用廢鋅渣制備氯化鋅實(shí)驗(yàn)方法的探討

李萍

摘 要：用廢鋅渣制備氯化鋅，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了鹽酸的加入量，得到合格的氯化鋅產(chǎn)品，同時(shí)得出蒸發(fā)時(shí)控制堿式氯化鋅含量的濃縮溫度，確定了有別于傳統(tǒng)方法的操作流程。作為無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的重要產(chǎn)品之一，它的應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛。氯化鋅易溶于水，不易溶于液氨，有較強(qiáng)的潮解性，能在空氣中吸收水分而潮解。傳統(tǒng)方法容易造成形成氯化氫氣體揮發(fā)，不僅浪費(fèi)材料，還污染大氣環(huán)境。新方法不但降低了鹽酸的用量，還對(duì)Pb、Cu等進(jìn)行了回收，有效地避免了上述情況的發(fā)生，可以控制好氯化鋅成品的純度。

關(guān)鍵詞：廢鋅渣 制備氯化鋅 實(shí)驗(yàn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：O6-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（a）-0090-01

氯化鋅是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，為白色結(jié)晶粉末或塊狀、棒狀，具有氯化鎘型結(jié)構(gòu)。相對(duì)密度2.91。熔點(diǎn)283℃，沸點(diǎn)732℃，加熱燒紅或冷卻時(shí)則為蒸汽升華或針狀結(jié)晶。其主要用于有機(jī)合成的接觸劑、脫水劑及催化劑；石油工業(yè)的凈化劑；染料工業(yè)的媒染劑、絲光劑、上漿劑、增重劑及防腐劑；在醫(yī)藥上用作消炎止痛藥的催化劑；還適于電池工業(yè)，此外還用于電鍍、木材防腐、農(nóng)藥、焊藥及顏料等領(lǐng)域[1]。

氯化鋅可以由鋅或氧化鋅與鹽酸反應(yīng)后結(jié)晶制得。在一些冶煉、電鍍、電池等工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)有大量廢鋅渣等副產(chǎn)品產(chǎn)生，若將其按三廢棄掉，這樣既浪費(fèi)又污染了環(huán)境，若利用廢鋅渣制備氯化鋅，既避免了浪費(fèi)，又可以減少污染。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)主要原料

廢鋅渣，工業(yè)鹽酸（31%），硫酸（92.5%），氯化鋅（AR級(jí)），雙氧水（工業(yè)級(jí)）

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

250ml滴定漏斗，1000ml三口瓶，稱(chēng)量天平，PH計(jì)，大燒杯，攪拌器，電爐

2 結(jié)果與討論

2.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

首先往反應(yīng)器內(nèi)加入31%的工業(yè)鹽酸，然后再把相應(yīng)量的廢鋅渣投進(jìn)來(lái)，不斷攪拌并調(diào)整PH值為3.5-4.0后，放物料于沉淀池，澄清，并在沉淀過(guò)程中，繼續(xù)反應(yīng)到PH=4.0-4.2，提純清液，然后加入如高錳酸鉀，氯酸鉀，雙氧水氧化劑以除去Fe，用石灰石中和溶液里未反應(yīng)的酸，沉淀出鐵；如果溶液中還有硫酸根離子，同時(shí)加入氯化鋇，除去硫酸根離子，溶液澄清，將清液傾析出來(lái)；再用鋅粉置換銅、鋅、鉛離子，沉淀。待各項(xiàng)雜質(zhì)指標(biāo)符合要求后，過(guò)濾，蒸發(fā)清液，干燥。

2.1.1 酸化結(jié)果

上述操作進(jìn)行了3次酸化實(shí)驗(yàn)，控制反應(yīng)的溫度在60℃以?xún)?nèi)，加入鹽酸量超過(guò)理論值的15%—20%時(shí)，廢鋅渣中的鋅才能全部被反應(yīng)掉。因?yàn)樵摲磻?yīng)屬于放熱反應(yīng)，該流程是把廢鋅加入鹽酸里，鋅和鹽酸反應(yīng)放出的熱量被鹽酸吸收，導(dǎo)致氯化氫揮發(fā)，這樣，既造成了鹽酸的浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

2.2新的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

廢鋅渣進(jìn)入反應(yīng)器，邊攪拌邊滴加鹽酸，滴加完畢后，此時(shí)PH=3.3-3.6，再繼續(xù)攪拌1小時(shí)，進(jìn)一步反應(yīng)至PH=4.0-4.5，過(guò)濾，棄掉濾渣；濾液除去雜質(zhì)：首先濾液中Ba2+用92.5%硫酸除去，過(guò)濾；在濾液中Fe2+用雙氧水除去，再過(guò)濾；在濾液里Pb、Cu，用微過(guò)量的鋅粉除去，并將Pb、Cu等過(guò)濾回收；最后蒸發(fā)濾液，再干燥、粉碎，制得成品氯化鋅。

2.2.1酸化的結(jié)果

此反應(yīng)流程進(jìn)行了五次酸化實(shí)驗(yàn)，五次都控制在60℃以?xún)?nèi)的反應(yīng)溫度，事實(shí)表明鹽酸的滴入量超過(guò)理論值的3%—5%時(shí)，廢鋅渣中的鋅已經(jīng)全部被反應(yīng)掉，由此可見(jiàn)，新的實(shí)驗(yàn)過(guò)程既降低了鹽酸的用量，也回收了Pb、Cu等，減小了污染，保護(hù)了環(huán)境。

2.2.2先除去Ba2+

在第一次濾液里存在二價(jià)鐵離子和鋇離子。在除Ba2+時(shí)，向?yàn)V液中加入92.5%的硫酸，生成BaSO4，經(jīng)過(guò)濾、酸洗水洗、干燥得成品BaSO4。

Ba2+ + SO42-BaSO4

2.2.3再除去Fe2+

向第二次濾液中加入氧化劑過(guò)氧化氫，升溫到80℃再用自制氫氧化鋅（成品氯化鋅溶液加入適量氨水過(guò)濾得到，鐵與鋅的氧化還原電位相差較小，鐵在鋅表面置換速度緩慢，加入氨水和過(guò)氧化氫調(diào)節(jié)pH值，得難溶物Fe（OH）2），調(diào)節(jié)溶液PH=4-5時(shí)，并加熱一小時(shí)，使二價(jià)鐵離子充分氧化水解沉淀，過(guò)濾分離。

2.2.4除去重金屬Pb2+、Cu2+

Pb，Cu等可采用置換法，因?yàn)樗鼈兊臉?biāo)準(zhǔn)電極電位都比鋅高且相差較大，可用鋅來(lái)置換除去。

在三次過(guò)濾之后，已除去其他雜質(zhì)，所以為了除Pb2+、Cu2+要加入Zn粉，得到比較純的Pb、Cu，這樣回收利用更為方便。因?yàn)閷⒅亟饘俪吝_(dá)標(biāo)值需要使用過(guò)量的Zn，所以鋅包含在回收的Pb、Cu中，這樣也就回收了過(guò)量的鋅。

2.2.5蒸發(fā)溫度的控制

冷卻濃縮氯化鋅溶液過(guò)程中，會(huì)有氯化鋅的晶體析出，如果溫度控制不好，即過(guò)度加熱，把氯化鋅溶液蒸干，氯化鋅的堿式鹽就會(huì)大量產(chǎn)生，從而影響成品中的氯化鋅的純度[2]。

降低成品中的堿式鹽的含量的主要方法是：控制好蒸發(fā)過(guò)程中濃縮液的溫度。氯化鋅的濃縮液隨溫度升高，氯化鋅水解越多，堿式鹽含量增大，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，蒸發(fā)溫度控制在305℃時(shí)，氯化鋅晶體含量能滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求，即小于2.5%。蒸發(fā)溫度過(guò)高，氯化鋅晶體含量超標(biāo)，成品色澤有變不白；蒸發(fā)溫度過(guò)低，水分蒸發(fā)緩慢，會(huì)影響效率。

3 結(jié)論

兩種實(shí)驗(yàn)操作，新的實(shí)驗(yàn)方法通過(guò)在廢鋅渣中滴加鹽酸，這樣更有效的節(jié)省鹽酸，對(duì)Pb、Cu有效的二次利用，防止了環(huán)境的進(jìn)一步污染。同時(shí)，對(duì)濃縮液溫度的有效控制，也能更好的控制氯化鋅成品的純度。

參考文獻(xiàn)

[1] 化學(xué)工業(yè)部天津化工研究院等編 .無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社（第二版）P291-295.

[2] 國(guó)標(biāo)GB1625-79.

[3] 南京大學(xué)《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》 北京高等教育出版社，1978.