专利名称：自发电电化学法生产氧化锌的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自发电电化学法生产氧化锌的工艺。
背景技术：
氧化锌是一种性能较为稳定的金属氧化物，其化学分子式为zno，通常为
白色粉末状，是一种用途广泛的化工原料，主要用于橡胶工业、电子、塑料、 玻璃制造、医药工业、涂料、化妆品等，属工业中间原料。
目前，世界上氧化锌的生产方法主要为"火法"和"湿法"两种。"火法" 又分为直接法和间接法。直接法以锌矿石为原料，经高温还原、氧化，直接 获得氧化锌产品。该法较间接法其优点是原料充足、成本低，缺点是能耗大、 产品质量不稳定、 一级品率很低。间接法是以高纯度锌锭为原料，经高温升 华、氧化制得氧化锌。该法较直接法其优点是产品纯度高，缺点是原料成本 高、能耗大、产品活性低，使用面受到限制。"湿法"是近几年兴起的氧化锌 生产方法，主要采用的为硫酸法，即粗氧化锌用硫酸浸取、除杂、净化，加 入碳酸钠进行复分解反应，中间产品经烘干或煅烧得到氧化锌。作为硫酸法 的改进，也有用碳酸氢氨代替碳酸钠作为沉淀剂的。该法的优点是一个流程 可得到多种产品、产品质量好，缺点是产品成本高、设备腐蚀严重、副产品 不好回收、直接排放会造成环境污染。
近年来还有一种以钢铁厂电炉除尘灰为主要原料，经过配料、培烧、冷 却、沉降后获得氧化锌的生产方法。该法的优点是解决了钢铁厂除尘灰的污 染问题，社会、环保效益明显，且工艺简单、成本低。缺点是产品纯度不高，
一般在80%以下，严格意义上讲只能是次氧化锌。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为克服现有技术存在的不足，提供一种不用 耗电、降低生产成本、消除污染、工艺简单并可获得高纯度氧化锌的自发电 电化学法生产氧化锌的工艺。
实现上述目的的技术解决方案在于
1、 在具有阳极板的开放容器内放入锌粒，再加入至少淹没锌粒且浓度为
30-50%的氢氧化钾溶液进行电化学反应；
2、 锌粒完全反应后对混合液体进行过滤除杂；
3、 对沉淀析出的氧化锌漂洗4-8次，冲去残存的氢氧化钾溶液。
本发明的进一步技术解决方案是
氢氧化钾溶液的浓度为30-50%，其余为水。
每次反应后的氢氧化钾溶液经蒸发浓縮至浓度为30-50%后反复使用。 漂洗后的氧化锌经1000-2000目筛网过滤并烘干即为最终产品。 所说的烘干在隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为40-8CTC。 实现本发明的另一技术解决方案是
阳极板是由起催化作用的导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或喷涂、 涂刷制成。
本发明提供的技术方案所产生的积极效果在于
1、 生产过程不消耗能源并产生能源 传统的直接法或间接法生产氧化锌均需高温煅烧或升华，要消耗掉大量的
能源。以间接法为例，生产每吨氧化锌需消耗白煤4-5吨，这还不算电量的消耗。而本法不但不消耗能源，并且在生产过程中还产生电能。以日处理10
吨锌粒的规模计算，每天可产生1万度直流电用于生产，或经逆变后完全可 满足该规模的生产、生活、办公所需。符合国家节约能源的产业政策和构建 节约型社会的号召，社会和经济效益是非常明显的。
2、 生产成本低廉
该工艺本身不需能源，加之工艺简单，其成本比传统的间接法可降低20% 左右，比传统的直接法还要低一些，但产品的品质均高于二者。
3、 工艺简单、容易操控
本工艺没有特别严格的工艺条件，只要使氢氧化钾溶液淹没锌粒即可在 阳极板的催化作用下进行反应。使用过的氢氧化钾溶液经蒸发浓縮至原来浓 度后还可反复使用，漂洗过的水经水处理后又能继续使用，消耗量非常少。
4、 原料利用率高，产品纯度高
因该工艺是氧化还原反应，只需要空气中的氧气就足够满足反应条件， 反应完全彻底，原料利用率可达100%。同时因该反应只有锌和氧发生反应， 过程中无其他物质参加和生成，所以产品纯度高，再经精加工后可达99%以上。
5、 环保、无污染、无噪声
因其生产工艺是较为封闭的自供能源系统，氢氧化钾溶液经浓縮及漂洗 用水经处理后均可反复利用，并无"三废"排出，是一种无污染的环保生产 工艺。
综上所述，该工艺较之传统生产工艺具有非常突出的实质性特点和显著 的技术进步，在本申请之前没有同样或相近的技术在任何公开出版物上公开 过，并且具有很广泛的工业适用性，可大力推广应用。
1、 在一个具有阳极板的开放容器内放入金属锌粒(锌渣、锌粉、锌屑均 可)，再在容器内置入足够淹没锌粒的氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的浓度应
为30-50%，其余为水或纯净水。这时，锌便在由导电炭黑或石墨材料经烧结 或粉末压制或喷涂或刷涂制成的阳极板的催化作用下与空气中的氧发生氧化 还原反应并产生氧化锌。反应式为
2 Zn + 02 = 2 Zn0
2、 为获得高纯度的产品，在完全反应后，排出氢氧化钾溶液，对沉淀的 氧化锌用水或纯净水进行4-8次漂洗，冲洗掉残存的氢氧化钾溶液。
3、 每次漂洗后要经一次过滤，第1次过滤所用的筛网为100-400目；第 2次过滤所用的筛网为400-1000目；第3次过滤所用的筛网为1000-1500目； 第4次过滤所用的筛网为1500-2000目。以获得高细度的氧化锌。所说的过 滤既可采用常压式自然过滤，也可在1-3个兆帕的压力下加压过滤。
4、 漂洗过滤完成后，将湿状的氧化锌送入隧道式烘干炉或微波炉中烘干， 除去水分，烘干温度掌握在40-8CTC 。烘干后的氧化锌即为最终产品。
所说的氢氧化钾溶液和锌粒并没有严格的比例，只要使氢氧化钾溶液淹 没锌粒即可。由于所用容器为全开放式，所以有足够的氧与锌参加反应，原 料利用率能达到100%。
本工艺所说的反应为电化学反应，据测算，每1公斤锌粒完全反应后可 产生1千瓦时的电量。该反应过程中产生的直流电经阳极板导出可供直流电 器使用，或经逆变器成为交流电可供照明、动力使用。
上述反应结束后，将氢氧化钾溶液加热蒸发，进行浓縮还原，当浓度达到30-50%时可反复使用；所说的漂洗用水最好用纯净水，以保证氧化锌的纯 度。漂洗过的水经水处理设备处理后还能投入再次使用。所以，消耗的氢氧 化钾溶液和水的用量很小。
所说的阳极板为导电炭黑或石墨，在该反应中只起催化作用，并不与任 何物质发生化学反应。
根据实际测试，以日处理10吨锌粒的规模计算，每天可产生l万度直流 电直接用于直流电器，或者逆变为交流电后完全可满足该规模的生产、生活、 办公所需。
权利要求
1、一种自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是1.1在具有阳极板的开放容器内放入锌粒，再加入至少淹没锌粒且浓度为30-50％的氢氧化钾溶液进行电化学反应；1.2锌粒完全反应后对混合液体进行过滤除杂；1.3对沉淀析出的氧化锌漂洗4-8次，冲去残存的氢氧化钾溶液。
2、 如权利要求1所述的自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是氢 氧化钾溶液的浓度为30-50%，其余为水。
3、 如权利要求1所述的自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是每 次反应后的氢氧化钾溶液经蒸发浓縮至浓度为30-50%后反复使用。
4、 如权利要求1所述的自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是漂 洗后的氧化锌经1000-2000目筛网过滤并烘干即为最终产品。
5、 如权利要求4所述的自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是所 说的烘干在隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为40-8(TC。
6、 如权利要求1所述的自发电电化学法生产氧化锌的工艺，其特征是所 说的阳极板是由起催化作用的导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或喷 涂、涂刷制成。
全文摘要
一种自发电电化学法生产氧化锌的工艺，在具有阳极板的开放容器内放入锌粒，再加入至少淹没锌粒且浓度为30-50％的氢氧化钾溶液进行电化学反应；锌粒完全反应后对混合液体进行过滤除杂；对沉淀析出的氧化锌漂洗4-8次，冲去残存的氢氧化钾溶液。该工艺不但不消耗电能，在反应中还能产生电能，供生产、生活、照明使用。工艺简单，无“三废”排放，无噪声，且产品纯度高，生产成本低，工艺条件宽松。
文档编号C25B5/00GK101191236SQ20061010499
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者杨 徐 申请人:杨 徐