一种氧化锌精矿提纯工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氧化锌精矿提纯工艺。
【背景技术】
[0002] ZnO粉，尤其是ZnO粉具有很多优异的性能，已成为了国民经济不可缺少的重要基 础化工原料和新型材料：（1)高强度、高模量及各向同性，广泛用作复合材料的增强骨架以 显著提高材料的强度和模量，并能保持补强增韧后的复合材料的各项性能具有各向同性的 特征，如子午线轮胎的生产就要用到大量的氧化锌。（2)高密度和压电性，可导致较大能量 损耗，从而具有减振阻尼功效，不仅能用于吸声材料消声，塑料、橡胶的抗冲减振，也可用于 提高陶瓷和金属的抗弯、热振性能。（3)半导体性，ZnO为n型半导体，具有一定导电性和 优异的吸波性能，因而氧化锌晶须除可用来制备抗静电或导电的复合材料，还可用于制备 吸波材料或涂层。（4)耐热性和耐摩擦性，氧化锌晶须填充于高分子基体中能明显改善复 合材料的耐热性能，作填料应用于涂料体系可提高涂层的强度及耐热性能。（5)吸紫外线 性，可用于制备出超耐候性的建筑涂料，也可提高材料的耐紫外线老化能力。（6)抗菌杀菌 性，制备抗菌，脱臭材料及环保型建筑涂层。
[0003] 常用的制备方法有以下四种：（1)直接氧化法：将表面覆盖有氧化膜的锌粉在含 氧气氛中直接加热气化获得；（2)碳还原控制法：将锌粉与碳粉混合后在大气中加热制备； (3) 惰性条件氧化法：将锌粉在惰性气体中加热到沸点后，将锌粉与含氧气体接触制得； (4) 氧化分解法：将锌粉与C032_ (或HC03_)及H20按一定比例混合，在规定条件下生成 ZnC03，然后加热至特定温度，ZnCOjjg慢分解制得。
[0004] 以上制备方法都是以高纯度锌粉为原料，成本高，设备条件要求苛刻，产物均匀性 较差，用于大规模工业化生产有一定难度。能否寻求原料来源方便，生产设备简单，反应条 件温和，成本低廉的制备工艺，以便进一步推广氧化锌的应用，是行业内的普遍追求。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术思路为，采用浓酸，将氧化锌精矿溶解，再以过滤的方法净化除杂， 然后再用将溶液中的锌离子沉淀出来，就得到了较纯的氧化锌，将其干燥、烘干、煅烧制得 氧化锌粉体。
[0006] 本发明采取的技术方案为： 一种氧化锌精矿提纯工艺，包括如下步骤： (1) 酸浸 将氧化锌精矿置于耐酸容器中，缓慢加入浓度为80%的浓硫酸，不断搅拌，使矿粉充分 溶解；2小时后抽滤，除掉酸不溶物，保留滤液； (2) 氧化除铁 加热第一步骤滤液至85°C左右，加入H202，匀速搅拌1小时；待溶液逐渐变黄，反应完 全，继续加热煮沸10分钟，除去多余的H202，抽滤，除去溶液中黄褐色絮状悬浮物，保留滤 液； (3) 除锰 加过硫酸铵沉淀剂于第二步骤滤液，进行沉淀反应；沉淀完全后，进行抽滤除杂，保存 滤液； (4) 除重金属 将第三步骤滤液升温至85°C，加入过量纯锌粉，并强力搅拌；充分反应2小时后，静置 抽滤，得硫酸锌溶液； (5) 蒸发浓缩 将第四步骤硫酸锌溶液加热蒸发，使其达到饱和浓度；然后冷却至室温，再用去离子水 调配成硫酸锌饱和溶液； (6) 前驱体的制备； 将第五步聚加去离子水稀释，置于80°C左右的恒温水浴中，以电动搅拌器匀速搅拌，并 滴入沉淀剂，同时滴入的DBS表面活性剂，待沉淀剂溶液及DBS表面活性剂，溶液结晶，制得 ZnO粉的前驱体； (7) 抽滤洗涤 先用去离子水洗涤滤饼，直到用Ba(N03)2检验滤液无沉淀出现时，再以无水乙醇洗涤 滤饼两次； (8) 干燥煅烧 对第七步步骤的滤饼置于真空干燥箱，然后将进行煅烧，得到纯ZnO产品。
[0007] 作为上述方案的优选方案之一：所述的DBS表面活性剂浓度为0.0 lmol/L。
[0008] 作为上述方案的优选方案之一：所述的干燥煅烧温度为110°C，时间为3小时。
[0009] 本发明一种氧化锌精矿的提纯工艺原理分析如下： 铅锌矿的氧化锌精矿除ZnO外，还含有Fe、Mn、Cu、Cr、Pb等杂质，为制取纯净的ZnO粉， 必须先除杂。用浓硫酸浸出，杂质与Zn-起转变为离子形式。在溶液中将这些杂质逐一沉 淀除去是一个行之有效的方法。
[0010] 1、在第一步骤酸浸的过程中，伴随着ZnO的浸出，锌矿粉中的杂质也以Fe2+、Fe 3+、 Mn2+、Cu2+、Cd2+、Pb 2+等离子形态进入溶液中。溶液中Zn 2+在pH = 5. 5时会沉淀析出，为减 少Zn2+的损失，应将溶液的pH调节在4左右。若pH>4,则加入少量浓硫酸，若pH值〈4,则 加水或氧化锌矿粉调节。该过程的主要化学反应为： Zn0+H2S04=ZnS04+H 20 副反应有： Fe203+3H2S04=Fe 2 (S04) 3+3H20 Fe0+H2S04=FeS04+H20 Cu0+H 2S04=CuS04+H20 Cd0+H 2S04=CdS04+H20 可见，氧化除铁时，控制pH值是关键。由于Fe3+水解析出的pH值为1. 5, Fe 2+水解析出 的pH值为6. 65。可通过提高溶液pH值使溶液中的Fe2+、Fe3+水解完全以便过滤除去。pH值 较高时，Zn 的回收率较低。这是因为 KSP Zn(0H)2(1.8X10_14) ~KSP Fe(0H)2(1.64X10_14) 远大于Fe3+的溶度积K SP Fe (OH) 3( 1. 1 X 10 _36)，溶液中Zn2+在pH = 5. 5时也会析出，所以若 要除铁效果好，并减少锌的损失，应将二价铁氧化为三价铁形式除去，一般取pH值为4. 5~ 5.0。相关反应式有： 2Fe2++ H 202=2Fe3++ 20H ^ Fe3++3H20=Fe (OH) 3 I +3H + 表1除铁过程中溶液pH值对锌损失率的影响
【主权项】
1. 一种氧化锌精矿提纯工艺，包括如下步骤： (1) 酸浸 将氧化锌精矿置于耐酸容器中，缓慢加入浓度为80%的浓硫酸，使pH值控制在2. 5-5， 不断搅拌，使矿粉充分溶解；2小时后抽滤，除掉酸不溶物，保留滤液； (2) 氧化除铁 加热第一步骤滤液至85°C左右，加入H202，匀速搅拌1小时；待溶液逐渐变黄，反应完 全，继续加热煮沸10分钟，除去多余的H202，抽滤，除去溶液中黄褐色絮状悬浮物，保留滤 液； (3) 除锰 加过硫酸铵沉淀剂于第二步骤滤液，进行沉淀反应；沉淀完全后，进行抽滤除杂，保存 滤液； (4) 除重金属 将第三步骤滤液升温至85°C，加入过量纯锌粉，并强力搅拌；充分反应2小时后，静置 抽滤，得硫酸锌溶液； (5) 蒸发浓缩 将第四步骤硫酸锌溶液加热蒸发，使其达到饱和浓度；然后冷却至室温，再用去离子水 调配成硫酸锌饱和溶液； (6) 前驱体的制备； 将第五步聚加去离子水稀释，置于80°C左右的恒温水浴中，以电动搅拌器匀速搅拌，并 滴入沉淀剂，同时滴入的DBS表面活性剂，待沉淀剂溶液及DBS表面活性剂，溶液结晶，制得 ZnO粉的前驱体； (7) 抽滤洗涤 先用去离子水洗涤滤饼，直到用Ba(N03)2检验滤液无沉淀出现时，再以无水乙醇洗涤 滤饼两次； (8) 干燥煅烧 对第七步步骤的滤饼置于真空干燥箱，然后将进行煅烧，得到纯ZnO产品。
2. 如权利要求1所述的一种氧化锌精矿提纯工艺，其特征在于：所述第六步骤中的沉 淀剂为Na2C204,（NH4)2C03,尿素和氨水、氢氧化钠中的一种或多种。
3. 如权利要求1所述的一种氧化锌精矿提纯工艺，其特征在于：所述的DBS表面活性 剂浓度为0.01m〇l/L〇
4. 如权利要求1所述的一种氧化锌精矿提纯工艺，其特征在于：所述的干燥煅烧温度 为110°C，时间为3小时。
【专利摘要】本发明一种氧化锌精矿提纯工艺，技术方案为：采用浓酸，将氧化锌精矿溶解，再以过滤的方法净化除杂，然后再用将溶液中的锌离子沉淀出来，就得到了较纯的氧化锌，将其干燥、烘干、煅烧制得氧化锌粉体。本发明产品氧化锌，具有六方晶系纤锌矿结构纯相ZnO，无其它杂质相存在，并且衍射峰比较尖锐，结晶性良好。
【IPC分类】C01G9-02
【公开号】CN104709937
【申请号】CN201510120092
【发明人】李昭凌
【申请人】李昭凌
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月19日