一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法技术

本公开涉及一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，包括：浸提步骤、任选的净化步骤、脱碳步骤、锌酸钡合成步骤、任选的漂洗步骤、煅烧步骤、钡锌分离步骤。本公开的方法将湿法浸出与合成工艺结合，实现超低品位锌矿的经济环保利用，适用范围广，无需蒸氨，简便易行，大大降低了工艺的能耗，还避免了蒸氨导致的水处理压力、高温高压安全隐患和设备腐蚀等多方面的问题，解决了氨循环工艺中因蒸汽带入富余水量影响工艺水平衡而面临的环保问题，解决了工艺回收率及精品品位问题，污染小，辅助物料可循环，首次实现了锌氨环境下的锌酸钡合成，并经由锌酸钡生产出纳米氧化锌产品。

【技术实现步骤摘要】
一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法
本专利技术属于无机化工
，涉及低品位含锌原矿的资源化利用，特别涉及一种利用低品位氧化锌原矿生产纳米氧化锌的方法。
技术介绍
我国锌的生产与消耗均居全球首位，国内锌资源不能满足生产，每年需进口大量的锌原料。我国是一个氧化锌资源比较丰富的国家，我国氧化锌矿中锌金属储量约为2800万吨，约占世界氧化锌矿中锌金属储量的27.7％。我国氧化锌矿总体上锌品位低，平均品位不足5％，目前尚不能经济利用的呆矿、贫矿储量占了绝大部分，其中现堆存含氧化锌3％～5％的采矿尾矿及选矿尾矿上亿吨。因此，高效开发利用低品位氧化锌矿资源，对于缓解国内锌原料供给不足的问题具有重要的战略意义。低品位氧化锌矿利用的主要工艺包括：火法生产次氧化锌，由于该工艺的高能耗与高污染，为国家产业政策所限制。浮选是目前处理氧化锌矿的主要工艺，但就氧化锌浮选工艺而言，国外氧化锌矿选别指标为：锌品位36％～40％，回收率60％～70％，最高达78％；我国氧化锌矿选别指标为：锌品位35％～38％，回收率平均为68％，最高达73％。因此选矿回收率低，精矿品位低等问题是国内外氧化锌矿选矿存在的共性问题，同时浮选氧化锌需要加入大量硫化钠进行硫化处理，硫化包裹后的锌需要经火法或加压氧化二次处理后才能直接作为生产金属锌或生产氧化锌的原料。就锌矿的湿法提取而言，现有技术中主要有硫酸浸出法、氯化钙法、氯化铵法等。硫酸浸出法选择性低，会将矿石中的可溶硅大量浸出，生成的胶态硅难以过滤，且酸浸法生成大量硫酸盐渣，造成极大的环保处理压力；硫酸浸出也无法有效地对矿石中的硅酸锌、铁酸锌等成分进行处理。氯化钙法无法有效处理原矿中硅酸锌、铁酸锌等成分的浸出，且浸出率不理想，需要高温浸出，综合经济效益不佳。而在氯化铵法中，对原矿进行浸出后，从浸出液中回收锌成分的过程非常困难，不适于工业应用。因此，现有的工艺对低品位含锌原矿的利用尚不能令人满意。
技术实现思路
专利技术要解决的问题目前低品位氧化锌矿利用的工艺存在耗能高、选矿回收率低、造成严重环境污染、经济价值低等问题。本专利技术通过对氧化锌矿处理工艺的改进，解决氧化锌矿利用中存在的上述问题。用于解决问题的方案为解决现有技术存在的问题，本公开提供一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，包括以下步骤：浸提步骤：将磨细后的含锌原矿与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱碳步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钡合成步骤：向所述第一滤液加入活性剂，再加入氢氧化钡和/或氧化钡，搅拌，然后过滤，得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钡锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到纳米氧化锌产品。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，所述浸提剂中的总氨的质量浓度为5％～15％，所述浸提剂中的有效碳酸根的摩尔浓度为：C浸提剂碳酸根＝(n原矿总锌-n原矿碳酸锌)×a/V浸提剂其中，C浸提剂碳酸根为所述浸提剂中的有效碳酸根的摩尔浓度，n原矿总锌为所述含锌原矿中的锌元素的物质的量，n原矿碳酸锌为所述含锌原矿中的碳酸锌的物质的量，V浸提剂为所述浸提剂的体积，a的取值范围为100％～600％，优选150％～250％。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，在所述浸提步骤得到的所述浸出液中，锌氨络离子的浓度(以锌元素的质量计)为10～25g/L。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，在所述脱碳步骤中加入的氧化钙和/或氢氧化钙的物质的量为所述浸出液中的有效碳酸根的物质的量的100％至130％，优选100％至110％。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，在所述锌酸钡合成步骤中，向所述第一滤液中加入氢氧化钡和/或氧化钡的物质的量与第一滤液中锌氨络离子的物质的量之比为1～1.2:2，优选1～1.1:2。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，向所述锌酸钡合成步骤得到的所述第二滤液通入二氧化碳，将通入了二氧化碳的第二滤液作为浸提剂，循环用于含锌原矿的浸提。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，所述锌酸钡合成步骤的反应温度为15～90℃，优选15～25℃。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，所述锌酸钡合成步骤的搅拌反应时间为15～30分钟。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，在所述钡锌分离步骤中，向所述第三滤液通入二氧化碳，得到碳酸钡沉淀。在本公开进一步的实施方案提供的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法中，所述活性剂为选自六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠的一种或多种。专利技术的效果本公开实现了以下一方面或多方面的有利技术效果：1)将湿法浸出与合成工艺结合，实现超低品位锌矿的经济环保利用。2)本公开的方法适用范围广，氨-碳铵浸出体系可以有效地对多种形式的含锌原矿进行提取和利用。3)打破传统氨-碳铵法锌络合浸提工艺通过加热蒸发氨而破坏络合环境实现锌离子结晶分离的固有方法，本申请创造性地向碳铵-锌氨络合物体系中加入氧化钡或氢氧化钡，使锌氨络离子-锌离子-锌酸钡的平衡发生移动，在不破坏溶液氨环境的前提下通过平衡移动原理实现锌元素的选择性结晶分离，避免现有加热蒸氨法破坏氨环境导致杂质大量共沉淀的现象。本公开的工艺无需蒸氨，简便易行，大大降低了工艺的能耗，还避免了蒸氨导致的水处理压力、高温高压安全隐患和设备腐蚀等多方面的问题。4)通过碳酸根的循环实现锌的浸出及分离，解决氨循环工艺中因蒸汽带入富余水量影响工艺水平衡而面临的环保问题。5)相对于氧化锌浮选工艺，本公开的方法解决了工艺回收率及精品品位问题，所得的产物可直接作为产品，也可作为工业原料。6)本公开的方法污染小，辅助物料可循环，解决了现有的氧化锌处理工艺辅助原料带来的环境污染的问题。7)本公开首次实现了锌氨环境下的锌酸钡合成，并经由锌酸钡生产出纳米氧化锌产品；从锌氨络离子合成锌酸钡的反应选择性高，简单快速。具体实施方式以下将详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、试剂和设备未作详细描述，但本领域技术人员可以根据本领域的一般知识实现本公开的技术方案。本公开的方法的适用范围没有特别限定，可广泛适用于各种含锌原矿的利用。在以低品位氧化锌原矿为生产原料时，本文公开的方法的优点特别突出。例如，低品位含锌原矿可以是含锌量在3％～15％的含锌原矿；特别地，在本公开之前，含锌量在3％～6％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，所述利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法包括以下步骤：浸提步骤：将磨细后的含锌原矿与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱碳步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钡合成步骤：向所述第一滤液加入活性剂，再加入氢氧化钡和/或氧化钡，搅拌，然后过滤，得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钡锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到纳米氧化锌产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，所述利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法包括以下步骤：浸提步骤：将磨细后的含锌原矿与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱碳步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钡合成步骤：向所述第一滤液加入活性剂，再加入氢氧化钡和/或氧化钡，搅拌，然后过滤，得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钡锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到纳米氧化锌产品。2.根据权利要求1所述的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，所述浸提剂中的总氨的质量浓度为5％～15％，所述浸提剂中的有效碳酸根的摩尔浓度为：C浸提剂碳酸根＝(n原矿总锌-n原矿碳酸锌)×a/V浸提剂其中，C浸提剂碳酸根为所述浸提剂中的有效碳酸根的摩尔浓度，n原矿总锌为所述含锌原矿中的锌元素的物质的量，n原矿碳酸锌为所述含锌原矿中的碳酸锌的物质的量，V浸提剂为所述浸提剂的体积，a的取值范围为100％～600％，优选150％～250％。3.根据权利要求1或2所述的利用含锌原矿生产纳米氧化锌的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳辉伟，李世川，龙忠祥，蒋涛，刘权锋，
申请(专利权)人：重庆东群科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50