硫酸锌生产工艺分析

七水硫酸锌生产工艺分析

一、硫酸锌的性质

硫酸锌别名皓矾，英文名：Zinc sulfate ，CAS7733-20-0，化学式：ZnSO4，相对分子质量：161。

外观为无色斜方晶体、颗粒或粉末，无气味，味涩。熔点(℃)：100，相对密度(水=1)： 1.957，沸点(℃)：>500(分解)。

无色或白色结晶、颗粒或粉末，别名皓矾。无气味。味涩。在干燥空气中风化，280℃失去全部结晶水，500℃以上分解。1g溶于0.6ml水、2.5ml甘油，不溶于乙醇。水溶液对石蕊呈酸性，pH约4.5。含1分子结晶水的较不易结块。相对密度1.97。熔点100℃。纯硫酸锌在空气中久贮不变黄，置于干燥空气中失去水而成白色粉末。有多种水合物：在0-39℃范围内与水相平衡的稳定水合物为七水硫酸锌，39-60℃内为6水硫酸锌，60-100℃内则为一水硫酸锌。当加热到280℃时各种水合物完全失去结晶水，680℃时分解为硫酸氧锌，750℃以上进一步分解，最后在930℃左右分解为氧化锌和三氧化硫。ZnSO4·7H2O 与MSO4·7H2O（M = Mg, Fe, Mn, Co, Ni）在一定范围内形成混合晶体。与碱反应生成氢氧化锌沉淀，与钡盐反应生成硫酸钡沉淀。

硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料，也可用作印染媒染剂，木材和皮革的保存剂，也是生产粘胶纤维和维尼纶纤维的重要辅助原料。另外，在电镀和电解工业中也有应用，还可以用于制造电缆。

工业中冷却用水是最大用量水。在密闭式循环冷却系统中的冷却水对金属不能有腐蚀和结垢，因此要进行处理，这个过程就叫水质稳定，硫酸锌在此用作水质稳定剂。

二、生产原理

1、生产工艺原理方程式

主反应：

ZnO＋H2SO4→ZnSO4＋H2O

副反应：

CuO＋H2SO4→ZnSO4＋H2O

PbO＋H2SO4→PbSO4↓＋H2O

MnO＋H2SO4→MnSO4＋H2O

FeO＋H2SO4→FeSO4＋H2O

CaO＋H2SO4→CaSO4↓＋H2O

2、除杂原理

CuSO4＋Zn→ZnSO4＋Cu↓

PbSO4＋Zn→ZnSO4＋Pb↓

10FeSO4＋2KMnO4＋22H2O→10Fe(OH)3↓＋K2SO4＋2MnSO4＋7H2SO4 3MnSO4＋KMnO4＋7H2O→5MnO(OH)2↓＋K2SO4＋2H2SO4

三、工艺过程描述

1、酸浸反应

在衬瓷板的反应釜内加入结晶工段的母液（硫酸锌稀溶液），在搅拌下加入氧化锌（或者含锌矿、锌灰，含锌渣），调成浆状，然后加入硫酸，随着硫酸加入反应釜内温度会慢慢上升。反应终点体系的pH值控制在5.1左右，清液浓度为38波美度，温度控制在70-80℃，反应2小时后，体系pH值不能上升，如果上升要补加硫酸，否则锌的利用率太低，反应体系的pH值也不能太低，太低会加速设备腐蚀。

反应结束后用泥浆泵将反应液送去板框压滤机过滤，板框压滤机的滤饼要用pH值为3.9-4.2的酸性水洗涤，以提高新的利用率（即降低渣中的含锌量，要求渣中的含锌量低于2%）。

2、除杂质

滤液送去置换反应釜，并加热至80℃，加入锌粉置换出铜和铅等重金属杂质，然后将置换液压滤出去置换出铜和铅等重金属。

再将置换压滤也送至氧化反应器，保持温度在80℃以上，加入高锰酸钾并加热至溶液呈沸腾状态，将铁、锰和有机物氧化。然后用99%的氧化锌将物料pH值调整至5.1（中和过量的硫酸），反应2小时候压滤除去铁和锰。

3、结晶

将上述除杂后的压滤液送至浓缩釜，浓缩至49-52波美度，然后冷却结晶、离心得到七水硫酸锌，母液视情况可以返回除杂工段或酸浸工段。

四、工艺流程图

五、问题

⑴矿渣有氯化物怎么办？

⑵矿渣有硫化物怎么办？

⑶要脱除微量的砷怎么办？

⑷酸浸时酸的浓度过高会发生什么副反应？

参考资料：小化工生产技术指导，上海科学技术出版社1990年（P254)