一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺。所述工艺通过湿法浸出制备活性氧化锌，选用了合适的浸出方式及各流程中的工艺参数，为一种高效、清洁、易实现的处理低品位氧化锌矿并制备活性氧化锌的工艺，具有流程短、能耗低、技术条件易控制等优点。该工艺适用于处理同类矿石，为缓解我国锌原料不足、实现锌资源循环利用提供指导。得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准HG/T2572-2006。
【专利说明】 一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及活性氧化锌领域，具体涉及一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺。
【背景技术】
[0002]氧化锌，俗称锌白，是一种重要的无机化工产品。氧化锌广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、食品等方面。活性氧化锌一般指表面经活化处理的氧化锌，白色或微黄色粉末，呈球形。与普通氧化锌比较，活性氧化锌主要特点是:结晶细、颗粒小、分散性好、比表面大。一般氧化锌的比表面积在4-6m2/g，而活性氧化锌的比表面积大于35m2/g，甚至可以高达50m2/g。活性氧化锌具备粒度小、比表面积大等特点，因而除了普通氧化锌的性质和用途之外，还有许多独特的性质和用途，如表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应等。活性氧化锌作为一种重要的人造粉体材料，在橡胶、陶瓷、涂料、石油、医药及日用化工等领域都有重要用途:
[0003]近年来，国内外学者对活性氧化锌的制备方法进行了大量研究，主要方法如下:
[0004](I)有机化合物的碱性还原法
[0005]该法将废锌用水洗净，然后与有机物混合，加入碱液调节溶液pH值，加热至高温后混以少量的硫，得到的活性氧化锌可用于橡胶填料。
[0006](2)碳化法
[0007]在充满水蒸气和二氧化碳的密闭容器中，加入高纯度大粒子氧化锌,使氧化锌转化为碱式碳酸锌前驱体，然后洗涤、干燥、锻烧，可以得到粒径为0.05um左右的活性氧化锌。
[0008](3)草酸锌分解法
[0009]将草酸按和氯化锌溶液均加热到70°C，然后将两种溶液混合搅拌，可得到草酸锌沉淀，然后洗涤、干燥并在400°C的条件下锻烧，得到活性氧化锌。该法操作简单，但缺点是原料成本太高，不适合工业生产。
[0010]⑷碱法
[0011]用稀硫酸或盐酸浸取锌灰或锌洛,浸取液净化后同氢氧化钠溶液反应到溶液pH值为7-11的范围内，再将氢氧化锌沉淀制成活性氧化锌。
[0012](5)添加甲醇和水玻璃法
[0013]锌盐溶解于水中后加入NaOH混合搅拌，同时加入工业水玻璃及甲醇反应，将生成的沉淀过滤、水洗、干燥得到活性氧化锌。所得活性氧化锌颗粒用于橡胶工业中能使硫化速度提高2倍左右。
[0014](6)大比表面积活性氧化锌的制法
[0015]碱金属碳酸盐或者碱金属氢氧化物与锌盐在溶液中进行反应，得到沉淀物在450-900°C下喷雾干燥，可得堆积密度400-600g/L及比表面积100-130m2/g的活性氧化锌。
[0016](7)碳酸氢铵法
[0017]该方法采用稀硫酸浸取各种含锌原料，得到硫酸锌溶液。采用锌粉置换除去铁、锰等杂质，净化后的硫酸锌溶液在室温搅拌条件下与氨水和碳酸氢铵配合生成锌氨络合物。加热蒸氨可得前驱物碱式碳酸锌，碱式碳酸锌沉淀经过滤、洗涤、干燥后在高温下进行锻烧分解得到活性氧化锌。该方法使用了廉价的碳酸氢铵及氨水，故而成本较低，易于实现工业化。
[0018]⑶碳酸钠法
[0019]将硫酸锌或氯化锌溶液加到一定浓度的碳酸钠溶液中，生成碱式碳酸锌沉淀。然后过滤、洗涤、干燥、锻烧得到活性氧化锌。产品中含有微量的二氧化碳和1%左右的水分。
[0020]目前国内活性氧化锌生产方法有直接法、间接法和湿法。直接法的生产原料为富集锌矿，其产品质量不稳定；间接法多以锌锭为原料，成本太高，发展受限。
[0021]近年来，我国锌矿石资源供应日益紧张，而锌金属的生产能力和产量却大幅增长。随着锌矿石的大量开发，其品位不断下降、杂质含量逐渐增高，我国冶锌工业的持续发展面临日益严峻的挑战。因此，积极开发利用各种锌资源尤其是品位较低的氧化锌矿具有十分重要的意义。
[0022]本发明采用低品位氧化锌矿为原料，通过湿法浸出制备活性氧化锌，选用了合适的浸出方式及各流程中的工艺参数，取得了好的效果。
【发明内容】
[0023]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺。所述工艺通过湿法浸出制备活性氧化锌，选用了合适的浸出方式及各流程中的工艺参数，为一种高效、清洁、易实现的处理低品位氧化锌矿并制备活性氧化锌的工艺，具有流程短、能耗低、技术条件易控制等优点。该工艺适用于处理同类矿石，为缓解我国锌原料不足、实现锌资源循环利用提供指导。得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准 HG/T2572-2006。
[0024]本发明采用了以下技术方案:
[0025]一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺，包括以下工序:二段氨浸；净化；蒸氨、陈化、锻烧；
[0026]其中，二段氨浸工艺为:氨水浓度6.5-7.5mol/L，NH4HCO3浓度0.58-0.66mol/L，浸出温度45-55°C，浸出时间2.5-3.5h，矿样粒度-80目，液固比4.5-5.5:1。
[0027]其中，净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量0.9-1.lg/L，反应时间1.5-2.5h，反应温度25-35 °C。
[0028]其中，蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度110_130°C，蒸氨时间1.5-2.5h，陈化时间8-12min，锻烧温度330_370°C，锻烧时间0.5h。
[0029]所述低品位氧化矿成分(质量百分含量/%):11.81Zn,0.15Pb,0.008Cu,0.038Cd,4.8TFe,0.5Fe0, 2.68Si02,0.0 84Ti02,1.05A1203, 30.32Ca0, 7.88Mg0, 0.057Mn0, 0.096K20,0.53Na20, 3.1S, 0.016P, 8.86C,其它 30.97。
[0030]所述矿物中锌主要以菱锌矿(ZnCO3)和异极矿(Zn4Si2O7 (OH)2.H2O)形式存在。
[0031]优选的工艺条件如下:
[0032]其中，二段氨浸工艺为:氨水浓度7mol/L，NH4HC03浓度0.62mol/L，浸出温度50°C，浸出时间3h，矿样粒度-80目，液固比5:1。一段浸出锌的浸出率为79.1%，浸渣含锌量为
3.26%; 二段浸出锌浸出率为80.3%，浸渣含锌量为0.67%，总浸出率达95.9%。
[0033]其中，净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量1.00g/L，反应时间2h，反应温度30。。。
[0034]其中，蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度120°C，蒸氨时间2.0h,陈化时间lOmin，锻烧温度350°C，锻烧时间0.5h。
[0035]本发明具有以下优点:本发明确定了一种高效、清洁、易实现的处理低品位氧化锌矿并制备活性氧化锌的工艺，具有流程短、能耗低、技术条件易控制等优点。该工艺适用于处理同类矿石，为缓解我国锌原料不足、实现锌资源循环利用提供指导。得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准HG/T2572-2006。
【具体实施方式】
[0036]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0037]实施例一
[0038]低品位氧化矿成分(质量百分含量/%):11.81Ζη，0.15Pb,0.008Cu,0.038Cd,
4.8TFe,0.5Fe0, 2.68Si02,0.0 84Ti02,1.05A1203, 30.32Ca0, 7.88Mg0, 0.057Mn0,0.096K20,0.53Na20, 3.1S, 0.016P, 8.86C,其它 30.97。
[0039]矿物中锌主要以菱锌矿(ZnCO3)和异极矿(Zn4Si2O7 (OH)2.H2O)形式存在。
[0040]低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺包括以下工序:二段氨浸；净化；蒸氨、陈化、锻烧；
[0041]二段氨浸工艺为:氨水浓度7moI/!,NH4HCO3浓度0.62mol/L,浸出温度50°C,浸出时间3h，矿样粒度-80目，液固比5:1。一段浸出锌的浸出率为79.1%，浸渣含锌量为3.26%;二段浸出锌浸出率为80.3%，浸渣含锌量为0.67%，总浸出率达95.9%。
[0042]净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量1.00g/L，反应时间2h，反应温度30°C。
[0043]蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度120°C，蒸氨时间2.0h,陈化时间lOmin，锻烧温度350°C，锻烧时间0.5h。
[0044]得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准HG/T2572-2006。
[0045]实施例二
[0046]低品位氧化矿成分(质量百分含量/%):11.81Ζη，0.15Pb,0.008Cu,0.038Cd,4.8TFe,0.5Fe0, 2.68Si02,0.0 84Ti02,1.05A1203, 30.32Ca0, 7.88Mg0, 0.057Mn0,0.096K20,0.53Na20, 3.1S, 0.016P, 8.86C,其它 30.97。
[0047]矿物中锌主要以菱锌矿(ZnCO3)和异极矿(Zn4Si2O7 (OH)2.H2O)形式存在。
[0048]低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺包括以下工序:二段氨浸；净化；蒸氨、陈化、锻烧；
[0049]二段氨浸工艺为:氨水浓度6.5mol/L,NH4HC03浓度0.58mol/L,浸出温度45°C,浸出时间2.5h，矿样粒度-80目，液固比4.5:1。
[0050]净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量0.9g/L，反应时间1.5h，反应温度25°C。
[0051]蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度110°C，蒸氨时间1.5h，陈化时间8min，锻烧温度330°C，锻烧时间0.5h。
[0052]得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准HG/T2572-2006。
[0053]实施例三
[0054]低品位氧化矿成分(质量百分含量/%):11.81Ζη，0.15Pb，0.008Cu，0.038Cd，4.8TFe,0.5Fe0, 2.68Si02,0.0 84Ti02,1.05A1203, 30.32Ca0, 7.88Mg0, 0.057Mn0,0.096K20,0.53Na20, 3.1S, 0.016P, 8.86C,其它 30.97。
[0055]矿物中锌主要以菱锌矿(ZnCO3)和异极矿(Zn4Si2O7 (OH)2.H2O)形式存在。
[0056]低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺包括以下工序:二段氨浸；净化；蒸氨、陈化、锻烧；
[0057]其中，二段氨浸工艺为:氨水浓度7.5mol/L, NH4HC03浓度0.66mol/L，浸出温度55°C，浸出时间3.5h，矿样粒度-80目，液固比5.5:1。
[0058]其中，净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量1.lg/L，反应时间2.5h，反应温度
35。。。
[0059]其中，蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度130°C，蒸氨时间2.5h，陈化时间12min，锻烧温度330-370°C，锻烧时间0.5h。
[0060]得到的活性氧化锌产品各项指标均符合化工行业标准HG/T2572-2006。
[0061] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种低品位氧化锌矿制备活性氧化锌的工艺，包括以下工序:二段氨浸；净化；蒸氨、陈化、锻烧； 其中，二段氨浸工艺为:氨水浓度6.5-7.5mol/L，NH4HCO3浓度0.58-0.66mol/L，浸出温度45-55°C，浸出时间2.5-3.5h，矿样粒度-80目，液固比4.5-5.5:1 ； 其中，净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量0.9-1.lg/L，反应时间1.5-2.5h，反应温度 25-35 0C ； 其中，蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度110-130°C，蒸氨时间1.5-2.5h，陈化时间8-12min，锻烧温度330_370°C，锻烧时间0.5h。
2.根据权利要求1所述的工艺，所述低品位氧化矿成分(质量百分含量/%):11.81Zn，0.15Pb，0.008Cu，0.038Cd, 4.8TFe,0.5Fe0, 2.68Si02,0.0 8 4Ti02,1.05A1203, 30.32Ca0,7.88Mg0,0.057Mn0,0.096K20,0.53Na20, 3.1S, 0.016P, 8.86C,其它 30.97。
3.根据权利要求1所述的工艺，所述矿物中锌主要以菱锌矿(ZnCO3)和异极矿(Zn4Si2O7 (OH)2.H2O)形式存在。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，二段氨浸工艺为:氨水浓度7mol/L，NH4HCO3浓度0.62mol/L，浸出温度50°C，浸出时间3h，矿样粒度-80目，液固比5:1。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，净化工艺为:采用锌粉还原，锌粉用量1.00g/L，反应时间2h，反应温度30°C。
6.根据权利要求1所述的工艺，其中，蒸氨、陈化、锻烧工艺为:蒸氨温度120°C，蒸氨时间2.0h,陈化时间lOmin，锻烧温度350°C，锻烧时间0.5h。
【文档编号】C22B19/02GK104294041SQ201310307733
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】石明 申请人:无锡永发电镀有限公司