专利名称：一种高纯度氧化锌的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯度氧化锌的生产方法，特别是将火法和湿法制造氧化锌的方法有机地结合在一起生产一种高纯度氧化锌的方法。
在现有技术中，氧化锌的生产方法有火法和湿法两种，火法就是选用高纯度的金属锌作原料，在高温下，使金属锌熔融、气化，使锌蒸气与空气中的氧气反应，生成的氧化锌进入集粉袋捕集，该方法虽然生产工艺简单，但需高温加热，耗费大量热能，高纯度锌锭的价格昂贵，生产成本很高，工人操作时，劳动强度大，易发生锌蒸气中毒。湿法是将锌盐的水溶液和碱反应生成无定形的Zn(OH)2沉淀，再加过量的碱，在强碱性条件下使Zn(OH)2溶解，然后用加酸或稀释的方法，准确控制PH，在一定温度下保持长时间静止，使其生成氧化锌。日本公开特许公报昭57-149827、昭60-171222，公开了用锌盐水溶液和过量NaOH的水溶液反应，控制PH等于12.5，在强碱性条件下，使生成的Zn(OH)2溶解，然后用酸中和，控制PH等于8-12.5，直接生成氧化锌的方法。美国专利USP-3453072中公开了一种用锌盐的水溶液和过量氨水反应生成锌铵络离子，然后，加热锌铵络离子溶液，生成80%的ZnO沉淀和20%Zn(OH)2沉淀的混和物的方法。这些方法存在着反应原料纯度要求高，价格昂贵，原料浪费，反应条件要求高，要严格控制PH和反应温度，反应时间长，产物氧化锌纯度低等缺点。而且湿法生产仅停留在实验室阶段，因原料价格等问题无法实现工业化生产。
本发明克服了上述已有技术的缺点，把火法和湿法生产氧化锌的方法有机地结合在一起，用粗氧化锌为原料和无机酸反应生成锌盐，经过除杂提纯的锌盐溶液和氨水或液氨反应，生成氢氧化锌沉淀，将氢氧化锌滤饼置于900～1000℃高温下焙烧，生成高纯氧化锌，氧化锌含量达到99.9%以上，超过中国国家标准规定的氧化锌(间接法)的一级品标准(氧化锌含量99.7%)。提供了一种原料价格低廉，原料来源广泛，生产过程简单、产品质量高的高纯度氧化锌的生产方法。
本发明是这样实现的，用锌矿和碳粉在转炉中加热还原生成的粗氧化锌为原料，和无机酸的水溶液在锌盐合成器中搅拌反应，生成锌盐溶液，上述无机酸为H2SO4、HNO3、HCl，上述锌盐为ZnSO4、Zn(NO3)2、Zn(Cl)2。锌盐溶液在提纯精制器中，加锌粉，除去镍等杂质，再加锌粉除去铬等杂质，上述二步反应包括除去铜、锰等杂质。然后加入氧化剂除去铁等杂质。锌盐提纯精制器可由1～3个串联组成。经提纯的锌盐溶液和工业氨水、氢氧化铵、液氨中的一种溶液在氢氧化锌合成器中反应，不断搅拌，PH控制在6.5～7.8，最好控制在6.9～7.5，反应温度为30～90℃，较好为30～50℃，锌盐溶液的Zn2+离子浓度为70克～150克/升，氨水浓度为18～25%(重量百分比)，生成白色Zn(OH)2沉淀，该沉淀经压滤机压滤，得到白色氢氧化锌滤饼，氢氧化锌滤饼置于焙烧迴转炉中，在900～1000℃高温下焙烧，经迴转冷却器冷却即得到高纯度白色氧化锌成品。
以硫酸锌为例，主要反应方程式如下
本发明制得的高纯度氧化锌的氧化锌含量大于99.9%，超过中国家标准中规定的氧化锌(间接法)的一级品标准(氧化锌含量≥99.7%)。
本发明把火法和湿法制造氧化锌的方法有机地结合在一起，把湿法制造氧化锌的方法从实验室推向工业化生产阶段，克服了湿法工艺中对原料纯度要求高，价格昂贵，原料浪费，反应条件要求高，反应时间长，产物氧化锌质量差等缺点。也克服了火法生产中用高纯锌锭作原料，原料来源紧、价格昂贵，耗费大量热能，劳动条件差，易发生锌蒸气中毒等缺点。用价格低廉的粗氧化锌作原料(每吨1800元)代替火法工艺中价格昂贵的锌锭(每吨5400元)，粗氧化锌价格是锌锭价格的三分之一，大大降低了生产成本。本发明无锌蒸气公害，避免了操作工人锌蒸气接触性中毒，改善了生产条件，生成的Zn(OH)2滤饼经900～1000℃高温焙烧生成高纯度的氧化锌，提高了氧化锌成品的质量，加快了生成氧化锌的速度，提高了生产效率。
本发明的生产工艺见附图
，其各个装置的名称说明如下锌盐合成器1，沉淀槽2，锌盐精制器3、4，离心泵5、7、12，氢氧化锌合成器6，压滤机8，铵盐溶液槽9，焙烧迴转炉10，迴转冷却器11。
下面是本发明的几个实施例实例1将1500毫升Zn2+浓度为110克/升的硫酸锌溶液倒入3000毫升烧杯中，在不断搅拌下，逐渐加入浓度为174克/升的氢氧化铵溶液，加入量为理论加入量的100%，在30℃温度下，保持PH等于6.9～7.08，生成白色氢氧化锌沉淀，经过滤、漂洗、烘干后在马弗炉中焙烧，焙烧温度控制在900～1000℃得到纯度为99.86%的高纯氧化锌。
实例2将5m3Zn2+浓度为71.06克/升的硫酸锌溶液加入10m3的反应锅中，在不断搅拌下，逐渐加入浓度为184克/升的氢氧化铵溶液，加入量为理论加入量的100%，在50℃温度下，保持PH等于6.9～7.02，生成白色氢氧化锌沉淀，经过滤、漂洗、烘干，在高温电炉中焙烧，控制温度在900～1000℃，得到纯度为99.93%的高纯氧化锌。
实例3将5m3Zn2+浓度为114.71克/升的硫酸锌溶液加入10m3反应锅中，在不断搅拌下，逐渐加入浓度为184克/升的氢氧化铵溶液，加入量为理论量的100%，在50℃温度下，保持PH等于6.9～7.42，生成白色氢氧化锌沉淀，经过滤、漂洗、烘干，在高温电炉中焙烧，控制温度在900～1000℃，得到纯度为99.95%的高纯氧化锌。
实例4将1500毫升Zn2+浓度为135克/升的硝酸锌溶液加入3000毫升烧杯中，在不断搅拌下，逐渐加入浓度为184克/升的氢氧化铵溶液，加入量为理论量的100%，在30℃温度下，保持PH6.9～7.42，生成白色氢氧化锌沉淀，经过滤、漂洗、烘干后在马弗炉中焙烧，焙烧温度控制在900～1000℃，得到纯度为99.87%的高纯氧化锌。
实例5将1500毫升Zn2+浓度为146克/升的氯化锌溶液加入3000毫升烧杯中，在不断搅拌下，逐渐加入浓度为184克/升的氢氧化铵溶液，加入量为理论加入量的100%，在30℃温度下，保持PH7～7.31，生成白色氢氧化锌沉淀，经过滤、漂洗、烘干后在马弗炉中焙烧，焙烧温度控制在900～1000℃得到纯度为99.90%的高纯氧化锌。
权利要求
1.一种高纯度氧化锌的生产方法，用锌矿和碳粉在转炉中加热还原生成的粗氧化锌作原料，其特征在于用粗氧化锌和无机酸水溶液反应，生成锌盐溶液，锌盐溶液经过锌盐精制器提纯后，和工业氨水、氢氧化铵、液氨中的一种溶液在氢氧化锌合成器中反应，PH控制在6.5～7.8之间，生成白色氢氧化锌沉淀，经压滤机压滤得白色氢氧化锌滤饼，滤饼置于焙烧迴转炉中，在900～1000℃的高温下焙烧，生成高纯度的白色氧化锌成品。
2.如权利要求1所述的一种高纯度氧化锌的生产方法其特征在于所述无机酸为H2SO4、HNO3、HCl，锌盐为ZnSO4、Zn(NO3)2、ZnCl2。
3.如权利要求1所述的一种高纯度氧化锌的生产方法其特征在于氢氧化锌合成反应中，最好控制PH等于6.9～7.5之间。
4.如权利要求1所述的一种高纯度氧化锌的生产方法其特征在于氢氧化锌合成反应中，锌盐溶液的Zn2+离子浓度为70克～150克/升，氨水浓度为18～25%(重量百分比)，反应温度为30～90℃，最好为30～50℃。
5.如权利要求1所述的一种高纯度氧化锌的生产方法其特征在于在锌盐提纯精制器中用加锌粉的方法除去镍、铬、铜等杂质，用加氧化剂的方法除去铁杂质，锌盐提纯精制器可由1～3个串联组成。
全文摘要
一种高纯度氧化锌的生产方法，将火法和湿法制造氧化锌的方法有机地结合在一起，克服了火法生产中原料价格昂贵、耗能高的缺点和湿法生产中原料纯度要求高、反应速度慢等缺点。采用粗氧化锌为原料，和无机酸反应生成锌盐，再和氨水或液氨反应，控制溶液pH6.5-7.8，生成氢氧化锌沉淀，经900-1000℃高温焙烧，生成高纯度的氧化锌。氧化锌纯度达99.9％以上。
文档编号C01G9/02GK1040013SQ88105558
公开日1990年2月28日 申请日期1988年8月4日 优先权日1988年8月4日
发明者季佐民, 高景璋, 孙丽君 申请人:上海京华化工厂