堿式碳酸鋅生產(chǎn)工藝分析與研究

王建剛

摘要：將次氧化鋅（Zn2O）作為主要原料，進(jìn)行酸浸處理、除雜、中和反應(yīng)、沉淀、干燥以及高溫灼燒分解制造堿式碳酸鋅以及活性氧化鋅，分析研究堿式碳酸鋅生產(chǎn)工藝分析手段與重點(diǎn)內(nèi)容。論述了 過硫酸銨溶液以及雙氧水溶液的具體工藝分析。

關(guān)鍵詞：次氧化鋅（Zn2O）;堿式碳酸鋅;雙氧水溶液; 過硫酸銨溶液;

傳統(tǒng)去除鐵以及錳雜質(zhì)的方式主要就是通過過氧化氫氧化方式、過硫酸銨氧化方式等方式進(jìn)行處理，通過次氧化鋅（Zn2O）置換以及硫化鈉沉淀方式去除重金屬，這些工藝手段復(fù)雜，成本相對(duì)較高，操作也較為繁瑣，在工作中應(yīng)用會(huì)造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，分析堿式碳酸鋅以及氧化鋅生產(chǎn)工藝，優(yōu)化除雜過程，可以提升工作效率，保護(hù)環(huán)境。

1.堿式碳酸鋅

堿式碳酸鋅（碳酸鋅）分子式主要為Zn CO3· 2Zn（OH）· HO，其分子量為342.15，堿式碳酸鋅屬于一種白色的細(xì)微無定形粉末，其無味，無臭，不溶于水和醇，但是略微溶于氨?？梢匀苡谙┧嵋约皻溲趸c中。碳酸鋅主要就是醫(yī)藥上作為皮膚保護(hù)劑，在飼料中主要的作用就是補(bǔ)鋅劑，在工業(yè)中可以作為輕型收斂劑以及乳膠制品，也可以在人造絲、化肥行業(yè)的脫硫劑以及催化劑中的主要原料?；谘趸窝趸\粉（Zn2O）制取鋅鹽母液作為主要的原料，將母液溫度提升到78℃～85℃，持續(xù)攪拌，添加碳酸鈉溶液，合理控制反應(yīng)物pH值，將其控制在6.8—7.0區(qū)間范圍中，反應(yīng)終止則就可以獲得堿式碳酸鋅。

堿式碳酸鋅在一般狀況之下主要存在陰涼、通風(fēng)以及干燥的環(huán)境中，必要避免其與酸堿類物品共同存儲(chǔ)運(yùn)行。要重視防潮控制，在運(yùn)輸中要加強(qiáng)對(duì)防雨淋、受潮以及防治日曬、受熱，要合理養(yǎng)護(hù)管理。在出現(xiàn)火災(zāi)等隱患過程中要通過水進(jìn)行搶修，通過沙土以及滅火器進(jìn)行撲救。

2.堿式碳酸鋅溶液制備

在進(jìn)行堿式碳酸鋅生產(chǎn)工藝研究過程中，要現(xiàn)將次氧化鋅粉（Zn2O）放入到反應(yīng)釜中，同時(shí)加水，再加入濃硫酸溶液，將其加熱到60℃的時(shí)候反應(yīng)1小時(shí)，在其溫度升至為75℃的時(shí)候，進(jìn)行保溫處理，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，保障時(shí)間充足，在加入石灰乳，將浸出液的PH數(shù)值調(diào)整到5.2～5.4區(qū)間中過濾，這樣就會(huì)獲得粗制硫酸鋅溶液，在此溶液中含有鐵金屬、錳金屬、鎘金屬等雜質(zhì)，其主要的反應(yīng)式為：ZnCO+HSO==Zn SO+CO+HO。

2.1硫酸鋅溶液凈化處理

2.1.1除鐵與重金屬

將500ml的粗制硫酸鋅溶液中加入適當(dāng)比例的過硫酸銨溶液，將其放在70℃～80℃的溫度條件之下反應(yīng)90分鐘，在進(jìn)行過濾，就可以獲得清亮透明的硫酸鋅溶液。

同時(shí)將500ml的粗硫酸鋅融合加入一定比例的雙氧水溶液，將其放置在溫度在50℃～60℃的環(huán)境中，攪拌60min～90min之后，獲得呈現(xiàn)清亮透明類型的硫酸鋅溶液。

2.1.2去除錳元素

將已經(jīng)處理好的硫酸鋅融合通過氫氧化鈉進(jìn)行處理，調(diào)整PH值為5.3～5.4區(qū)間，充分?jǐn)嚢?，放置?0℃～70℃的溫度環(huán)境中，加入適當(dāng)比例的高錳酸鉀，硫酸鋅融合呈現(xiàn)微紅色停止，其反應(yīng)則到達(dá)終點(diǎn)。對(duì)溶液進(jìn)行過濾即可獲得硫酸鋅溶液，其反應(yīng)式為：

2KMnO+3Mn SO+2HO=5Mn O+KSO+2HSO

2.1.3去除鎘元素

將過濾后的硫酸鋅溶液進(jìn)行升溫控制在50℃左右，加入適量鋅粉，攪拌反應(yīng)40min后過濾，即可獲得精制硫酸鋅溶液。

2.2制備堿式碳酸鋅

取已經(jīng)處理好鐵、錳、鎘重金屬的硫酸鋅溶液500ml，將其加熱到65℃～70 ℃，然后往里面加入飽和的碳酸鈉溶液，進(jìn)行中和反應(yīng)，將PH值控制在6.8—7之間，然后在70℃的條件下進(jìn)行保溫反應(yīng)，時(shí)間為60min～90min，將反應(yīng)好的堿式碳酸鋅進(jìn)行過濾，在加入蒸餾水進(jìn)行洗滌，在通過氯化鋇檢測(cè)，達(dá)到洗水中無硫酸根，完成洗滌。在120℃的烤箱中放入產(chǎn)品堿式碳酸鋅，時(shí)間控制為4h～6h左右，即可獲得成片堿式碳酸鋅。其反應(yīng)式為：3ZnSO+3NaCO+3HO=Zn CO3· 2Zn（OH）· HO+2CO+3NaSO

2.3活性氧化鋅制備方式

將制備好的堿式碳酸鋅通過閃蒸干燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，放入在600℃～650℃的轉(zhuǎn)窯中，在煅燒2h～3h之后，則可以獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%以上的活性氧化鋅。

3.結(jié)果與討論分析

3.1雙氧水溶液用量對(duì)除雜效果的影響

通過將500ml的硫酸鋅溶液加入到雙氧水溶液用量不同的有機(jī)沉淀劑中，常溫?cái)嚢?0min之后進(jìn)行過濾處理、中和反應(yīng)、洗滌處理、干燥之后則可以獲得堿式碳酸鋅。在對(duì)其進(jìn)行經(jīng)絡(luò)和滴定、原子吸收分光廣度分析，可以獲得其參數(shù)信息，具體如下表：

分析上表可以發(fā)現(xiàn)，在雙氧水溶液中有機(jī)沉淀劑中硫酸鋅溶液的體積分?jǐn)?shù)為1%的時(shí)候，其則可以有效的去除鐵以及重金屬離子，也可以有效的除去含有的錳離子，并且對(duì)于堿式碳酸鋅中鋅元素并沒有產(chǎn)生不良影響。

3.2 ?過硫酸銨溶液用量對(duì)除雜效果的影響

將500ml的硫酸鋅溶液放入在過硫酸銨溶液含量不同的有機(jī)螯合劑中，將其放置在70℃～80℃中進(jìn)行攪拌處理，在60min之后在加入片堿調(diào)節(jié)PH值后繼續(xù)攪拌，20min之后在對(duì)其進(jìn)過濾處理、中和反應(yīng)、洗滌以及干燥處理，最終獲得堿式碳酸鋅。對(duì)其進(jìn)行經(jīng)絡(luò)、滴定、原子吸收分光光度計(jì)分析，具體結(jié)果如下表：

分析結(jié)果數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，過硫酸銨溶液可以有效的祛除在硫酸鋅溶液中的鐵、錳以及重金屬元素，對(duì)于鐵離子具有較為顯著的祛除效果。

3.3反應(yīng)溫度對(duì)除雜效果的影響

將500 m L的硫酸鋅溶液添加5ml的雙氧水溶液或5ml的過硫酸銨溶液，分析在溫度條件不同的狀況之下，兩種除雜劑的效果。其具體結(jié)果如下表：

綜合數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，兩種除雜劑會(huì)受到溫度的影響而出現(xiàn)不同程度的差異，在低溫環(huán)境中雙氧水溶液效果顯著，可以有效除雜，因此在常溫中可以合理應(yīng)用;而過硫酸銨溶液則在高溫環(huán)境中效果顯著，在70℃～80℃中除雜效果顯著。

3.4不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)除雜效果產(chǎn)生的影響

將500ml的硫酸鋅中添加5ml的雙氧水溶液或過硫酸銨溶液添加劑。分析不同反應(yīng)時(shí)間中兩種試劑的效果。獲得數(shù)據(jù)具體如下表：

分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，雙氧水溶液反應(yīng)相對(duì)較為迅速，其反應(yīng)實(shí)踐中并不會(huì)對(duì)除雜產(chǎn)生較大的影響，而過硫酸銨溶液則在30min～40min的區(qū)間中除雜效果顯著。

4.結(jié)論

將有雙氧水溶液作為主要的除鐵、錳元素以及重金屬的試劑，其最佳工藝就是在硫酸鋅溶液體積分?jǐn)?shù)的1%，而沉淀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為整體的40%。在常溫狀況之下攪拌50min～60min，進(jìn)行過濾。在進(jìn)行碳酸鈉中和反應(yīng)、洗滌以及干燥則可以獲得堿式碳酸鋅。將過硫酸銨溶液作為主要的溶劑，進(jìn)行鐵、錳以及重金屬的處理，其最佳工藝就是在硫酸鋅溶液體積分?jǐn)?shù)的1%，在溫度為70℃～80℃的環(huán)境中，提供60min～70min的反應(yīng)，加入少量片堿反應(yīng)20min之后進(jìn)行過濾，通過碳酸鈉進(jìn)行中和、洗滌以及干燥處理最終可以獲得堿式碳酸鋅。

結(jié)束語：

進(jìn)行堿式碳酸鋅的生產(chǎn)過程中通過兩種不方式進(jìn)行除雜方法，其具有工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，其反應(yīng)速度快的特征，可以有效規(guī)避在傳統(tǒng)工藝應(yīng)用中產(chǎn)生的環(huán)境污染、成本高以及工藝發(fā)展的問題，在實(shí)踐中合理應(yīng)用效果顯著。

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