從副產(chǎn)鋅泥制備飼料級氧化鋅

田偉軍

(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412004)

從副產(chǎn)鋅泥制備飼料級氧化鋅

田偉軍

(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412004)

研究了以次硫酸氫鈉甲醛副產(chǎn)鋅泥為原料，經(jīng)化漿、凈化、過濾、洗滌、干燥、煅燒制備飼料級氧化鋅的工藝過程，重點考察了制備工藝中除雜條件以及煅燒溫度和煅燒時間對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:采用去離子水化漿，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%的過氧化氫水溶液氧化除去少量次硫酸氫鈉甲醛，以鋅粉置換出重金屬，再用硫化鈉作沉降劑除去剩余的微量的重金屬，控制煅燒溫度為900℃、煅燒時間為4 h，可制備出純度達(dá)到99.5%的飼料級氧化鋅產(chǎn)品。經(jīng)檢測，制備的氧化鋅符合HG/T 2792—1996《飼料添加劑氧化鋅》一等品標(biāo)準(zhǔn)。

鋅泥;凈化;煅燒;飼料級氧化鋅

飼料級氧化鋅無味、無毒、質(zhì)細(xì)膩、微量元素鋅含量高，是一種重要的飼料添加劑。與飼料級硫酸鋅等含鋅飼料添加劑相比，其生物學(xué)利用率高、單位鋅的成本明顯低，利于降低飼料添加劑成本［1］。研究表明，來自飼料氧化鋅的鋅(2 000～3 000 mg/kg)對仔豬具有促生長和抗菌作用，增加到一定的合理量可替代抗生素的作用［2－4］。飼料氧化鋅作為飼料微量元素鋅的良好添加劑及部分抗生素的替代品，必將有一個好的市場前景。筆者以湖南中成化工有限公司次硫酸氫鈉甲醛副產(chǎn)物氧化鋅泥為原料，經(jīng)化漿、凈化、過濾、洗滌、干燥、煅燒等工序，制備了符合HG/T 2792—1996《飼料添加劑 氧化鋅》(一等品)的飼料級氧化鋅。

1 實驗部分

1.1 主要原料及儀器

原料:氧化鋅泥、雙氧水(H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%)、硫化鈉(Na2S)、去離子水。鋅泥化學(xué)組成:w(ZnO)=80%，w［Zn(OH)2］=15%，含有少量Zn，w(Pb)=0.005%，w(As)=0.001%，w(Cd)= 0.005%，含有少量NaHSO2·HCHO·2H2O。

儀器:1 000 mL燒杯、磁力攪拌器、真空抽濾裝置、烘箱、馬弗爐等。

1.2 工藝流程及實驗原理

1)鋅泥化漿 向1 000 mL燒杯中加入5 00 mL去離子水，稱取100 g氧化鋅泥加入燒杯中，啟動磁力攪拌器常溫攪拌30 min，使鋅泥懸浮于水中，備用。

2)氧化除雜 采用雙氧水(H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%)作為氧化劑，能有效除去鋅泥中殘余的次硫酸氫鈉甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)和單質(zhì)鋅，同時又避免引入新的雜質(zhì)。氧化除雜反應(yīng)如下:依據(jù)鋅泥中單質(zhì)鋅和次硫酸氫鈉甲醛的含量可計算出雙氧水的理論消耗量。

3)除微量重金屬 在次硫酸氫鈉甲醛的生產(chǎn)過程中，Pb、Cd等重金屬雜質(zhì)以可溶性鹽的形式存在于副產(chǎn)鋅泥中，在鋅泥化漿并經(jīng)雙氧水氧化后，向懸浮液中加入鋅粉可置換出Pb、Cd等重金屬，再加入硫化鈉可除去剩余的微量的重金屬。

4)過濾與洗滌 將凈化除雜的氧化鋅懸濁液進(jìn)行真空抽濾(剩余的沉降在底層的少量沉積物含有重金屬雜質(zhì)，可用于加工重金屬鹽或氧化物)，所得濾渣放在燒杯中采用500 mL去離子水洗滌，再送真空抽濾系統(tǒng)過濾，濾液可部分回收用于鋅泥化漿。

5)干燥與煅燒 將過濾所得濾餅放在烘箱內(nèi)在105～110℃干燥2 h，然后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在900℃煅燒4 h，冷卻后研磨即得到飼料級氧化鋅。

2 結(jié)果與討論

2.1 凈化條件分析

實驗采用雙氧水氧化除去次硫酸氫鈉甲醛，同時將單質(zhì)鋅轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2。在做雙氧水用量實驗時，分別選擇了理論用量的1倍、2倍、3倍進(jìn)行對比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)控制雙氧水用量為理論用量的2倍可有效除去雜質(zhì)。因此，實驗確定除雜用雙氧水的用量為理論用量的2倍。

飼料級氧化鋅對重金屬含量(Pb、Cd、Cu等)的控制相當(dāng)嚴(yán)格，原料液的凈化在很大程度上影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。實驗采用鋅粉置換重金屬和以硫化堿為沉淀劑沉淀出剩余的微量的重金屬效果較好。為避免在除雜過程中帶入大量新的雜質(zhì)，硫化鈉的加入量過量20%即可，并且須靜置沉降24 h。

2.2 干燥、煅燒條件分析及產(chǎn)品質(zhì)量測定

干燥及煅燒條件對飼料級氧化鋅產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大［5－7］。實驗中分別選擇不同的煅燒溫度和煅燒時間進(jìn)行對比實驗，結(jié)果見圖1和圖2。由圖1可知:500℃煅燒所得氧化鋅純度較低，約為91.2%，主要原因為氫氧化鋅未徹底分解;隨著溫度的升高氧化鋅純度呈明顯上升趨勢，900℃時氧化鋅純度達(dá)到99.5%;繼續(xù)升高溫度氧化鋅純度上升幅度不大。因此，實驗確定煅燒溫度為900℃。由圖2可以看出，煅燒時間對氧化鋅純度的影響較大。煅燒時間為2 h時氧化鋅純度為93.5%，物料沒有完全燒透;煅燒時間為4 h時氧化鋅純度達(dá)到99.6%;繼續(xù)延長煅燒時間氧化鋅純度上升幅度不大，而且可能導(dǎo)致產(chǎn)品過燒出現(xiàn)流動性下降現(xiàn)象。因此，實驗確定煅燒時間為4 h。

圖1 煅燒溫度對氧化鋅純度的影響

圖2 煅燒時間對氧化鋅純度的影響

在實驗確定的最佳條件下制備的氧化鋅產(chǎn)品質(zhì)量分析數(shù)據(jù)與HG/T 2792—1996《飼料添加劑 氧化鋅》(一等品)比較，結(jié)果見表1。

表1 實驗制備的飼料級氧化鋅產(chǎn)品分析結(jié)果與部頒標(biāo)準(zhǔn)(一等品)對比 %

2.3 三廢治理

實驗過程中產(chǎn)生的廢渣主要是除雜過程中產(chǎn)生的重金屬和重金屬硫化物，重金屬及重金屬硫化物可回收用于制備重金屬無機(jī)鹽。凈化除雜后的過濾母液加燒堿中和至pH在7左右可達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，達(dá)標(biāo)排放。濾餅洗滌水可部分回收用于鋅泥化漿，另一部分因不含其他雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH到7左右可達(dá)標(biāo)排放。

3 生產(chǎn)實踐

湖南中成化工有限公司應(yīng)用上述工藝建成了一套3 000 t/a的飼料級氧化鋅生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)工藝流程圖如圖3所示，所需主要設(shè)備見表2。

圖3 3 000 t/a飼料級氧化鋅生產(chǎn)工藝流程圖

表2 3 000 t/a飼料級氧化鋅生產(chǎn)裝置主要設(shè)備

4 結(jié)論

以次硫酸氫鈉甲醛副產(chǎn)物鋅泥為原料，經(jīng)化漿、凈化、洗滌、過濾、干燥、煅燒制備飼料級氧化鋅，所得產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到HG/T 2792—1996《飼料添加劑 氧化鋅》一等品指標(biāo)。目前，應(yīng)用該工藝已成功建成了一套3 000 t/a的飼料級氧化鋅生產(chǎn)裝置。

［1］胥傳來，陸永祥，王希東，等.從廉價副產(chǎn)品中開發(fā)飼料級氧化鋅的研究［J］.中國糧油學(xué)報，1997，12(1):56－62.

［2］方熱軍.廿一世紀(jì)我國飼料添加劑工業(yè)展望［J］.獸藥與飼料添加劑，1999，6(4):1－3.

［3］劉學(xué)劍.高鋅在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.江西飼料，1997 (2):4－5.

［4］黃進(jìn)文.飼料氧化鋅的生產(chǎn)實踐［C］//中國重有色金屬工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會暨重冶學(xué)委會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集.北京:中國有色金屬學(xué)會，2003:138－140.

［5］Ball P，Darwin.Science at the atomic scale［J］.Nature，1992，355 (6363):761－766.

［6］Kubo.Electronic properties of metallic fine particles I［J］.Journal of the Physical Society of Japan，1992，17(6):975－980.

［7］Tsuzuki T，Mc Cormick P G.ZnO nanoparticals synthesized by methanol－chemical processing［J］.Scripta Materialia，2001，44(8):1731－1734.

Preparation of feed grade zinc oxide from by－product zinc oxide mud

Tian Weijun
(Hunan Chemical Engineering Technology College，Zhuzhou412004，China)

Technology process for preparation of feed grade zinc oxide with by－product zinc oxide mud from formaldehyde sulphoxylate production was studied.Process includes pulping，purifying，filtering，washing，drying，and calcining.Influences of purifying conditions，calcining temperature，and time on product quality were emphatically investigated.Results showed the best process conditions were as follows:adopting deionized water to make pulp，using H2O2solution with mass fraction of 27.5%to remove tiny formaldehyde sulphoxylate，employing zinc powder to replace heavy metals，then taking sodium sulfide as precipitator to eliminate the remained trace heavy metals，and controlling the calcining temperature at 900℃and calcining time for 4 h.Under those conditions the purity of the obtained feed grade zinc oxide reached 99.5%and its quality has met the first grade requirement in Standard of HG/T 2792—1996.

zinc oxide mud;purifying;calcining;feed grade zinc oxide

TQ132.41

A

1006－4990(2011)06－0047－03

2011－01－15

田偉軍(1971— )，男，化學(xué)工程碩士，副教授，高級工程師，現(xiàn)從事無機(jī)精細(xì)化工工藝教學(xué)和科研工作。

聯(lián)系方式：twj96680@163.com