一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石化化工類精細化學品【技術領域】，尤其涉及一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其是通過濕法冶煉浸出、除雜、蒸氨制備碳酸鋅，然后在干燥煅燒爐內經(jīng)1000℃高溫煅燒制得，工藝穩(wěn)定易操作，無需二次煅燒一次成型成本低，適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，通過本法明的工藝制得的氨法煅燒氧化鋅具有穩(wěn)定的氧化鋅材料性質，比重大，流動性好。
【專利說明】一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石化化工類精細化學品的生產(chǎn)工藝，具體來說，特別涉及一種氨法煅燒氧化鋅的生產(chǎn)工藝。

【背景技術】
[0002]陶瓷釉料制備中為了改善直接氧化鋅、間接氧化鋅等通過鋅蒸汽提煉的生料氧化鋅在陶瓷釉料上使用的物理屬性及其相關化學成分的影響，經(jīng)高溫二次加工煅燒后得重質煅燒氧化鋅。煅燒氧化鋅比重大，流動性好，用其生產(chǎn)的釉料收縮性小，釉面不易出現(xiàn)針孔和裂紋，在釉中有較強的助熔作用，能夠降低釉的膨脹系數(shù)，提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，同時能增加釉面的光澤與白度，提高釉的彈性，在擴大熔融范圍的同時能夠增加釉色的光彩。
[0003]現(xiàn)有的制備煅燒氧化鋅的方法有直接法和間接法兩種，都是通過鋅蒸汽揮發(fā)氧化得到氧化鋅，但這種方法得到的氧化鋅還得進行二次煅燒才能成為煅燒氧化鋅。本發(fā)明氨法煅燒氧化鋅是一種用氨水濕法浸出制備碳酸鋅和火法煅燒相結合一步制得煅燒氧化鋅的方法。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，是通過濕法冶煉浸出、除雜、蒸氨制備碳酸鋅，然后在干燥煅燒爐內經(jīng)1000 V高溫煅燒制得，無需二次煅燒，一次成型即可獲得煅燒氧化鋅，成本低。
[0005]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0007](I)浸出:以氨水及碳銨作浸出溶劑，將次氧化鋅中的鋅浸出制成鋅氨絡合物溶液；
[0008](2)氧化除鐵、錳:在上述步驟得到的浸出液中加入高錳酸鉀進行氧化反應，將浸出液中的Fe2+、Mn2+氧化成難溶的Fe3+、Mn4+沉淀出來，并過濾除去，得到濾液；
[0009](3)鋅粉置換除銅、鎘、鉛:在上述步驟得到的濾液中加入鋅粉置換反應，使銅、鎘、鉛沉淀出來，并過濾除去，得到凈化液；
[0010](4)凈化液精制:在上述步驟得到的凈化液中加入硫化銨，使凈化液中殘余的金屬離子生成難溶的硫化金屬鹽，過濾除去，得到精制液；
[0011](5)蒸氨:將上述步驟得到的精制溶液送入蒸氨罐蒸氨，即在負壓下用100°C以上水蒸汽直接通入溶液中，使鋅氨絡合物分解為堿式碳酸鋅、氨氣和二氧化碳，所得沉淀物堿式碳酸；
[0012](6)煅燒:將上述步驟得堿式碳酸加水洗滌，經(jīng)壓濾機壓濾，濾餅送入干燥煅燒窯經(jīng)1000度高溫煅燒得煅燒氧化鋅產(chǎn)品；
[0013](7)產(chǎn)品包裝:產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入自動研磨包裝系統(tǒng)過篩、除鐵，然后包裝。
[0014]本發(fā)明還可做以下改進:
[0015]步驟(I)中，所述浸出為兩段式，分別在兩個浸出池中進行，將第一段浸出后的濾渣在攪拌下加入第二段浸出池中再浸出，第二段浸出的濾渣棄去，而第二段浸出的二浸液則加入第一段浸出池中作為浸出溶劑，并在攪拌下投入次氧化鋅至第一浸出池中，浸出的一浸液進入下一步驟，如此循環(huán)往復。其中，第一段浸出以充分消耗過量的浸出溶劑為目的，使氨和鋅的絡合反應充分進行，提高浸出溶液中鋅的含量；第二段浸出工序中則以大量過量的浸出溶劑來保證浸出渣中鋅的含量盡可能地低，實踐證明可以降低2%，以提高鋅金屬回收率。
[0016]所述第二段浸出時，浸出溶劑中氨濃度為75_90g/L，碳銨濃度為105_126g/L ;所述第一段浸出時按總摩爾比NH4+ =Zn = 4:1.1投入次氧化鋅，所述第一段浸出為3-3.5小時，第二段浸出為2-2.5小時。
[0017]步驟(2)中，所述氧化反應條件為40_55°C，攪拌，投入高錳酸鉀的量為一浸液中Fe2++Mn2+總質量的3_9倍；反應時間為1-1.5小時。
[0018]步驟(3)中，置換反應條件為按溶液中銅、鎘、鉛總質量的2-4倍加入鋅粉，并攪拌反應45分鐘。
[0019]步驟(4)中，所用硫化銨為有效硫含量8-9%的硫化銨，用水稀釋10倍，在攪拌下緩慢加入凈化液中，反應1-1.5小時后壓濾；所述硫化銨的加入量為銅、鎘、鉛等等雜質的摩爾量之和的1-1.15倍。即當雜質濃度較低時可以允許10-15%的過量。
[0020]步驟(5)中，所述蒸氨工序采用“雙切線直接打入蒸汽”工藝。即設兩條方向相反且相互平行地分布于蒸氨罐筒體兩側的蒸汽管道，并均與蒸氨罐筒體成切線方向伸入罐內，讓兩道高壓蒸汽流沿著筒壁帶動液體或以順時針或以逆時針一邊高速地旋轉一邊進行充分分解反應。
[0021]所述蒸氨開始時通過控制蒸汽量來控制反應速度；當溶液中鋅離子濃度可降到lg/L以下即停止蒸氨。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0023]I)本發(fā)明提供的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，對比直接法、間接法生產(chǎn)煅燒氧化鋅是一種完全不同的創(chuàng)新，可應用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0024]2)采用本發(fā)明提供的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的氨法煅燒氧化鋅具有穩(wěn)定的氧化鋅材料性質，比重大，流動性好。
[0025]3)采用本發(fā)明提供的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝過程中，工藝穩(wěn)定易操作，無需二次煅燒一次成型成本低，適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0026]圖1為本發(fā)明的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0028]實施例1
[0029]一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0030](I)浸出:以氨水及碳銨作浸出溶劑，將次氧化鋅中的鋅浸出制成鋅氨絡合物溶液；該步驟主要反應式如下:
[0031 ] Zn0+3NHS.H2CHNH4HCO3 = Zn (NH3) 4C03+4H20
[0032]所述浸出為兩段式，分別在兩個浸出池中進行，將第一段浸出后的濾渣在攪拌下加入第二段浸出池中再浸出，第二段浸出的濾渣棄去，而第二段浸出的二浸液則加入第一段浸出池中作為浸出溶劑，并在攪拌下投入次氧化鋅至第一浸出池中，浸出的一浸液進入下一步驟，如此循環(huán)往復。其中，第一段浸出以充分消耗過量的浸出溶劑為目的，使氨和鋅的絡合反應充分進行，提高浸出溶液中鋅的含量，減少每噸植膜型納米氧化鋅蒸氨過程中蒸汽的消耗量；第二段浸出工序中則以大量過量的浸出溶劑來保證浸出渣中鋅的含量盡可能地低，實踐證明可以降低2 %，以提高鋅金屬回收率。
[0033]所述第二段浸出時，浸出溶劑中氨濃度為80g/L，碳銨濃度為120g/L ;所述第一段浸出時按總摩爾比NH4+ =Zn = 4:1.1投入次氧化鋅，所述第一段浸出為3小時，第二段浸出為2小時。
[0034](2)氧化除鐵、錳:在上述步驟得到的浸出液中加入高錳酸鉀進行氧化反應，將浸出液中的Fe2+、Mn2+氧化成難溶的Fe3+、Mn4+沉淀出來，并過濾除去，得到濾液；該步驟主要反應式如下:
[0035]Fe2++3Mn7+ = Fe3+ I +3Mn4+ I 5Mn2++2Mn7+ = 7Mn4+ I
[0036]上述氧化反應條件為50°C，攪拌，投入高錳酸鉀的量為一浸液中Fe2++Mn2+總質量的6倍；反應時間為I小時。可使鐵含量為0.012g/L、錳含量為0.025g/L的一浸液氧化為鐵含量 0.0003g/L、錳含量 0.0001g/L。
[0037](3)鋅粉置換除銅、鎘、鉛:在上述步驟得到的濾液中加入鋅粉置換反應，使銅、鎘、鉛沉淀出來，并過濾除去，得到凈化液；該步驟主要反應式如下:
[0038]Pb2+Zn = Zn2++Pb I Cu2++Zn = Zn2++Cu I Cd2++Zn = Zn2++Cd I
[0039]反應條件為按溶液中銅、鎘、鉛總質量的3倍加入鋅粉，并攪拌反應45分鐘。
[0040]可使銅含量由0.0212g/L降至0.0002g/L、鉛含量由0.021-0.031g/L降至
0.002-0.005g/L、鎘含量由 0.025g/L 降至 0.0001g/L。
[0041](4)凈化液精制:在上述步驟得到的凈化液中加入硫化銨，使凈化液中殘余的金屬離子生成難溶的硫化金屬鹽，過濾除去，得到精制液；該步驟主要反應式如下:
[0042]Cd2++S2_ = CdS 丨 Cu2++S2- = CuS 丨 Pb2++S2- = PbS 丨 Zn2++S2- = ZnS I
[0043]所用硫化銨為有效硫含量8%的硫化銨，用水稀釋10倍，在攪拌下緩慢加入凈化液中，反應I小時后壓濾；所述硫化銨的加入量為銅、鎘、鉛等等雜質的摩爾量之和。
[0044](5)蒸氨:將上述步驟得到的凈化精制溶液送入蒸氨罐蒸氨，即在負壓下用100°C以上水蒸汽直接通入到凈化精制溶液中，使鋅氨絡合物分解為堿式碳酸鋅、氨氣和二氧化碳，該步驟主要反應式如下:
[0045]3Zn (NH3) 4C03+4H20 = ZnCO3.2Zn (OH) 2.H2O I +12NH3 i +2C02 ?
[0046]所述蒸氨工序采用“雙切線直接打入蒸汽”工藝。
[0047]蒸氨開始時通過控制蒸汽量來控制反應速度。隨著蒸氨不斷進行，堿式碳酸鋅不斷地析出。在開始后的3.5小時內，堿式碳酸鋅的析出率在98%以上，此后析出逐漸減慢，到4小時后，溶液中鋅離子濃度降到lg/L以下即停止蒸氨。
[0048]蒸發(fā)出來的氨及二氧化碳經(jīng)冷卻、水循環(huán)吸收制成回收氨水，還可回到浸出工段作為浸出溶劑循環(huán)使用。氨回收化學反應式如下:
[0049]NH3+H20 = NH3.H2O
[0050]NH3.H2CHCO2 = NH4HCO3
[0051](6)煅燒:將上述步驟得到的懸浮液加水洗滌，經(jīng)壓濾機壓濾，濾餅送入干燥煅燒一體窯中經(jīng)1000°C煅燒即可得到氨法煅燒氧化鋅產(chǎn)品。該步驟反應式為:
[0052]ZnCO3.2Zn (OH) 2.H2O = 3Zn0+4H20 ? +CO2 ?
[0053](7)產(chǎn)品包裝:產(chǎn)品經(jīng)冷卻后，進入氣流篩、除鐵及自動包裝系統(tǒng)過篩、除鐵，然后包裝。
[0054]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)浸出:以氨水及碳銨作浸出溶劑，將次氧化鋅中的鋅浸出制成鋅氨絡合物溶液； (2)氧化除鐵、錳:在上述步驟得到的浸出液中加入高錳酸鉀進行氧化反應，將浸出液中的Fe2+、Mn2+氧化成難溶的Fe3+、Mn4+沉淀出來，并過濾除去，得到濾液； (3)鋅粉置換除銅、鎘、鉛:在上述步驟得到的濾液中加入鋅粉置換反應，使銅、鎘、鉛沉淀出來，并過濾除去，得到凈化液； (4)凈化液精制:在上述步驟得到的凈化液中加入硫化銨，使凈化液中殘余的金屬離子生成難溶的硫化金屬鹽，過濾除去，得到精制液； (5)蒸氨:將上述步驟得到的精制溶液送入蒸氨罐蒸氨，即在負壓下用100°C以上水蒸汽直接通入溶液中，使鋅氨絡合物分解為堿式碳酸鋅、氨氣和二氧化碳，所得沉淀物堿式碳酸； (6)煅燒:將上述步驟得堿式碳酸加水洗滌，經(jīng)壓濾機壓濾，濾餅送入干燥煅燒窯經(jīng)1000度高溫煅燒得煅燒氧化鋅產(chǎn)品； (7)產(chǎn)品包裝:產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入自動研磨包裝系統(tǒng)過篩、除鐵，然后包裝。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(I)中，所述浸出分為兩段式，分別在兩個浸出池中進行，將第一段浸出后的濾渣在攪拌下加入第二段浸出池中再浸出，第二段浸出的濾渣棄去，而第二段浸出的二浸液則加入第一段浸出池中作為浸出溶劑，并在攪拌下投入次氧化鋅至第一浸出池中，浸出的一浸液進入下一步驟，如此循環(huán)往復。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述第二段浸出時，浸出溶劑中氨濃度為75-90g/L，碳銨濃度為105-126g/L ;所述第一段浸出時按總摩爾比NH4+ =Zn = 4:1.1投入次氧化鋅，所述第一段浸出為3-3.5小時，第二段浸出為2-2.5小時。
4.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(2)中，所述氧化反應條件為40-55°C，攪拌，投入高錳酸鉀的量為一浸液中Fe2++Mn2+總質量的3-9倍；反應時間為1-1.5小時。
5.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(3)中，置換反應條件為按溶液中銅、鎘、鉛總質量的2-4倍加入鋅粉，并攪拌反應45分鐘。
6.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(4)中，所用硫化銨為有效硫含量8-9%的硫化銨，用水稀釋10倍，在攪拌下緩慢加入凈化液中，反應1-1.5小時后壓濾；所述硫化銨的加入量為銅、鎘、鉛等等雜質的摩爾量之和的 1-1.15 倍。
7.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(5)中，所述蒸氨工序采用“雙切線直接打入蒸汽”工藝；即設兩條方向相反且相互平行地分布于蒸氨罐筒體兩側的蒸汽管道，并均與蒸氨罐筒體成切線方向伸入罐內，讓兩道高壓蒸汽流沿著筒壁帶動液體或以順時針或以逆時針一邊高速地旋轉一邊進行充分分解反應。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(5)中，所述蒸氨開始時通過控制蒸汽量來控制反應速度；當溶液中鋅離子濃度可降到lg/L以下即停止蒸氨。
9.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種氨法煅燒氧化鋅生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟(6)中所得堿式碳酸鋅投入干燥煅燒窯中經(jīng)1000度高溫煅燒，充分分解得煅燒氧化鋅。
【文檔編號】C01G9/02GK104229863SQ201410453311
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】梁鶴賢, 黃有余, 陳升, 劉優(yōu)強 申請人:韶關凱鴻納米材料有限公司