一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法，属于无机化工技术领域。以低品位氧化锌矿为原料，经氨-铵盐浸出、净化获得氨浸净化液，加沉淀剂反应生成锌铵复盐中间体沉淀，然后将中间体全溶后与磷酸三钠溶液液-液反应生成磷酸锌固体沉淀，烘干后即得到PO43-含量≥45%、Zn2+含量≥45%、磷酸锌含量在98%以上的高纯粉状二水磷酸锌产品，可以作为高级防腐涂料用原料。本发明专利技术工艺简单，原料来源丰富，价格低廉，采用液-液反应方式，原料反应速度快，不存在包裹现象，产品易洗涤、粒度细（+45um≤0.5%），产品的收率达92%以上，不但可促进低品位氧化锌矿的开发利用，而且磷酸锌产品的生产成本大为降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磷酸锌的制备方法，具体而言，涉及，属于无机化工

技术介绍
磷酸锌又名磷锌白，广泛用于涂料防锈行业。涂料用磷酸锌也是较早得以应用的一种无公害防锈颜料。其原理是磷酸锌盐涂料能在金属表面形成一层不动态被膜致密覆盖物，使金属表面钝化，起到保护基体表面不受腐蚀达到防锈的目的。经过多年的研究发展，目前制备磷酸锌的方法主要有两种一种是直接法，即以高等级氧化锌(ZnO彡99. 7%)与工业磷酸(H3PO4彡85%)直接反应得到；该法对于原料氧化锌·的品质要求较高，由于是固-液反应，生成的磷酸锌易在未反应的氧化锌表面发生包裹现象，影响氧化锌的转化率，降低磷酸锌产品的品质。同时，高等级氧化锌价格昂贵，且原料氧化锌的费用占生产成本的70%，由此直接增加了磷酸锌产品的生产成本。另一种是复分解法，即间接法，是用硫酸锌直接与磷酸二氢钠或磷酸钠热溶液搅拌反应制得；该法生产工艺相对较复杂，易产生大量的水溶性杂质，产品洗涤困难，因水溶性物质过高使得产品质量难以控制，纯度无法得到保证。申请号200910114623. O公开了一种生产高纯磷酸锌的方法，是以可溶性锌盐、可溶性碳酸盐或碳酸氢盐为原料，一定条件下在水溶液中反应生成碳酸锌或碱式碳酸锌沉淀，然后再与磷酸反应生成磷酸锌，产品收率达到95%以上，二水磷酸锌含量为98%以上，其中硫酸根含量小于O. 05%,氯离子含量小于O. 05%,铅< O. 0025%,镉< O. 0025%，可作为高级涂料用原料。该方法属于间接法，以可溶性无机锌盐为原料，原料来源有限，成本相对较高，无法实现对现行氧化锌矿氨-铵盐浸工艺的对接应用。此外，陈樑等(云南化工，2001年第3期)采用低品位氧化锌为原料，氨-碳铵混合液为溶剂，将氧化锌提取净化，转化为溶于水的锌铵络合物再与磷酸反应，实现液-液反应，也存在原料成本较高，来源有限的缺点，而且产品杂质含量较高。我国具有丰富的氧化锌矿资源，主要用于提取金属锌，但随着世界对金属锌需求量的越来越大，高品位氧化锌矿产资源也随之不断开发与枯竭。因此，经济合理地利用低品位氧化锌矿资源具有十分重要的意义。本专利技术以低品位氧化锌矿为原料制备磷酸锌的方法，迄今未见报道。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述缺陷，提供。该方法的原料来源丰富，工艺简单，产品杂质含量低，收率高，成本较低。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的具体技术方案如下，其特征在于以低品位氧化锌矿为原料，经氨-铵盐浸出、净化获得氨浸净化液，于氨浸净化液中加入沉淀剂，常温搅拌反应30 50min，静置10 20min，经液固分离后得到锌铵复盐中间体；将锌铵复盐中间体溶于水，配制成浓度为30 70wt%的溶液，再按锌铵复盐中间体中Zn2+ =Na3PO4摩尔比为I :0. 56 O.66，配置浓度25 50wt%的磷酸三钠溶液，并在60 90°C的搅拌状态下，将磷酸三钠溶液缓慢加入到锌铵复盐中间体保温反应30 50min,然后过滤,滤饼经洗漆、在110 130°C下烘干I 3h即得到PO/—含量彡45%,Zn2+含量彡45%、重金属含量极低的高纯粉状二水磷酸锌产品。所述低品位氧化锌矿的锌含量彡14%。所述沉淀剂为质量比浓度98%的硫酸或质量比浓度36. 5%的盐酸。所述沉淀剂按氨浸净化液Zn2+ =H2SO4或HCl为I :2. 03 2. 56的摩尔质量比加入。· 所述经液固分离后得到的锌铵复盐中间体可在60 80°C、烘干I 2. 5h后备用。经烘干后的锌铵复盐中间体除用于制备磷酸锌外，也可直接做为锌铵复盐初级无机化工产品O所述低品位氧化锌矿氨浸净化液是以氨-硫酸铵溶液或氨-氯化铵溶液为浸出齐U，氧化锌矿浸出液在常温下加入过量Zn粉反应60 lOOmin，经固液分离后，所得氨浸溶液再与H202、Fe2(SO4)3溶液按1000 :1 4 :5 30的体积比，在40 70°C下反应60 120min，经固液分离后得到。所述氨-硫酸铵溶液的浸出条件为浸出剂浓度3. 2mol/L, NH3 NH4+摩尔比I: I ;浸出温度40°C ;液固比L:S =3. 5 1 ;浸出时间2h。所述氨-氯化铵溶液的浸出条件为浸出剂浓度4. 5 mol/L,NH3 :NH4+摩尔比1:1 ；浸出温度350C ;液固比L:S=2. 5 :1 ;浸出时间Ih0所述过量Zn粉的用量为浸出液中杂质金属离子与Zn发生置换反应所需理论量锌粉的8 14倍，以除去浸出液中重金属Pb、Cu、Cd、Co。所述H2O2的浓度为30wt%，Fe2 (SO4) 3溶液的浓度为I. 5wt%。所述净化除杂后的氨浸净化液原料Pb ( 4mg/L，Gd ( O. 15mg/L，As ( O. 30mg/L。所述高纯二水磷酸锌产品的收率达92%以上，磷酸锌含量在98%以上，Pb含量<O.008%、Cd 含量 < 0.001%。本专利技术的优点在于 I、本专利技术以低品位氧化锌矿为原料，其原料来源丰富，价格低廉，不但促进了低品位氧化锌矿的开发利用，而且磷酸锌产品的生产成本大为降低。2、本专利技术以硫酸或盐酸作为沉淀剂与氨浸净化液进行反应生成锌铵复盐中间体沉淀，该中间体溶于水后，再将磷酸三钠溶液缓慢加入其中，采用的是液-液反应方式，原料反应速度快，不存在包裹现象，产品易洗涤、粒度细(+45um ( O. 5%)，不但磷酸锌产品的收率(由净化后液到产品)达92%以上，而且可得到纯度也在98%以上、重金属杂质含量低(Pb含量< O. 008%、Cd含量< O. 001%)的磷酸锌产品。3、本专利技术采用氨-硫酸铵溶液或氨-氯化铵溶液作为浸出剂，并在相应的浸出条件下浸出低品位氧化锌矿(锌浸出率达85%)，由氨-铵盐溶液中除杂容易，不但确保了净化除杂后的氨浸净化液中有害离子含量很低(Pb ( 4. 00mg/L, Cd ( 0. 15mg/L，As ( 0. 30mg/L)，而且也使产品质量较容易就达到了一级磷酸锌产品的质量要求。4、本专利技术工艺简单，易于工业化生产，可取得较好的经济效益。附图说明图I为本专利技术的工艺流程示意图具体实施例方式实施例I 在低品位氧化锌矿的氨浸净化液中，按净化液中Zn2+ =H2SO4为I :2. 03 2. 56的摩尔质量比加入硫酸(浓度98%)，常温搅拌反应35 40min，静置10 15min后过滤，得到固体硫酸锌铵，并于65 75°C烘干I 2h备用；然后将烘干后的硫酸锌铵配制成浓度为40 60%的水溶液，再按硫酸锌铵Zn2+ =Na3PO4摩尔比为I :0. 56 O. 66，配置浓度为25 50%的磷酸三钠溶液，并将该溶液缓慢加入到硫酸锌铵溶液中，在75 85°C搅拌状态下保温反应35 45min，然后过滤，滤饼用150ml水洗涤、在115 125°C下烘干2h 2. 5h即得到·PO/-含量> 45%、Zn2+含量> 45%的高纯二水磷酸锌产品。实施例2 量取氨-硫酸铵浸出净化液(主要化学成分如表I所示)300ml，加入IL平底烧杯中，按净化液Zn2+ =H2SO4为I :2. 53的摩尔质量比加入硫酸(浓度98%)，在常温下搅拌反应40min，静置IOmin后过滤，得到固体硫酸锌铵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法，其特征在于：以低品位氧化锌矿为原料，经氨？铵盐浸出、净化获得氨浸净化液，于氨浸净化液中加入沉淀剂，常温搅拌反应30～50min，静置10～20min，经液固分离后得到锌铵复盐中间体；将锌铵复盐中间体溶于水，配制成浓度为30～70wt%的溶液，再按锌铵复盐中间体中Zn2+：Na3PO4摩尔比为1：0.56～0.66，配制浓度25～50wt%的磷酸三钠溶液，并在60～90℃的搅拌状态下，将磷酸三钠溶液缓慢加入到锌铵复盐中间体溶液中保温反应30～50min，然后过滤，滤饼经洗涤、在110～130℃下干燥1～3h，即得到PO43？含量≥45%、Zn2+含量≥45%、Pb含量﹤0.008%、Cd含量﹤0.001%的高纯粉状二水磷酸锌产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，刘亚川，刘述平，唐湘平，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：