专利名称：一种制备氧化锌的方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌粉体的制备方法，属于无机非金属材料领域。
氧化锌是一种重要的基础化工原料，其应用领域有橡胶工业、陶瓷制品、防晒剂、医药、图像纪录材料、电热纪录纸、胶片印制等。制备氧化锌粉体的方法有直接法、间接法、湿法和水热法。间接法是将金属锌加热溶解到锌蒸发成锌蒸汽，锌蒸汽再氧化成氧化锌；湿法是利用硫酸浸取，经过碳酸钠或碳酸氢钠置换后，煅烧制得氧化锌。直接法是将低含量的氧化锌按比例加入煤、碳和水拌和后，进入粉碎机粉碎，搅拌后进入压密机压密，制球进行冶炼，温度控制在1250℃左右，冶炼时间大约2.5个小时。冶炼生成的锌蒸汽在氧化室内氧化成氧化锌。将氧化生成的氧化锌经过袋室收集后，放在马氏炉内煅烧，煅烧时间为1-2小时，然后冷却到氧化锌温度在80℃以下过筛。水热法合成氧化锌是以氢氧化锌作前躯体，在一定的温度和压力下经过氢氧化锌“脱水晶化”而生成氧化锌。以上各种制作氧化锌的工艺，都存在一个共同的特点(1)耗费大量的能源；(2)需添加中间体；(3)工艺参数控制比较严格；(4)污染环境。
本发明的目的是解决现有技术存在的缺点，提出一种新的工艺路线。该工艺具有如下特点能耗低、不污染环境、无需中间体、制作成本低、工艺简单、输出电能。
本发明的主要内容是利用气体电极(氧电极)作为正极1，锌、镁、铝等金属作为负极2，碱性水溶液或中性水溶液作为电解质3。氧正极1和金属负极2构成化学电池对6的正负极，通过正极1和负极2的氧化还原反应而达到两个目的(1)电池对6输出电能供生产氧化锌后续加工和电池本身附属装置使用，(2)回收负极2放电最终产物氧化物和氢氧化物的混合物，再经脱碱、漂洗、煅烧、粉碎过程而获取氧化物或氢氧化物。
本发明的制备方法如下如图1所示，将气体电极(氧电极)作为电池对6的正极1，金属锌、镁、铝作为电池对6的负极2，负极2为金属锌或锌合金时，电解质3为碱性水溶液，电解质3浓度控制在20％-45％(重量)范围之内，电解质3可用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)配置。负极2为金属铝、镁或对应的合金时，电解质3为中性水溶液，电解质3可用氯化钠或氯化氨配置，电解质3浓度控制在3％-40％范围之内。将正极1和负极2进行装配，在正极1和负极2之间有绝缘层4，并加入电解质3水溶液，完成电池对6的装配。电池对6通过外接负载5进行放电，在电池对6放电的过程中，负极2将有氧化物或氢氧化物生成，随放电深度的加深，氧化物或氢氧化物生成量逐渐增加，完成金属转变为氧化物或氢氧化物的过程。反应完成以后的产物是电解质水溶液，氧化物、氢氧化物、金属的混合物，需通过分离→过滤→漂洗→沉积→过滤→焙烧这一过程，最终获得浓度在95％以上的氧化物或氢氧化物。1在实现氧化物和氢氧化物回收的方法上，可采取电解质水溶液固定的方式，也可采取电解质3循环的方式。如图2，图3所示，在电池对6的外部有一个电解质容器7、管道8、水泵9，在电池对6放电的过程中，电解质水溶液3通过水泵9、管道8、电池对6一直处于流通状态，在电解质3循环流通的过程中，将负极2放电生成物从电池对6的内部冲刷到电解质容器7内，使反应生成物在电解质容器7内沉淀，以便回收。
电池对6可N(N为自然数1.2.3....)个串联，如图4所示。电池对6也可N(N为自然数1.2.3....)个并联，如图5所示。还可以N(N为自然数1.2.3....)个串并联。
负极2结构可为粉末状、粒状、板状、箔状，或其他不规则的几何体。
负极又为金属锌或锌合金时，金属锌或锌合金的来源还可以采取如图7所示工艺路线。
；图1是电池对6为一块正极的原理图。
图2是电池对6为一块正极，电解质3为循环状态的原理图。
图3是电池对6为二块正极，电解质3为循环状态的原理图。
图4是电池对6串联工作原理图。
图5是电池对6并联工作原理图。
图6是制备氧化物和氢氧化物工艺路线图。
图7是锌矿石制作锌粉、锌板工艺路线图。
图例标号说明；1-气体电极(氧电极)2-负极3-电解质4-隔膜5-外接负载6-电池对7-电解质容器8-管道9-水泵实施例1如图2，氧电极为正极1，锌或锌金属为负极2，绝缘层4，氢氧化钾水溶液(浓度为30％)为电解质3，以上几种构成电池对6，在电池对6经外接负载5放电的过程中(放电电流密度为50mA/cm2，工作电压为1v)，负极2将产生氧化锌或氢氧化锌，由于电解质3为循环状态，负极2所产生的氧化锌或氢氧化锌被电解质3带入电解质容器7内，经过沉积，将电解质容器7上部的电解质水溶液与沉积物分离，该沉积物是氧化锌、氢氧化锌锌粉、氧化钾水溶液的混合物，经进一步的过滤、分离、漂洗、过滤、煅烧(400℃)而得到不同等级的氧化锌粉体。
实施例2如图2，氧电极为正极1，铝或铝合金为负极2，绝缘层4，氯化钠水溶液(浓度15％)为电解质3，以上几种构成电池对6，在电池对6经外接负载5放电的过程中(放电电流密度为30mA/cm2，工作电压为1v)，负极2将产生氢氧化铝，由于电解质3为循环状态，负极2所产生的氢氧化铝被电解质3带入电解质容器7内，经过沉淀，将电解质容器上部的电解质水溶液与沉淀物分离，该沉淀物是氢氧化铝，氯化钠水溶液、铝或铝合金的混合物，经进一步的过滤、分离、漂洗、干燥最终得到不同等级的氢氧化铝粉体。
权利要求
1.一种氧化物或氢氧化物的制备方法，其特点是该制备方法为1)以氧电极为正极1、锌或锌合金为负极2、碱性水溶液为电解质3，构成单体电池对6；2)以氧电极为正极1、镁或镁合金及铝或铝合金为负极2、中性水溶液为电解质3，构成单体电池对6。由N(N为自然数1、2、3....)个单体电池对6组成串联或并联电路通过外接负载5进行放电，由电池对6构成的电路放电的过程中，负极2将生成与负极2金属相对应的氧化物或氢氧化物或氧化物与氢氧化物的混合物。经过过滤、分离、漂洗、干燥、煅绕步骤后得到氧化物或氢氧化物粉体。
2.根据权力要求1所述的制备方法，锌或锌合金、铝或铝合金、镁或镁合金可以是粉末板状、粒状、箔状、板状、粉末状。
3.根据权力要求1所述的制备方法，碱性水溶液电解质3浓度范围为15％-50％(重量)；中性水溶液电解浓度范围为3％-40％(重量)。
4.根据权力要求1所述的制备方法，碱性水溶液电解质3可以是氢氧化钾水溶液，也可以是氢氧化钠水溶液；中性水溶液电解质3可以是氯化钠水溶液，也可以是氯化氨水溶液。
5.根据权力要求1所述的制备方法，水溶液电解质3在单体电池对6种，可以是固定状态，也可以是通过外部管道8、电解质容器7为循环状态。
6.根据权力要求1所述的制备方法，负极2可以是纯金属锌、纯金属铝、纯金属镁，也可以是锌合金、铝合金、镁合金。
7.根据权力要求6所述的制备方法，可以直接使用市场销售的金属锌和锌合金，也可以使用由锌矿石经硫酸提取生成硫酸锌。再经电解而获及金属锌或锌合金。
全文摘要
一种制作金属氧化物或氢氧化物粉体的方法。用氧电极作为正极，金属锌、镁、铝作为负极，采用碱性或中性水溶液为电解质，有以上三种构成一个电池对。在电池对通过外接负载放电的过程中，负极将产生成氧化物或氢氧化物或者氧化物与氢氧化物的混合体。负极的生成物在经过过滤、漂洗、分离、干燥等过程后，最终获取氧化物或氢氧化物粉体。
文档编号C01G9/00GK1769531SQ20041007321
公开日2006年5月10日 申请日期2004年11月2日 优先权日2004年11月2日
发明者杨参 申请人:杨参