碳锌生产

锌灰制备活性氧化锌工艺
陈慧君1，姚伟伟2 (1. 河北石家庄桥东污水处理厂,河北石家庄050026;2.华北制药厂，河北石家庄050011)
[摘要]以炼锌厂废锌灰为原料，经硫酸浸取，考察了不同工艺条件对锌的浸出率的影响。

实验结果表明：锌灰在50 ℃下浸取，pH值为1.5时，可使锌灰中锌的溶出率达92.9%。

碱式碳酸锌最佳水解温度为40 ℃，水解时间为2 h，pH值为7.5时，溶液中锌含量为10 g/L，得到96%以上的水解率。

[关键词]锌灰；酸浸；活性氧化锌
[中图分类号] TQ 123.4 [文献标识码]
B [文章编号] 1003-5095(2008）10-0051-02
活性氧化锌是橡胶、搪瓷、电缆、医药及化学工业的重要原料，广泛用于工业的硫化活性剂、补强剂和着色剂、塑料工业的光稳定剂等[1，2]，在油墨、印染等行业中也有重要用途。

随着工业生产的发展其需求量逐年增长。

近年来氧化锌及活性氧化锌的生产工艺研究多集中于湿法工艺方面。

原料来源有锌矿粉、次质氧化锌、镀锌废渣、氢氧化锌废渣、锌灰等；浸取方法有酸浸、氨浸、氯化铵溶液以及溶剂萃取等。

以酸浸取为主要方法的湿法工艺，由于浸出液中可溶性杂质特别是铁的存在会影响产品的质量，因而除铁工艺过程是生产中一个重要的环节[2-4]。

我们采用锌灰为原料，将锌灰用酸浸取经除铁等杂质后，所得精制溶液用碳铵中和并使之水解生成碱式碳酸锌沉淀，再经过滤、水洗、烘干、煅烧得到活性氧化锌。

1 实验部分
1.1 仪器和主要原料
722型分光光度计(上海第三分析仪器厂)；电动搅拌器(上海标本模型厂)；真空泵；烘箱；高温炉（天津高温炉厂）。

锌灰(取自炼锌厂)；硫酸（93%）；碳铵等。

1.2 实验
1.2.1 锌灰的分析(表1)
表1
元素Zn Fe Pb Mn Cd Al
含量（w）/% 68.5 1.04 0.62 1.01 0.45 3.78 1.2.2 实验方法
浸出、净化、沉淀等操作在2 L玻璃烧杯中进行，机械搅拌，自动控温，高含量锌用EDTA容量法测定，低含量元素用分光光度法测定。

1.2. 3 实验流程
图1 活性氧化锌生产新工艺流程
2 结果与讨论
2.1 酸浸工艺条件的影响
酸浸是制取活性氧化锌的重要步骤,在浸出时间为3 h，固液比为1∶4的条件下，考察了温度和pH值对锌浸出率的影响。

2.1.1 温度对锌浸出率的影响（表2）
表2 温度对锌浸出率的影响
温度/℃30 35 40 45 50 55 60 65 70
浸出率/% 67.5 73.8 85.0 87.2 92.8 90.5 89.7 86.2 83.7 由表2可以看出，当温度在30～50 ℃时，锌的浸出率随着温度的升高而提高，当温度高于50 ℃时，锌的浸出率随着温度的升高而下降。

这可能是在较高温度下，锌灰中某些杂质离子对锌的浸出产生抑制作用。

2.1.2 pH值对锌浸出率的影响。

当温度在50 ℃时，我们考察了pH值对锌浸出率的影响，如表3。

表3 pH值对锌浸出率的影响
pH值 1.0 1.5 2.0 2.5 3 4
浸出率/% 92.6 92.8 90.1 87.8 85.4 82.1
由表3可以看出，当温度在50 ℃时，降低pH值对锌的浸出率有利，我们控制溶液pH值为1.5。

2.2 除杂过程
2.2.1 净化除铁
由于浸出液中含有铁，逐渐加入双氧水将Fe2+氧化成Fe3+，在50 ℃下用Na2CO3调节溶液的pH值，pH=1.7时开始产生Fe（OH）3沉淀，pH=5.0时，停止反应。

经过滤、洗涤，得到无色滤液。

2.2.1 净化除重金属
将净化除铁后的无色滤液，加入少量的锌粉置换其他重金属杂质，过滤洗涤数次，得到净化的浸出液。

2.3 活性氧化锌制备
将除杂的浸出液，按配比加入适量的水，调节pH值，水浴恒温并搅拌，反应完成后，静置冷却，过滤洗涤。

碱式碳酸锌的水解过程主要受pH值和水解过程浓度的影响。

2.3.1 pH值的影响
控制水解温度为40 ℃，水解时间为2 h，溶液中锌含量为10 g/L，考察了pH值对水解率的影响，见表4。

表4 pH值对水解率的影响
pH 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0
水解率/% 82.0 88.7 89.7 96.9 96.3 96.1 95.8
由表4可知，当pH=7.5时，水解率最高。

2.3.2 水解过程锌浓度的影响
水解温度为40 ℃，水解时间为2 h，pH=7.5时，考察了锌
浓度对水解率的影响，见表5。

表5 锌浓度对水解率的影响
锌浓度/g·L-1 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20
水解率/% 97.2 97.1 96.9 93.1 91.8 87.5 86.8
由表5可知，最后确定溶液中锌含量为10 g/L。

根据以上实验，在水解温度为40 ℃，水解时间为2 h，pH 值为7.5时，溶液中锌含量为10 g/L，得到96%以上的水解率。

2.3.3 煅烧分解
碱式碳酸锌在105 ℃下烘干后，于760 ℃下煅烧分解得活性氧化锌。

产物氧化锌的技术指标测定结果见表6。

表6 活性氧化锌产品质量
项目ZnO 水分水溶盐灼烧CuO MnO PbO
标准(w)/%95～98 ≤0.7 ≤0.5 1～3 ≤0.001≤0.001≤0.001实测(w)/% 98.9 ≤0.2 ≤0.05≤0.3≤0.000 6≤0.000 5≤0.000 2由表5结果完全符合HG/72572-94标准要求。

3 结论
炼锌厂废锌灰中有含量较高的锌，是一种很有利用价值的固体废弃物。

锌灰的酸浸工艺过程中，综合各因素的影响及相互间关系，所采用的适宜条件：锌灰在50 ℃下浸取，pH值为1.5时，可使锌灰中锌的溶出率达92.9%。

碱式碳酸锌最佳水解温度为
40 ℃，水解时间为2 h，pH值为7.5时，溶液中锌含量为10 g/L，得到96%以上的水解率。