专利名称：用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备电子和橡胶工业中所使用的高纯度氧化锌的方法，更具体地，涉及一种利用在不锈钢副产物的回收过程中所产生的二次粉尘，通过该二次粉尘制备使用于电子和橡胶工业中的高纯度氧化锌的方法。
背景技术：
在炼铁和炼钢过程中所产生的粉尘通常包含15%至20%的锌，已公开的方法是， 使粉尘与还原剂一起成型之后进行热浓缩并回收氧化锌的方法(韩国专利1997-0013538 和日本特许专利公开1992-261590)。S卩，利用含氧化锌的LD转炉炼钢粉尘和电弧炉(EAF)炼钢粉尘作为原材料，和来自废弃轮胎的碳黑、废弃活性炭或焦炭作为还原剂，回收氧化锌的方法。上述组分基于化学计量标准混合，随后制成小球和小块并干燥并加入到液体燃料加热型还原炉中，并在 1000°C至1500°C精炼1至3小时，之后通过集尘器回收蒸发的氧化锌(SiO)。然而，该方法中制备的氧化锌为60%至90%的&10，因此存在的缺点是不能用作要求高纯度氧化锌的铁素体或橡胶原材料。高纯度氧化锌通常是通过挥发高纯度的金属锌(Zn)而制备。关于制备高纯度氧化锌的湿法，一种制备高纯度氧化锌粉末的方法(日本公布专利公报2003-339317)特征在于，使原材料(例如包含高纯度Si的废钢(scrap))经历酸浸或电解萃取，并进行溶剂萃取。随后，通过活性炭处理移除杂质，并且使该移除了杂质的溶液通过碱性溶液进行中和而获得氢氧化锌，再对氢氧化锌进行烧结以获得氧化锌。本发明人已开发出一种自副产物制备高纯度氧化锌的方法(韩国专利申请 1998-0056706，和韩国专利注册第401991号)。即，一种制备ZnO的方法包括向废弃Si电镀溶液中添加相当于在废弃Si电镀溶液中Si摩尔数的1/200至1/50的Κ0Η，进行搅拌和老化处理而使杂质被吸附并进行过滤；向KOH溶液中添加含Si的溶液(其通过过滤移除杂质)，且进行混合以维持溶液的PH为13或更高而以便进行中和反应，并进行搅拌处理1小时或更多以自水溶液中直接获取SiO ；以及在重复过滤和洗涤所获得的氧化物之后进行干
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发明内容
技术问题在不锈钢副产物的回收过程中所产生的二次粉尘与常用碳钢粉尘相比锌浓度 (约30% )高很多，因此锌回收的再循环具有充分的经济性。然而，在该粉尘中除了 !^e以外包含高浓度的Ni、Cr、Mn或Mg，因此通过常用杂质纯化方法制备高纯度氧化锌是不可能的。本发明的目的在于，提供一种方法，其改进杂质纯化工艺，由此从二次粉尘中更加经济地制备高纯度氧化锌，所述二次粉尘在不锈钢副产物的回收过程中产生。
技术方案在下文中，对本发明进行说明。本发明涉及一种使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其包括通过用酸性水溶液对不锈钢粉尘回收过程中所产生的二次粉尘进行浸出，从而选择性地溶解锌以制备锌水溶液；过滤所述锌水溶液和残余物，从而从锌水溶液中分离和移除第一组杂质；在移除了第一组杂质的水溶液中添加含金属锌组分的粉尘而移除第二组杂质；在移除了第二组杂质的水溶液中添加NaOH从而在pH为14或更高的条件下将锌溶解于碱性锌水溶液中并过滤；向碱性锌水溶液中添加高纯度氯化锌以使OH摩尔数与Si摩尔数的比例为2. 0至3. 0， 在水溶液中直接制备高纯度氧化锌淤渣；对高纯度氧化锌淤渣进行洗涤并移除NaCl ；以及对高纯度氧化锌淤渣进行过滤和干燥。作为用于浸出所述二次粉尘的酸性水溶液可包括盐酸、硫酸和硝酸水溶液，其中优选的酸性水溶液为盐酸水溶液。所述第一组杂质可为铁、铬、镍、铅、硅或氟中的一种或多种。所述第二组杂质可为铅和镉中的一种或两种。所述高纯度氯化锌可为纯化废弃锌电镀溶液而获得的氯化锌水溶液，或使锌副产物与盐酸进行反应以使相对于氯化锌的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而纯化的氯化锌水溶液。另外，本发明还涉及一种使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其包括通过用酸性水溶液对不锈钢粉尘回收过程中所产生的二次粉尘进行浸出，从而选择性地溶解锌以制备锌水溶液；过滤所述锌水溶液和残余物，以自锌水溶液中分离和移除第一组杂质；在移除了第一组杂质的水溶液中添加含金属锌组分的粉尘而移除第二组杂质；在移除了第二组杂质的水溶液中添加碱性化学物质，从而通过氢氧化物对锌和第三组杂质进行中和和沉淀；过滤所述水溶液以获取中和盐和氯化物；在如上所述的方式获得的中和沉淀物中添加 NaOH而在pH约14或更高的条件下将锌溶解于碱性锌水溶液中并过滤；向碱性锌水溶液中添加高纯度氯化锌以使OH摩尔数与Si摩尔数的比例为2. 0至3. 0，在水溶液中直接制备高纯度氧化锌淤渣；对高纯度氧化锌淤渣进行洗涤并移除NaCl ；以及对高纯度氧化锌淤渣进行过滤和干燥。作为用于浸出所述二次粉尘的酸性水溶液可包括盐酸、硫酸和硝酸水溶液，其中优选的酸性水溶液为盐酸水溶液。所述第一组杂质可为铁、铬、镍、铅、硅或氟中的一种或多种。
所述第二组杂质可为铅和镉中的一种或两种。所述第三组杂质可为锰和镁中的一种或两种。所述高纯度氯化锌可为纯化废弃锌电镀溶液而获得的氯化锌水溶液，或使锌副产物与盐酸进行反应并且以使相对于氯化锌的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％ 而纯化的氯化锌水溶液。有益效果如上所述，根据本发明，从二次粉尘中能够更加经济地制备在电子和橡胶工业中所使用的高纯度氧化锌，所述二次粉尘在不锈钢副产物回收过程中产生。
具体实施例方式下面，对本发明进行更加详细的说明。本发明优选应用于不锈钢副产物回收过程中所产生的二次粉尘，优选应用于本发明的二次粉尘为，以重量％计，其包括1-10 %的T-Fe、1-6%的Si、2_8 %的Ca、0. 1-2.0% 的 Mn、20-45 % 的 Si、1-5 % 的 Mg、0. 1-1 % 的 Ni、0· 3-2 % 的 Cr、0· 1-1 % 的 Cd、1-8 % 的 Pb 和 3-10% 的 K。下表1示出可应用于本发明的不锈钢副产物回收过程中所产生的二次粉尘的一个实例，对其组成进行二次分析的结果。表 权利要求
1.一种使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其包括通过用酸性水溶液对不锈钢粉尘回收过程中所产生的二次粉尘进行浸出，从而选择性地溶解锌以制备锌水溶液；过滤所述锌水溶液和残余物，从而从锌水溶液中分离和移除第一组杂质； 在移除了第一组杂质的水溶液中添加含金属锌组分的粉尘而移除第二组杂质； 在移除了第二组杂质的水溶液中添加NaOH而在pH为14至15的条件下将锌溶解于碱性锌水溶液中并过滤；向碱性锌水溶液中添加高纯度氯化锌并使OH摩尔数与Si摩尔数的比例为2. 0至3. 0， 在水溶液中直接制备高纯度氧化锌淤渣；对高纯度氧化锌淤渣进行洗涤并移除NaCl ；和对高纯度氧化锌淤渣进行过滤和干燥。
2.权利要求1的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中在向碱性锌水溶液中添加高纯度氯化锌而在水溶液中直接制备高纯度氧化锌淤渣之前，所述方法进一步包括在移除了第二组杂质的水溶液中添加碱性化学物质，从而通过氢氧化物对锌和第三组杂质进行中和和沉淀；过滤所述水溶液以获取中和盐和氯化物；和在如上所述的方式获得的中和沉淀物中添加NaOH而在pH约14至15的条件下将锌溶解于碱性锌水溶液中并过滤。
3.权利要求1的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述用于浸出二次粉尘的酸性水溶液为盐酸、硫酸和硝酸水溶液中的一种。
4.权利要求2的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述用于浸出二次粉尘的酸性水溶液为盐酸、硫酸和硝酸水溶液中的一种。
5.权利要求3的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述用于浸出二次粉尘的酸性水溶液为盐酸水溶液，并且所述盐酸水溶液包含约5-18%的盐酸并且浸出pH为4至 6。
6.权利要求4的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述用于浸出二次粉尘的酸性水溶液为盐酸水溶液，并且所述盐酸水溶液包含约5-18%的盐酸并且浸出pH为4至 6。
7.权利要求1的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述第一组杂质为铁、 铬、镍、铅、硅或氟中的一种或多种，所述第二组杂质为铅和镉中的一种或两种。
8.权利要求2的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述第一组杂质为铁、 铬、镍、铅、硅或氟中的一种或多种，所述第二组杂质为铅和镉中的一种或两种，所述第三组杂质为锰和镁中的一种或两种。
9.权利要求1的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中通过酸性水溶液浸出二次粉尘，并对从锌水溶液分离的残余物(淤渣)进行酸清洁后过滤，并且将过滤所获得的滤液添加至锌水溶液中而使用。
10.权利要求2的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中通过酸性水溶液浸出二次粉尘，并对从锌水溶液分离的残余物(淤渣)进行酸清洁后过滤，并且将过滤所获得的滤液添加至锌水溶液中而使用。
11.权利要求7的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中用于移除铅和镉中的一种或两种的含锌粉尘或淤渣的金属锌含量为40%至90%。
12.权利要求8的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中用于移除铅和镉中的一种或两种的含锌粉尘或淤渣的金属锌含量为40%至90%。
13.权利要求11的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述含锌粉尘是在精炼金属锌过程中获得的粉尘，并且所述含锌淤渣是自电镀锌过程的锌球状残余物而获得的淤渣。
14.权利要求12的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述含锌粉尘是在精炼金属锌过程中获得的粉尘，并且所述含锌淤渣是自电镀锌过程的锌球状残余物而获得的淤渣。
15.权利要求2的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中用于通过氢氧化物对锌和第三组杂质进行中和和沉淀的碱性化学物质为氢氧化钙。
16.权利要求2的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述中和盐为CaC12， 所述氯化物是KCl。
17.权利要求1至16中任一项的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述高纯度氯化锌为纯化废弃锌电镀溶液而获得的氯化锌水溶液，以及使锌副产物与盐酸进行反应并且使相对于氯化锌的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而纯化的氯化锌水溶液中的一种。
18.权利要求17的使用二次粉尘制备高纯度氧化锌的方法，其中所述高纯度氯化锌为，作为所述锌副产物使用了对碳钢粉尘进行二次蒸发和浓缩的二次粉尘、使该二次粉尘与盐酸进行反应并且使相对于氯化锌干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而纯化的氯化锌水溶液。
全文摘要
本发明涉及一种制备电子和橡胶工业所使用的高纯度氧化锌的方法，其目的在于，提供一种利用不锈钢粉尘回收过程中所产生的二次粉尘而制备电子和橡胶工业中所使用的高纯度氧化锌的方法。本发明的要点是，制备高纯度氧化锌的一种方法，其中通过盐酸水溶液对不锈钢粉尘回收过程中所产生的二次粉尘进行浸出，从而选择性地溶解锌以制备锌水溶液；移除铁、铬、氟、铅以及镉等杂质；添加NaOH而在pH为14-15的条件下将锌溶解于碱性锌水溶液中并过滤；添加高纯度氯化锌并使OH摩尔数与Zn摩尔数的比例为2.0至3.0，直接制备高纯度氧化锌；进行洗涤并移除NaCl；对高纯度氧化锌进行过滤和干燥。根据本发明，工业副产物粉尘可转变为高纯度氧化锌的来源以能够实现高附加价值的产品化。
文档编号C01G9/02GK102325725SQ200980157304
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者卞泰凤, 安重喆, 朴甫河, 朴贤, 李在永 申请人:Posco公司, 浦项产业科学研究院