新型防銹顏料鉬酸鋅的合成

莫炳輝，莫 薇，俞于懷，胡容平，吳 良，廖 歡

（1.廣西壯族自治區(qū)化工研究院，廣西 南寧 530001；2.廣西壯族自治區(qū)貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，廣西 貴港 537100）

鉬酸鋅或堿式鉬酸鋅，可作為緩蝕劑、防銹顏料、阻燃抑煙劑等使用于各種場(chǎng)合，具有良好的性能。目前，鉬酸鋅合成技術(shù)主要有鉬酸鈉（或鉬酸銨）與硫酸鋅的復(fù)分解反應(yīng)。該反應(yīng)是液液反應(yīng)，生成的鉬酸鋅較細(xì)，離心分離較難，且反應(yīng)過(guò)程中有大量的水 溶性鹽生成，如不進(jìn)行洗滌，則會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，但如洗滌，又由于該法制得的鉬酸鋅的水溶解度較高，造成最后產(chǎn)品的收率較低，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中一般都是加入各種體質(zhì)顏料[1]，其目的之一是作為吸附材料，提高收率。弁理士介紹了一種用氧化鉬粉與氧化鋅粉合成鉬酸鋅的方法[2]，該法是將氧化鉬粉與氧化鋅粉按MoO3∶ZnO=10∶90～90∶10的比例（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），置入加熱爐中，在600℃左右的溫度下合成鉬酸鋅。朱驥良等介紹了氧化鉬與碳酸鈣、氧化鋅混合后高溫反應(yīng)的方法[3]。該法需要在550℃煅燒8h，且引入了鈣鹽，得到的物質(zhì)并不是單一的鉬酸鋅。以上方法一是收率低，二是要加入各種吸附物質(zhì)或填充物質(zhì)，影響了最后產(chǎn)品的純度。

本實(shí)驗(yàn)以工業(yè)級(jí)氧化鋅和七鉬酸銨為原料，直接合成鉬酸鋅。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

氧化鋅（99.7%），七鉬酸銨（98%）。

1.2 試驗(yàn)原理和工藝路線

七鉬酸銨加水加熱溶解后，控制一定的溫度，在攪拌下加入一定量的氧化鋅，反應(yīng)一定時(shí)間后，經(jīng)過(guò)濾、干燥后得到產(chǎn)品。反應(yīng)后的母液可作為溶解七鉬酸銨的水回用。反應(yīng)方程式如下，工藝路線見圖1。

(NH4)6Mo7O24+7ZnO→7ZnMoO4↓+6NH3↑+3H2O

1.3 試驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了反應(yīng)溫度與鉬收率、反應(yīng)時(shí)間與鉬收率的試驗(yàn)，結(jié)果見圖2、圖3。

在最佳反應(yīng)溫度70℃和反應(yīng)時(shí)間1h的條件下進(jìn)行母液回用試驗(yàn)，結(jié)果見表1。從試驗(yàn)結(jié)果可看出，反應(yīng)得到的母液可多次進(jìn)行回用，得到的鉬酸鋅質(zhì)量穩(wěn)定，鉬收率達(dá)到98%以上。

圖2 鉬收率與溫度的關(guān)系圖

圖3 鉬收率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖

表1 七鉬酸銨合成鉬酸鋅的母液回用試驗(yàn)結(jié)果

2 激光粒度分析

將鉬酸銨和氧化鋅合成的鉬酸鋅與鉬酸鈉和硫酸鋅合成的鉬酸鋅進(jìn)行激光粒度分析，結(jié)果見圖4、圖5。

圖4 鉬酸鈉復(fù)分解法合成鉬酸鋅的激光粒度圖

圖5 七鉬酸銨法合成鉬酸鋅的激光粒度圖

從圖4、圖5的結(jié)果可看出，2種不同工藝合成的鉬酸鋅的平均粒徑較小，七鉬酸銨法合成的鉬酸鋅的平均粒徑1.66μm，比鉬酸鈉法的約小1μm，但在實(shí)際的過(guò)濾中，卻發(fā)現(xiàn)鉬酸鈉法的鉬酸鋅在過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾困難；而七鉬酸銨法的鉬酸鋅過(guò)濾容易。對(duì)比2個(gè)圖譜，鉬酸鈉法的鉬酸鋅呈非正態(tài)分布，出現(xiàn)了3個(gè)峰形；而七鉬酸銨法的鉬酸鋅基本呈正態(tài)分布。由此推斷，七鉬酸銨法的鉬酸鋅顆粒大小均勻，且形狀接近球形，在過(guò)濾時(shí)，顆粒之間雖然相互擠壓堆集，但由于其呈球形且大小均勻，顆粒之間仍有一定的空隙，水可從空隙之間透過(guò)，因此其過(guò)濾容易。相反，鉬酸鈉法合成的鉬酸鋅，可能是由于其大小不勻或是形狀接近扁平狀，過(guò)濾時(shí)，顆粒在相互擠壓下，形成了密集堆集，顆粒之間沒能形成足夠的空隙，水難以通過(guò)，因此過(guò)濾困難。

3 X射線衍射分析

將七鉬酸銨和氧化鋅合成的鉬酸鋅與鉬酸鈉和硫酸鋅合成的鉬酸鋅進(jìn)行X射線衍射分析，結(jié)果見圖6、圖7。

圖6 鉬酸鈉復(fù)分解法合成鉬酸鋅的X射線衍射圖

圖7 鉬酸銨法合成鉬酸鋅的X射線衍射圖

根據(jù)上面的譜圖，在X射線衍射圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索和分析，結(jié)果如下：

鉬酸鈉法鉬酸鋅：分子式：NaZn2OH(MoO4)2H2O（卡片號(hào)：70-0161），屬單斜晶系，空間群 C2/m，相應(yīng)晶胞參數(shù)：a=9.436，b=6.338，c=7.679β=115.80

七鉬酸銨法鉬酸鋅：分子式：H3NH4Zn2Mo2O10（卡片號(hào)：73-2389），屬三方晶系，空間群R3m，相應(yīng)晶胞參數(shù)a=6.104，c=21.67

4 結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)利用了氧化鋅的兩性性質(zhì)和七鉬酸銨水解后呈弱酸性的性質(zhì)，通過(guò)反應(yīng)合成純度較高的鉬酸鋅。在最佳反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時(shí)間1h和母液回用的條件下，產(chǎn)品鉬收率達(dá)到了98%以上。該工藝可做到無(wú)廢水排放，產(chǎn)品過(guò)濾容易，提高了生產(chǎn)效率。

[1] 化學(xué)工業(yè)出版社.中國(guó)化工產(chǎn)品大全（第3版）[M].并京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：542.

[2] 弁理士.難燃劑及ひその制造方法,樹脂組成物：特開2005-82668[P].

[3] 朱驥良，吳申年.顏料工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.