一种高纯一水硫酸锌的制备方法与流程

本发明属于无机化合物制备工艺技术领域，具体涉及一种高纯一水硫酸锌的制备方法。

背景技术：

随着化工生产活动的日渐频繁，产生的工业废渣不论是从数量还是从种类上都大大增加，工业废渣的排放和堆存不仅占用大量土地，而且有毒重金属对环境构成了极大的污染和威胁。

目前，工业废渣中含有的锌、镉等日益成为一种具有开发利用价值的二次资源，一水硫酸锌已被广泛应用于饲料添加剂、化工、肥料、选矿、制药、橡胶、电子、电镀、粘胶纤维等领域。

在zn-mn车间p204线反萃过程中会产出大量的znso4溶液，传统工艺中通常采用液碱沉淀法处理该溶液，该方法即浪费液碱、增加成本，又产生锌渣、占用仓库库存。

现有的回收制备工艺，将在zn-mn车间p204线反萃段得到znso4溶液直接浓缩结晶，由于znso4溶液的ph值过低，直接浓缩容易造成管道和浓缩釜的腐蚀。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高纯一水硫酸锌的制备方法，通过对硫酸锌溶液ph值调节，解决了现有制备方法中直接对ph值过低的硫酸锌溶液进行浓缩容易造成管道和浓缩釜腐蚀的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高纯一水硫酸锌的制备方法，该方法通过以下步骤实现：

步骤1，将硫酸锌溶液和ph值调节溶液加入反应釜进行反应，反应完成后压滤分离获得滤渣，采用硫酸锌溶液对滤渣进行浆化处理，制得含zn²⁺浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，采用所述步骤1制得的含zn²⁺浆料回调硫酸锌溶液的ph值，对ph值回调后的溶液过滤分离获得硫酸锌滤液；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，当所述浓缩液的浓度为59-62°bé时，反应完成制得浓缩料；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，制得一水硫酸锌粉末。

优选地，步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1，将硫酸锌溶液和ph值调节溶液加入反应釜进行反应，控制反应过程的ph值为9.0～9.5，反应30-60min，反应完成后进行压滤分离，获得含zn²⁺滤液和滤渣；

步骤1.2，采用纯水对所述步骤1.1得到的滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜进行搅拌、过滤，获得浆化液；

步骤1.3，检测所述步骤1.2获得的浆化液中na⁺的含量，当浆化液中na⁺含量≤0.1wt.％时，采用硫酸锌溶液对浆化液再次进行浆化处理，制得含zn²⁺浆料，当浆化液中na⁺含量＞0.1wt.％时，重复所述步骤1.2操作。

优选地，所述步骤1中的ph值调节溶液为液碱或者碳酸钠溶液中的一种。

优选地，所述液碱浓度为5～10mol/l。

优选地，所述碳酸钠溶液的质量分数为15％-30％。

优选地，所述步骤1.2中洗涤温度为40～50℃，洗涤时间为30-60min。

优选地，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度为40-60℃，加入所述步骤1制得的含zn²⁺浆料回调硫酸锌溶液的ph值；

步骤2.2，检测所述步骤2.1回调后硫酸锌溶液的ph值，当ph值＜4.0时，继续添加含zn²⁺浆料，直至ph值≥4.0时，停止添加含zn²⁺浆料，进行步骤2.3操作；

步骤2.3，对所述步骤2.1回调后的硫酸锌溶液进行搅拌，搅拌30-60min后检测硫酸锌溶液的ph值，当ph值＜5.5时，继续添加含zn²⁺浆料，直至ph值≥5.5时，反应30-60min，反应完成后对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣。

优选地，所述步骤3中在浓缩和放料时浓缩釜的温度≥95℃。

优选地，所述步骤4中闪蒸温度为120～220℃。

与现有技术相比，本发明利用反萃过程中产生的硫酸锌溶液制备高纯氢氧化锌浆料或者高纯碳酸锌浆料，并用高纯氢氧化锌浆料或者高纯碳酸锌浆料调节硫酸锌溶液ph值，不仅实现了生产中锌的零排放，而且解决了直接浓缩硫酸锌溶液导致管道和设备易被腐蚀的问题，同时得到的高纯一水硫酸锌粉末质量满足hg/t2326-2015行业标准。

附图说明

图1为本发明提供的实施例1中制备的高纯一水硫酸锌粉末的扫描电镜图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种高纯一水硫酸锌的制备方法，该方法通过以下步骤实现：

步骤1，将硫酸锌溶液和ph值调节溶液加入反应釜进行反应，反应完成后压滤分离获得滤渣，采用硫酸锌溶液对滤渣进行浆化处理，制得含zn²⁺浆料，具体步骤如下：

步骤1.1，将硫酸锌溶液和ph值调节溶液加入反应釜进行反应，控制反应过程的ph值为9.0～9.5，反应30-60min，反应完成后进行压滤分离，获得含zn²⁺滤液和滤渣；

步骤1.2，采用纯水对所述步骤1.1得到的滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜进行搅拌、过滤，获得浆化液；

步骤1.3，检测所述步骤1.2获得的浆化液中na⁺的含量，当浆化液中na⁺含量≤0.1wt.％时，采用硫酸锌溶液对浆化液再次进行浆化处理，制得含zn²⁺浆料，当浆化液中na⁺含量＞0.1wt.％时，重复所述步骤1.2操作；

由于萃取线产出的硫酸锌溶液ph值为2.0-3.0，在制备过程中会消耗大的zn²⁺滤渣，一般约为30-50kg，因此在消耗含zn²⁺滤渣的同时会带入大量的钠离子，而最终的产品要求碱金属和碱土金属含量小于200ppm，根据实验得出，控制高纯滤渣钠含量小0.1％可以将钠的含量控制在50ppm以下，因此，选择浆化液中na⁺含量≤小于0.1wt.％；

其中，ph值调节溶液为液碱或者碳酸钠溶液中的一种，液碱浓度为5～10mol/l，碳酸钠溶液的质量分数为15％-30％，所述步骤1.2中的洗涤温度为40～50℃，洗涤时间为30-60min；

步骤2，将硫酸锌溶液加入反应釜，采用所述步骤1制得的含zn²⁺浆料回调硫酸锌溶液的ph值，对ph值回调后的溶液过滤分离获得硫酸锌滤液，具体步骤如下：

步骤2.1，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度为40-60℃，加入所述步骤1制得的含zn²⁺浆料回调硫酸锌溶液的ph值；

步骤2.2，检测所述步骤2.1回调后硫酸锌溶液的ph值，当ph值＜4.0时，继续添加含zn²⁺浆料，直至ph值≥4.0时，停止添加含zn²⁺浆料，进行步骤2.3操作；

回调硫酸锌溶液的ph值时，若一次加入过量的步骤1制得的含zn²⁺浆料，容易增加过滤负荷，步骤2.2是为了防止加入步骤1制得的含zn²⁺浆料过量太多；

步骤2.3，对所述步骤2.1回调后的硫酸锌溶液进行搅拌，搅拌30-60min后检测硫酸锌溶液的ph值，当ph值＜5.5时，继续添加含zn²⁺浆料，直至ph值≥5.5时，反应30-60min，反应完成后对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣。

选取ph值回调至5.5时进行过滤分离操作，在一定程度上防止设备腐蚀的同时，能够保证一定的生产效率；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，当所述浓缩液的浓度为59-62°bé时，反应完成制得浓缩料，其中，在浓缩和放料时浓缩釜的温度≥95℃；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为120～220℃，制得一水硫酸锌粉末。

同现有制备方法相比，本发明主要有以下技术优势：利用反萃过程中产生的硫酸锌溶液制备高纯氢氧化锌浆料或者高纯碳酸锌浆料，并用高纯氢氧化锌浆料或者高纯碳酸锌浆料调节硫酸锌溶液ph值，不仅实现了生产中锌的零排放，而且解决了直接浓缩硫酸锌溶液导致管道和设备易被腐蚀的问题，同时得到的高纯一水硫酸锌粉末质量满足hg/t2326-2015行业标准。

实施例1

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为10mol/l液碱，调节ph至9.0，使溶液中的zn²⁺沉淀为zn(oh)²，反应30min后过压滤机，获得氢氧化锌滤渣，采用纯水将氢氧化锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至50℃搅拌30min并过滤，重复两次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣中na⁺的含量，高纯滤渣中na⁺含量为0.08wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得氢氧化锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至50℃，加入所述步骤1制得的氢氧化锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为4.2，此时ph值大于4.0，停止添加氢氧化锌浆料，保温搅拌60min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为4.8，此时ph值小于5.5，继续泵入氢氧化锌浆料，直至ph值为5.8，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在98℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为59°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为180℃，制得一水硫酸锌粉末。

图1为本发明提供的实施例1中制备的高纯一水硫酸锌粉末的扫描电镜图，由图可以看出，本方法制备的高纯一水硫酸锌粉末的颗粒尺寸约15μm，并且颗粒晶型较好。

实施例2

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为8mol/l液碱，调节ph至9.5，使溶液中的zn²⁺沉淀为zn(oh)²，反应40min后过压滤机，获得氢氧化锌滤渣，采用纯水对氢氧化锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至40℃搅拌60min并过滤，重复两次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣中na⁺的含量，高纯滤渣中na⁺含量为0.06wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得氢氧化锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至40℃，加入所述步骤1制得的氢氧化锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为6.2，此时ph值大于4.0，停止添加氢氧化锌浆料，保温搅拌60min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.6，此时ph值大于5.5，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在95℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为59°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为210℃，制得一水硫酸锌粉末。

实施例3

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为5mol/l液碱，调节ph至9.3，使溶液中的zn²⁺沉淀为zn(oh)²，反应30min后过压滤机，获得氢氧化锌滤渣，采用纯水对氢氧化锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至45℃搅拌60min并过滤，重复两次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣中na⁺的含量，高纯滤渣中na⁺含量为0.09wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得氢氧化锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入反回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至45℃，加入所述步骤1制得的氢氧化锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.2，此时ph值大于4.0，停止添加氢氧化锌浆料，保温搅拌60min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为4.6，此时ph值小于5.5，继续泵入氢氧化锌浆料，直至ph值为6.0，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在97℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为59°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为150℃，制得一水硫酸锌粉末。

实施例4

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为8mol/l液碱，调节ph至9.5，使溶液中的zn²⁺沉淀为zn(oh)²，反应30min后过压滤机，获得氢氧化锌滤渣，采用纯水对氢氧化锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至40℃搅拌50min并过滤，重复两次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣中na⁺的含量，浆化液中na⁺含量为0.05wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得氢氧化锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至40℃，加入所述步骤1制得的氢氧化锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.8，此时ph值大于4.0，停止添加氢氧化锌浆料，保温搅拌60min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.5，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在99℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为59°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为180℃，制得一水硫酸锌粉末。

实施例5

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为30％碳酸钠溶液，调节ph至9.0，使溶液中的zn²⁺沉淀为znco3，反应50min后过压滤机，获得碳酸锌滤渣，采用纯水对碳酸锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至50℃搅拌50min并过滤，重复两次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣中na⁺的含量，高纯滤渣中na⁺含量为0.08wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得碳酸锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至50℃，加入所述步骤1制得的碳酸锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为4.5，此时ph值大于4.0，停止添加碳酸锌浆料，保温搅拌50min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.3，此时ph值小于5.5，继续泵入碳酸锌浆料，直至ph值为5.8，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在99℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为59°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为180℃，制得一水硫酸锌粉末。

实施例6

步骤1，将硫酸锌溶液和ph调节溶液加入反应釜进行反应，ph调节溶液为15％碳酸钠溶液，调节ph至9.5，使溶液中的zn²⁺沉淀为znco3，反应40min后过压滤机，获得碳酸锌滤渣，采用纯水对碳酸锌滤渣进行浆化处理，并且泵入洗涤釜，加纯水补满洗涤釜后，升温至45℃搅拌60min并过滤，重复三次洗涤的操作后，获得高纯滤渣，检测滤渣液中na⁺的含量，高纯滤渣中na⁺含量为0.05wt.％，采用硫酸锌溶液对高纯滤渣再次浆化处理，获得碳酸锌浆料；

步骤2，将硫酸锌溶液加入回调釜，开启蒸汽阀，调节反应温度至50℃，加入所述步骤1制得的碳酸锌浆料回调硫酸锌溶液的ph值，检测回调后硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.0，此时ph值大于4.0，停止添加碳酸锌浆料，保温搅拌60min后，再次检测硫酸锌溶液的ph值，测得ph值为5.8，此时ph值大于5.5，对硫酸锌溶液进行过滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，滤渣返回步骤1的反应釜中；

步骤3，将所述步骤2获得的硫酸锌滤液加入浓缩釜进行蒸发浓缩，浓缩温度保持在98℃，对硫酸锌滤液进行搅拌，搅拌的同时继续添加硫酸锌滤液，直至浓缩液的浓度达到50°bé时停止加入硫酸锌滤液，继续蒸发浓缩，当浓缩液的浓度为62°bé时，开始放料，进行下一步操作；

步骤4，将所述步骤3制得的浓缩料送入离心机进行离心分离，分离得到的液体返回浓缩釜，分离得到的固体进行闪蒸过筛处理，闪蒸温度为180℃，制得一水硫酸锌粉末。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。