一种高纯无水氯化锌的制造方法技术

本发明专利技术涉及金属化合物的制造，公开了一种高纯无水氯化锌的制造方法，包括：１．在反应池中加入４＃锌，熔化成液体；２．加入液体四氯化硅进行还原；３．加入盐酸反应过量的锌；４．通入氮气或氩气，升温蒸发，除去盐酸；后升温到氯化锌沸点，获得高纯无水氯化锌蒸气；５．将高纯无水的氯化锌蒸气导入收集器自然冷却，获得无水氯化锌粉末。本发明专利技术解决了硫化锌制造成本高，以及四氯化硅有毒物的利用问题，取得了成本低、产品质量高，并利用有毒废物，有利于环境保护等有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属化合物的制造方法，尤其是。
技术介绍
氯化锌是无机盐工业的重要产品之一，它应用范围极广。用量最大的如干电池 (锌锰电池)的“电糊材料”，电镀等，以及焊药、木材防腐剂、媒染剂、有机合成工业的脱水 剂和缩合剂、石油净化剂及活性炭的活化剂等等。氯化锌的工业制造工艺并不复杂，目前，国内外公知的制造方法一般都是采用化 合、净化、过滤、蒸发干燥、粉碎、包装来完成，一般都是利用氧化锌或锌渣或废锌液与盐酸 反应来作为原料。这些传统的方法已经很成功。但是对工业制造成本来说，这种方法制造 的高纯无水氯化锌的成本已经没有降低的空间。针对目前国内大量的多晶硅制造厂家由于 技术不过关，导致排放数量巨大的有毒副产物四氯化硅的现状，本专利技术采用锌还原四氯化 硅的技术来制造高品位高纯无水氯化锌的工艺技术方案，同时解决数量巨大的有毒副产物 四氯化硅的利用问题。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资 料。
技术实现思路
为了解决现有技术硫化锌工艺复杂、制造成本高，以及四氯化硅有毒物的利用问 题，本专利技术的目的在于提供。利用本专利技术，不但达到低成本 制造无水氯化锌的要求，而且能利用多晶硅制造厂家排放的数量巨大的有毒副产物四氯化 硅，有利于保护自然环境。为了达到上述专利技术目的，本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种 ，包括如下步骤步骤一，在反应池中加入锌含量> 99. 5%的原材料4#锌，将其熔化成液体；步骤二，打开四氯化硅液体储罐的阀门，将液体四氯化硅加入反应池中，使其与液 体锌进行反应，进行还原；步骤三，加入盐酸，充分反应过量的锌；步骤四，蒸发，通入纯度大于98%的氮气或氩气，升温进行蒸发，除去盐酸；并保 温，直到排除的气体不再显酸性后迅速升温到氯化锌沸点，并停止供应氮气或氩气，获得高 纯无水氯化锌蒸气；步骤五，包装，将导入收集器的管道阀门打开，将高纯无水的氯化锌蒸气导入收集 器里，收集完毕后关闭收集器的管道阀门，停止对反应池加热；氯化锌气体经收集器全封闭 保存，通过自然冷却收集器，即获得纯度大于98%的无水氯化锌粉末。上述步骤一至步骤五中反应池的加热和调温采用电阻丝加热的方式。步骤一中， 锌的熔化温度范围选择为420 600°C。步骤二，液体锌与四氯化硅还原过程中，反应池的温度范围选择为420 600°C。步骤四中，加入痰气或氩气后，升温到550 600°C，进行蒸 发，除去盐酸；然后升温到氯化锌沸点，温度范围选择为750 900°C。上述步骤二中，液体四氯化硅的纯度彡97% ；锌的用量Zn与SiCl4的摩尔比为 2 1 4 1。上述步骤三中，HCl与反应池里剩余Zn的摩尔比为2 1 3 1。本专利技术，由于采取上述的技术方案，工艺流程明 显比传统工艺流程大大缩短，而且原料来源便宜而广泛；目前中国多晶硅制造厂排放的数 量巨大的有毒副产物四氯化硅是急需处理的，本专利技术利用这一有毒废物，不存在成本问题， 可以连续制造，同时解决了四氯化硅的环境污染问题。由于原材料的成本只有锌和用量很 少的盐酸和用量很少的氮气或氩气，因此降低了制造成本。由于加热及温度的调节采用电 阻丝的方式进行，既经济又可靠；此外，短暂使用的氮气或氩气(纯度>98%)随时可调节 及关闭，经济性很好。 经过实验结果检测发现，按照本专利技术技术方案制造出的氯化锌完全能够满足电池 级纯度氯化锌的要求，并且满足了国际上无汞化电池用料的需求趋势。如果将此纯度大 于98%的氯化锌在本工艺之后继续提纯处理，还可获得更高纯度而成本低廉的超高纯氯化 锌。因此本专利技术取得了成本低、产品质量高，并利用有毒废物，有利于环境保护等有益效果， 值得在全国大面积推广应用。附图说明图1为传统制造氯化锌的工艺流程图；图2为本专利技术制造高纯无水氯化锌的工艺流程图。具体实施例方式图1为公知的传统制造氯化锌的工艺流程图；公知的制造方法一般都是利用氧化 锌或锌渣或废锌液与盐酸反应来作为原料，包括如下的步骤盐酸和氧化锌在反应池中反 应沉淀后，加入氧化剂及氯化钡，分别进行一次提纯、二次提纯，再进行过滤、蒸发、粉碎等 工序后完成产品制备，进行包装出厂。如图1所示，传统的制造方法由于工艺复杂而导致成 本过高。本专利技术的目的在于解决上述硫化锌工艺复杂、制造成本高的问题，并且利用成本 低廉的有毒副产物四氯化硅取代氧化剂及氯化钡参与反应，有利于保护环境。图2为本专利技术制造高纯无水氯化锌的工艺流程图，如图2的实施例所示，该方法包 括如下的步骤步骤一，在反应池中加入原材料4#锌(符合国家标准，锌含量> 99.5%),将其熔 化成液体；锌的熔化温度范围选择420 600°C，优选温度范围450 500°C ；步骤二，打开装满四氯化硅的液体储罐的阀门，放出纯度彡97%的液体四氯化硅， 加入反应池中，使其与液体锌进行反应，进行还原；反应池里的温度范围选择420 600°C， 优选温度范围450 500°C。锌的用量稍微过量，Zn与SiCl4的摩尔比为2 1 4 1， 这里优选2. 5 1 3 1。参与反应的四氯化硅纯度彡97%。步骤三，加入少量盐酸，充分反应过量的锌；HCl与反应池里剩余Zn的摩尔比为 2 1 3 1，优选 2. 5 1 3 1。步骤四，蒸发，通入纯度大于98%的氮气或氩气；升温到550 600°C，进行蒸发， 除去盐酸；保温，直到排除的气体不再显酸性后迅速升温到氯化锌沸点(732°C以上)，温度 范围为750 900°C，优选最佳温度范围为800 850°C，并停止供应氮气或氩气，获得高 纯无水氯化锌蒸气；步骤五，包装，将导入收集器的管道阀门打开，将高纯无水的氯化锌蒸气导入收集 器里，收集完毕后关闭收集器的管道阀门，停止对反应池加热。氯化锌气体经过全封闭保 存，通过自然冷却收集器，即获得纯度大于98%的无水氯化锌粉末。上述步骤一至步骤五中反应池的加热和调温采用电阻丝加热的方式。本专利技术的原理依据为2Zn(液体)+SiCl4(气体)一Si (固体)+2ZnC12 (液体) (419°C 732°C )，采用外买的国家标准4#锌(锌含量彡99. 5% )作为还原剂，将4#锌熔 化成液体后流进反应池里，充分反应后再加入少量的盐酸，这时使得盐酸稍微过量，以便锌 被充分利用。根据反应式Zn+2HC1 —H2丨+ZnC12的原理，等到过量锌被充分反应后，反应 池里通入纯度大于98%的氮气或氩气，并将反应池的温度升高到550 600°C，在氮气或氩 气环境下保持这个温度直到排除的气体不再显酸性为止，即完全除去H20、HC1及其他低沸 点氯化物。这时再将反应池的温度迅速升高到800 850°C，并停止供应氮气或氩气。当反 应池里的液体氯化锌全部气化完毕并收集后，停止对反应池加热，使所有装置处于空气冷 却状态，反应后的杂质(主要是硅粉及少量的高沸点氯化物)就留在反应池里，这些含有高 沸点氯化物的硅粉经过处理后也可作为工业原料使用。经过对图1和图2比较，可以发现，本专利技术的工艺流程明显比传统工艺流程大大缩 短，而且原料来源便宜而广泛；由于采用国家标准4#锌(锌含量>99. 5%)作为原料，既 节省成本又能满足制备高纯材料采用一定纯度的原材料的要求，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯无水氯化锌的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，在反应池中加入锌含量≥９９．５％的原材料４＃锌，将其熔化成液体；步骤二，打开四氯化硅液体储罐的阀门，将液体四氯化硅加入反应池中，使其与液体锌进行反应，进行还原；步骤三，加入盐酸，充分反应过量的锌；步骤四，蒸发，通入纯度大于９８％的氮气或氩气，升温进行蒸发，除去盐酸；并保温，直到排除的气体不再显酸性后迅速升温到氯化锌沸点，并停止供应氮气或氩气，获得高纯无水氯化锌蒸气；步骤五，包装，将导入收集器的管道阀门打开，将高纯无水的氯化锌蒸气导入收集器里，收集完毕后关闭收集器的管道阀门，停止对反应池加热；氯化锌气体经收集器全封闭保存，通过自然冷却收集器，即获得纯度大于９８％的无水氯化锌粉末。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文正，李红波，张滢清，毛文军，刘清波，刘淑萍，曹忠，陈鸣波，周鸿军，
申请(专利权)人：内蒙古神舟硅业有限责任公司，上海太阳能工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]