhì)元素含量大多降至lmg/L 以下,過(guò)濾后，將凈化后液送噴霧干燥分解。
三、 噴霧霧化分解和干燥過(guò)程
凈化液噴霧霧化分解和干燥時(shí)，在高溫高效噴霧干燥器中完成。主要完成氨氣的揮發(fā)、 水的蒸發(fā)、粉末的干燥分解過(guò)程，凈化液泵入霧化器中，霧化成小霧滴，每個(gè)小霧滴作為一 個(gè)反應(yīng)器，氨氣在高溫下極易揮發(fā)，隨著氨氣的揮發(fā)，霧滴中Zn配合穩(wěn)定失去平衡，從而析 出堿式碳酸鋅。同時(shí)，因?yàn)榱Ｗ颖砻娴乃魵夥謮哼h(yuǎn)大于空氣中的水蒸氣分壓，干燥過(guò)程快 速進(jìn)行，分壓差為干燥過(guò)程的推動(dòng)力。當(dāng)粒子表面的水蒸氣分壓等于甚至少于空氣中的水蒸 氣分壓，兩者之間的分壓差等于零甚至趨于負(fù)值，此時(shí)，物料不再進(jìn)行干燥，但是分解迅速， 而得到粉末A。主要反應(yīng)如下
3Zn (NH3)4C03+3H20=ZnC03 2Zn (0H)2 H20 4 +12NH31 +2C02 t ZnC03 2Zn (0H)2 H20=3Zn0+3H20 t +C021 四、焙燒過(guò)程
受離心器內(nèi)溫度影響，粉末A不一定全為氧化鋅，其中可能還有堿式碳酸鋅，需要進(jìn)行 進(jìn)一步的焙燒分解，其反應(yīng)如下
ZnC03 2Zn (0H)2 H20=3Zn0+3H20 t +C02 t
具體實(shí)施方式
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本發(fā)明方法的實(shí)施例如下
實(shí)施例1:氧化鋅礦成分(％): Zn 19. 51, Fe 13. 51， Pb 2. 30, Cu 0. 022, Cd 0. 23 ， S 2.10, As 0. 098, Sb 0. 20， Si02 13. 78, A1A 0. 46, CaO 9. 31, MgO 0. 33, MnO 0.93。
先配制[NH4Cl卜5mol/L、 [NH3]=5mol/L的浸出劑1L,稱取氧化鋅礦250g，液固體積質(zhì)量 比4: 1，在25t:下，浸出lh,過(guò)濾時(shí)用與浸出劑成分相同的溶液洗滌浸出渣，洗液量以維 持浸出液體積與浸出劑相同為準(zhǔn)。鋅浸出率83.67%，含Zn量為40. 81g/L。將浸出液作為浸 出劑，在相同條件下再浸出氧化鋅礦250g，過(guò)濾洗滌，并入洗液，得到第二次浸出液，浸出 液含Zn量為81. 25g/L,浸出率達(dá)到82. 93%，浸出液成分(g/L) :Zn 81. 25， Pb 0. 8， Cu 0. 008, Cd 4. 3， As 0.036， Sb 0.0073。按3ml/L和3g/L的量分別加入HA和FeCl2，以除去銻，凈化溫 度4(TC，攪拌時(shí)間lh;過(guò)濾后濾液按置換Cu、 Cd、 Pb所需鋅粉理論量的2倍加入鋅粉，攪 拌時(shí)間lh，置換溫度40'C。凈化后液在霧化干燥器中反應(yīng)，反應(yīng)條件為進(jìn)口溫度為250'C, 出口溫度為150'C,進(jìn)料速度為60mL/min，進(jìn)料鋅濃度為85g/L。經(jīng)噴霧干燥后，得到堿式 碳酸鋅粉末，粉末在馬弗爐中焙燒，溫度為40(TC，時(shí)間lh。氧化鋅純度達(dá)到99.7%,碘吸 附值達(dá)到40mg/g以上。
實(shí)施例2:氧化鋅礦成分(％): Zn 4. 94, Pb 1. 74, Cu 0. 01, Fe 13. 53, Cd 0. 29, Co 0. 038。
先配制[(NH4)2C03]-2.5mol/L， [NH3]=5mol/L的浸出劑1L，稱取氧化鋅礦500g，液固體積 質(zhì)量比2:1，在35'C下，浸出lh，并入洗液后浸出液體積與浸出劑相同，浸出液含鋅21. 33g/L; 將此浸出液作為浸出劑，在相同條件下再浸出氧化鋅礦500g，第二次浸出液中鋅含量提高到 42.41g/L;將第二次浸出液作為浸出劑，在相同條件下進(jìn)行第三次循環(huán)浸出，過(guò)濾，洗滌， 并入洗液，得到第三次浸出液lOOOml，鋅濃度提高至63.47g/L，鋅浸出率85.21%，浸出液 成分(g/L) :Zn 63.47,Pb 0. 06， Cu 0.12，Cd 0.71。按置換Cu、 Cd、 Pb所需鋅粉理論量的3 倍加入鋅粉，攪拌時(shí)間lh，溫度30'C。凈化后液在高效噴霧干燥器中反應(yīng)直接生成氧化鋅粉 末，反應(yīng)條件為進(jìn)口溫度為600°C，出口溫度為420。C，進(jìn)料速度為40mL/min，進(jìn)料鋅濃 度為70g/L。氧化鋅純度達(dá)到99. 8%以上，碘吸附值達(dá)到45mg/g以上。
實(shí)施例3:原料為氧化鋅二次資源，即次氧化鋅煙灰，成分(％): Zn 45.76， Pb 7.45， Cd0.47, Fe4.09， InO. 044， MnO. 40， Cu 0.072， AgO. 0044， CIO. 04， F0.84, SbO. 34， Asl.28。 先配制[NH4'HC0》2raol/L， [NH3]=6mol/L的浸出劑1L，稱取氧化鋅煙灰250g，液固體積質(zhì) 量比4: 1，在20'C下，浸出lh，并入洗液后浸出液體積與浸出劑相同，鋅浸出率93.26%， 浸出液成分(g/L) :Zn 106.69,Pb 0.45,Cu 0.06, Cd 0.82， As 0.046， Sb 0.0058。按置換 Cu、 Cd、 Pb所需鋅粉理論量的4倍加入鋅粉，攪拌時(shí)間0.5h，溫度50'C。凈化后液在高效 噴霧干燥器中反應(yīng)生成粉末A，反應(yīng)條件為進(jìn)口溫度為450。C，出口溫度為28(TC，進(jìn)料速 度為50mL/min，進(jìn)料鋅濃度為100g/L。有部分堿式碳酸鋅未反應(yīng)完全，粉末A為堿式碳酸鋅 和氧化鋅的混合物。粉末A在沸騰爐中焙燒，溫度400°C，時(shí)間10min。氧化鋅純度達(dá)到99. 8% 以上，碘吸附值達(dá)到45mg/g以上。實(shí)施例4:氧化鋅礦成分(%): Zn 4.94, Pb 1. 74， Cu 0. 01， Fe 13. 53, Cd 0. 29， Co 0. 038。 先配制[NHXi:^0.5mol/L， [NH3]=10raol/L的浸出劑2L，稱取氧化鋅礦2500g，在25'C下， 循環(huán)柱浸，浸出結(jié)束后用與浸出液成分相同的溶液洗滌浸出柱2遍，然后用水洗滌2遍，并 入洗液后浸出液體積為2. 5L，浸出液含鋅48. 41g/L;鋅浸出率98. 01%,浸出液成分(g/L) :Zn 48.41，Pb 0.07，Cu 0.13，Cd 0.68。按置換Cu、 Cd、 Pb所需鋅粉理論量的3倍加入鋅粉,攪 拌時(shí)間lh，溫度30°C。凈化后液在高效噴霧干燥器中反應(yīng)直接生成氧化鋅粉末，反應(yīng)條件為 進(jìn)口溫度為350。C，出口溫度為18(TC，進(jìn)料速度為30mL/min，進(jìn)料鋅濃度為45g/L。氧化鋅 純度達(dá)到99. 8%以上，碘吸附值達(dá)到45mg/g以上。
權(quán)利要求
1、一種處理氧化鋅礦或氧化鋅二次資源制取超細(xì)活性氧化鋅的方法，其特征在于所述方法的工藝過(guò)程依序?yàn)榘毙越鲆院\2-60％的氧化鋅礦或者復(fù)雜的氧化鋅二次資源為原料，在氨性體系中進(jìn)行配合浸出，過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下一工序；置換凈化用鋅粉對(duì)浸出的濾液進(jìn)行置換凈化除去雜質(zhì)元素，再過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下一工序；霧化干燥凈化的濾液進(jìn)行高溫噴霧分解制取粉末A，尾氣經(jīng)冷凝、噴淋吸收返回浸出過(guò)程配置浸出劑；焙燒粉末A經(jīng)過(guò)焙燒成超細(xì)活性氧化鋅。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于各工序的工藝技術(shù)條件如下氨性浸出工序浸出液成分為[朋4+] =0.5—5 (mol/L) ， [NH3]=0. 5—10 (mol/L);液固質(zhì)量比為2—10: 1;浸出溫度為10—50°C;浸出時(shí)間為0.3—4h;置換凈化工序鋅粉用量為理論用量的1.5—30倍；凈化溫度10—50'C;時(shí)間0. 5 —5h;霧化干燥工序進(jìn)口溫度=100—800°C，出口溫度為80—700。C;進(jìn)料速度=10— 100mL/min;進(jìn)料鋅濃度-5—200g/L;焙燒工序焙燒溫度=200—800卩；焙燒時(shí)間二5—180min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在氨性浸出工序，對(duì)含鋅2—5%的低品位 氧化鋅礦或氧化鋅二次資源采用堆浸或循環(huán)浸出方法。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于霧化干燥工序在高效噴霧器中完成，噴霧器 為旋轉(zhuǎn)壓力式霧化器、離心壓力式霧化器、組合壓力式霧化器、氣流式霧化器、離心式 噴霧干燥器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于焙燒工序在閃蒸干燥機(jī)、沸騰爐或者馬弗爐中完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理氧化鋅礦或氧化鋅二次資源制取超細(xì)活性氧化鋅的方法，所述方法的工藝過(guò)程依序?yàn)榘毙越鲆院\2-60％的氧化鋅礦或者復(fù)雜的氧化鋅二次資源為原料，在氨性體系中進(jìn)行配合浸出，過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下一工序；置換凈化用鋅粉對(duì)浸出的濾液進(jìn)行置換凈化除去雜質(zhì)元素，再過(guò)濾除渣，濾液進(jìn)入下一工序；霧化干燥凈化的濾液進(jìn)行高溫噴霧分解制取粉末A，尾氣經(jīng)冷凝、噴淋吸收返回浸出過(guò)程配置浸出劑；焙燒粉末A經(jīng)過(guò)焙燒成超細(xì)活性氧化鋅。本發(fā)明凈化液經(jīng)過(guò)高效霧化干燥可直接制取均勻粉末，該方法流程閉路循環(huán)，廢氣廢水排放少。尾氣熱交換器合理，氨氣采用冷凝回收再配置浸出液，余下的氨氣經(jīng)噴淋吸收，減輕三廢排放壓力。
文檔編號(hào)C01G9/00GK101665263SQ20091018612
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者劉建華, 梁旭光, 王瑞祥 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)