本发明专利技术公开了一种利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，浸取时在每立方米氨水-碳铵液中加入0.3-0.5kg氟硅酸钠，然后在每立方米浸取剂中加入30-60kg熟石灰进行脱碳，并进行精制处理，本发明专利技术可获得纯度≥99.7%、粒径分布均匀（平均粒径为10-30nm），比表面积≥105m2/g、流动性和分散性均优的纳米氧化锌粉体；本发明专利技术的处理方法能耗低、效率高，具有较高的经济价值和社会价值；电解锌酸浸渣中有价和有害重金属都被浸出得到合理利用、而且经水洗干净；最后得到的终浸渣由作为高危废弃物的电解锌酸浸渣变为一般固废弃物，创造了良好的经济效益和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化锌的生产方法，特别涉及一种高纯纳米氧化锌的生产方法。
技术介绍
目前湿法炼锌主要采用焙烧-浸出-电解的生产工艺，排放的电解锌酸浸渣中锌含量按质量比计一般为6-9%，有的能达20%，对酸浸渣所做的物相分析与X衍射分析表明，浸出渣中锌主要以ZnFe2O4、硅酸锌形式存在，同时，硫的质量分数6-12%，其中硫酸根的质量分数为15-30%，各地矿钙、镁盐含量不同，同时还含有Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+、As3+等离子，其大致质量分数铜1%、铅O. 8%、铁4%、硅3%、砷O. 3%、银O. 003%、钙12%、镁3%。为了回收这些锌，目前的处理方法目前有火法和湿法两种，火法为回转窑挥发法(威尔兹法)和烟化炉挥发法，如公开号为CN101886180的中国专利申请。湿法有热酸浸出或高温加压浸出。火法处理工艺流程长，设备维修量大，投资高，工作环境较差，需要消耗大量的燃煤或 冶金焦煤，效益低，环境污染大。因此通常用热酸浸出或高压浸出，这些方法仍然存在缺点是①消耗大量的酸，②除铁的压力大，需消耗较多的试剂，③高温高压设备腐蚀严重，设备复杂投资较大；④运行成本高，经济效益差。⑤最后排出的渣是酸性渣，给环境带来新的污染，只好采取固化填埋，不但污染环境，而且也浪费资源。最理想的方法是进行锌的选择性浸出，使锌进入溶液中，锌得到有价值的回收利用。高纯氧化锌一般是指氧化锌的质量分数> 99. 7%的氧化锌产品，高纯度氧化锌是现代工业不可缺少的一种高科技原料，用途广泛，主要用于玻璃、饲料、陶瓷、染料、油漆、造纸、橡胶、农药、炼油、镀锌、特种钢材、合金、国防科技等数十种行业企业，无论是玻璃、造纸，还是橡胶、炼油等都对氧化锌需求量很大，并且纯度要求非常高。纳米氧化锌(ZnO)是一种粒径介于1-100 nm之间、面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。目前生产氧化锌的方法，主要有化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法以及水热合成法等。但是所采用的原料都是锌含量在50%以上的锌焙砂或纯锌盐(如硫酸锌、硝酸锌或醋酸锌)等。氨法是制备氧化锌的一种常用方法，目前氨法(氨-碳铵联合浸出法)生产氧化锌的一般步骤包括氨-碳铵为浸出液，对含锌物料进行浸取，锌氨络合液经净化、蒸氨结晶、干燥、煅烧制得氧化锌产品。这种传统的氨法制备氧化锌一直没有应用于电解锌酸浸渣的处理，主要原因在于 O电解锌酸浸渣中有大量硫酸钙包裹而使得其中的锌浸出困难，回收率低 2)电解锌酸浸渣中含有15-30%的硫酸根，大量的氨转化为硫酸铵，氨耗高。3)常规法将浸取后的锌氨络合液直接净化，最后一般用锌粉置换法除去重金属，由于溶液中存在大量的游离氨，杂质络合力强，容易产生回溶现象，影响净化效果，最终影响氧化锌产品的纯度 4)由于液体中存在大量的硫酸铵，在蒸氨过程中将析出部分硫酸锌铵复盐，最终影响氧化锌纯度。目前已公开的氨浸法生产纳米氧化锌技术，都是低温水解法如 中国专利申请号92103230. 7公布了一种针对传统氨络合法生产氧化锌的改进技术，将净化后的锌氨络合液加水稀释，使部分锌氨络合液水解，得到碱式碳酸锌(氢氧化锌与碳酸锌之比为2:1)，然后继续加热直至锌氨络合液分解完毕，经高温煅烧得到30-100nn的纳米氧化锌。该技术专利以下问题需要解决 水解后，未离解的锌氨络合液在加热分解过程中，新产生的碱式碳酸锌会在原有晶核表面继续生长，促使原水解的晶体长大，容易造成碱式碳酸锌结晶体粒径不均匀，使最终产品粒径不易控制。增加4-10倍的水量，降低了制取过程中的效率，增加能耗，增加后端水处理成本。中国专利申请号200610130477. 7公布了一种针对传统氨络合法生产氧化锌的改进技术，将锌氨络合液，连续与I :2-20的热水或热的母液混合，母液经加热保温后循环用于锌氨络合液的水解，制得10-50nn的纳米氧化锌。该技术专利以下问题需要解决 母液水解后氨不能完全分离出去，重复叠加达不到水解的效果，最终将是锌氨络合液与锌氨络合液的混合。以上两种专利实质上都是设法在低温下，利用水的大量稀释使溶液的PH值发生轻微改变而水解结晶获得部分纳米结晶体，实际上仅仅依靠PH值轻微的改变只能获得在锌浓度较高时情况下极少一部分水解(从氧化锌在氨水溶解度曲线图中可以查到)。其实高浓度的锌氨液析出的效率高、能耗低，低浓度的锌氨液析出的效率低、能耗高，人为加大水的比例量生产纳米氧化锌在技术上是可行的，但在经济效益方面未必可行。另外，目前氨浸法生产氧化锌，结晶体为碱式碳酸锌分解温度高(氢氧化锌分解初使温度约125°C，碳酸锌约300°C )，为得到高纯度产品，必须保证足够高的分解温度，一般控制温度500°C以上，才能使碱式碳酸锌分解完全。如申请号为200610130477. 7的中国专利申请，煅烧温度高达550°C。高温煅烧严重影响氧化锌的比表面积及其活性和分散性，继而影响到其应用领域。综上所述，对于电解锌酸浸渣的处理，如何在低含量锌的物料中有效浸出其中的锌，并得到高纯纳米级的氧化锌，同时需克服传统的火法和湿法的缺点，成为本行业亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术采用的技术方案是这样的一种利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产纳米氧化锌的方法，包括以下步骤 电解锌酸浸渣经浸取、净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧，浸取时用氨水-碳铵液作为浸取剂进行浸取；其中，NH3的摩尔浓度c(NH3)=5-6mol/L，C032_的摩尔浓度c(C032_)=0. 85-1. O mol/L，并在每立方米浸取剂中添加入O. 3-0. 5kg氟硅酸钠，浸取后得到浸取液； 浸取后，加热进行升温降氨脱碳，其方法为在每立方米浸取液中加入30-60kg熟石灰并搅拌，缓慢加热至90-98°C，直至c(C032_) ( O. 3mol/L，进行固液分离； 在净化除杂后，进行精制处理，方法为净化除杂处理后的液体中，加入表面活性剂，力口入量为每立方米净化除杂处理后的液体中加入20-50g表面活性剂。净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧步骤均采用目前普通氨法制备氧化锌的工艺参数。本专利技术首先将现有的氨法制备氧化锌的技术应用于对电解锌酸浸渣的处理，同时，在现有的氨法的工艺基础上，在浸取液中，加入适量的氟硅酸钠；并在氨浸步骤之后，增 加了在浸取液中加入熟石灰进行搅拌脱碳的步骤。由于电解锌酸浸渣中含有大量的硫酸钙(15-30%)，硫酸钙等超细微粒对浸出剂起隔离封闭作用，致使酸环境难以浸出，所以本专利技术采用氨法浸出，在氨-碳铵联合液作用下，硫酸钙转化为碳酸钙与氢氧化钙，在转换过程中，形成空隙从而加速浸出剂的渗透和溶出，但是氢氧化钙等超细微粒对浸出剂也起到一定的封闭作用，为了解决这个问题，本申请的专利技术人通过大量实验得出适量的氟硅酸纳能破除超细微粒对浸出物料的包裹作用，实现超细微粒分层上浮。脱碳降氨过程中还可以加入过硫酸铵作为氧化剂。增加脱碳降氨步骤，加入熟石灰一方面可以消除过多的游离氨，降低杂质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，包括以下步骤:电解锌酸浸渣经浸取、净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧，其特征在于：浸取时用氨水？碳铵液作为浸取剂进行浸取；其中，NH3的摩尔浓度c(NH3)=5？6mol/L，CO32？的摩尔浓度c(CO32？)=0.85？1.0？mol/L，并在每立方米浸取剂中添加入0.3？0.5kg氟硅酸钠，得到浸取液；浸取后，加热进行升温降氨脱碳，其方法为：在每立方米浸取液中加入30？60kg熟石灰并搅拌，缓慢加热至90？98℃，直至c(CO32？)≤0.3mol/L，进行固液分离；在净化除杂后，进行精制处理，方法为：净化除杂处理后的液体中，加入表面活性剂，加入量为每立方米净化除杂处理后的液体中加入20？50g表面活性剂。
【技术特征摘要】
1.一种利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，包括以下步骤 电解锌酸浸渣经浸取、净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧，其特征在于 浸取时用氨水-碳铵液作为浸取剂进行浸取；其中，NH3的摩尔浓度c(NH3)=5-6mol/L，C032_的摩尔浓度c(C032_)=0. 85-1. O mol/L，并在每立方米浸取剂中添加入O. 3-0. 5kg氟硅酸钠，得到浸取液； 浸取后，加热进行升温降氨脱碳，其方法为在每立方米浸取液中加入30-60kg熟石灰并搅拌，缓慢加热至90-98°C，直至c(C032_) ( O. 3mol/L，进行固液分离； 在净化除杂后，进行精制处理，方法为净化除杂处理后的液体中，加入表面活性剂，力口入量为每立方米净化除杂处理后的液体中加入20-50g表面活性剂。2.根据权利要求I所述利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，其特征在于每立方米氨水-碳铵液中还添加有O. 03-0. 05kg的表面活性剂。3.根据权利要求2所述利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，其特征在于在每立方米的氨水-碳铵液中还添加有O. 5-lkg的二氰二胺。4.根据权利要求I所述利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，其特征在于精制处理时，还在每立方米净化除杂处理后的液体中加入l_3kg磷酸铵。5.根据权利要求I所述利用电解锌酸浸渣氨法脱碳生产高纯纳米氧化锌的方法，其特征在于浸出方式同时米用湿法球磨浸出。6.根据权利要求I所述利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈尚全，李时春，李晓红，
申请(专利权)人：四川巨宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。