專利名稱：一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋅的生產(chǎn)方法，特別涉及一種高純度納米氧化鋅的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前氧化鋅產(chǎn)品的生產(chǎn)一般用含鋅量高的礦進(jìn)行焙燒成鋅焙砂作原料，因為其含鋅率較高，浸提相對容易。隨著長年的開采，高品位礦源已越來越少，品位也逐漸降低，人們現(xiàn)己開始注意氧化鋅礦的利用。但氧化鋅礦通常含鋅率較低(有價元素含量Zn 30%以下；Pb O. 15% ；Cu O. 008% ；Mn O. 06% )，且成分復(fù)雜，多以菱鋅礦、鋅鐵尖晶石和異極礦存在，礦石中脈石成分氧化鐵、氧化硅、氧化鈣、氧化鎂含量高(分別約Fe2034-7% ；S i023-5% ；Ca030-32% ；MgO 7_8%)，含泥量也重。綜合回收利用價值不大，而對鋅的選礦、酸浸都較困難，選礦成本高，是國內(nèi)外選礦長期存在的重大技術(shù)難題。近年來國內(nèi)外對氧化鋅礦的浸提的方法大多是，用含強(qiáng)酸的硫酸鋅溶液對氧化鋅礦浸出，雖然鋅浸出率有所提高，但進(jìn)入溶液的鐵、硅量也高，除鐵困難，消耗試劑量大，洗滌液帶走鋅多。中國公開專利如CN1477217A對上述方法做了改進(jìn)，先采用含硫酸鋅pH=3-4的溶液進(jìn)行中性浸出，再進(jìn)行低酸浸出工藝。但鋅鐵尖晶石、異極礦在低酸情況下分解緩慢，浸出效率低、成本高、環(huán)境污染等問題仍然存在。國內(nèi)外的許多冶金工作者都認(rèn)為，含鋅量低于20%的氧化鋅礦不宜單獨用濕法浸出工藝來處理。最理想的方法是進(jìn)行鋅的選擇性浸出，使鋅進(jìn)入溶液中，鋅得到有價值的回收利用。另一方面，高純氧化鋅一般是指氧化鋅的質(zhì)量百分含量在99. 7%及其以上的氧化鋅產(chǎn)品，高純氧化鋅是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的一種高科技原料，用途廣泛，主要用于玻璃、飼料、陶瓷、染料、油漆、造紙、橡膠、農(nóng)藥、煉油、鍍鋅、特種鋼材、合金、國防科技等數(shù)十種行業(yè)企業(yè)，無論是玻璃、造紙，還是橡膠、煉油等都對氧化鋅需求量很大，并且純度要求非常高。納米氧化鋅(ZnO)是一種粒徑介于1-100 nm之間、面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，表現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)，如非遷移性、熒光性、壓電性、吸收和散射紫外線能力等，利用其在光、電、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造氣體傳感器、熒光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。目前生產(chǎn)納米氧化鋅的方法，主要有化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法以及水熱合成法等。但是所采用的原料都是鋅含量在50%以上的鋅焙砂或純鋅鹽(如硫酸鋅、硝酸鋅、醋酸鋅)等。氨法是制備氧化鋅的一種常用方法，目前氨法(氨-碳酸銨聯(lián)合浸出法生產(chǎn)氧化鋅)的一般步驟包括氨-碳銨為浸取劑對含鋅物料進(jìn)行浸出制得浸取液，浸取液經(jīng)凈化、蒸氨結(jié)晶、干燥煅燒制得氧化鋅產(chǎn)品。這種傳統(tǒng)的氨法制備氧化鋅一直沒有應(yīng)用于低品位氧化鋅礦的處理，主要原因在于I.因為礦物含鋅率低，含泥量高，浸出液含鋅濃度低，浸取劑消耗量大，成本高，企業(yè)無法承受。2.因為雜質(zhì)成分復(fù)雜，生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率低，產(chǎn)品價格低經(jīng)濟(jì)效益差。3.常規(guī)手段浸取時，鋅礦的浸出率低，浸出渣殘余鋅高浪費大，鋅礦的價值得不到利用和體現(xiàn)。目前已公開的氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅技術(shù)，比如
中國專利申請?zhí)?2103230. 7公布了一種針對傳統(tǒng)氨絡(luò)合法生產(chǎn)氧化鋅的改進(jìn)技術(shù)，將凈化后的鋅氨絡(luò)合液加水稀釋，使部分鋅氨絡(luò)合液水解，得到堿式碳酸鋅，然后繼續(xù)加熱直至鋅氨絡(luò)合液分解完畢，得到的堿式碳酸鋅經(jīng)高溫煅燒制得30-100nn的納米氧化鋅。該技術(shù)專利以下問題需要解決 水解后，未分解的鋅氨絡(luò)合液在加熱分解過程中，新產(chǎn)生的堿式碳酸鋅會在原有結(jié)晶體表面生長，促使原水解的晶體長大，容易造成堿式碳酸鋅結(jié)晶體粒徑不均勻，使最終產(chǎn)品粒徑不易控制。中國專利申請?zhí)?00610130477. 7公開了一種針對傳統(tǒng)氨絡(luò)合法生產(chǎn)氧化鋅的改進(jìn)技術(shù)，將鋅氨絡(luò)合液，連續(xù)與I :2-20的熱水或熱的母液混合，母液經(jīng)加熱后循環(huán)用于鋅氨絡(luò)合液體的水解，制得10-50nn的納米氧化鋅。該技術(shù)專利以下問題需要解決
母液中氨不能完全分離出去，達(dá)不到水解結(jié)晶析出堿式碳酸鋅的效果，如果氨分離干凈又回到傳統(tǒng)法需要較長的時間，導(dǎo)致析出顆粒粗大的堿式碳酸鋅結(jié)晶。以上兩種專利實質(zhì)上都是設(shè)法在低溫下，利用水的大量稀釋使溶液的PH值發(fā)生輕微改變而水解析出結(jié)晶獲得部分納米結(jié)晶體，實際上僅僅依靠PH值輕微的改變只能獲得在鋅濃度較高時情況下極少一部分水解(從氧化鋅在氨水溶解度曲線圖中可以查到)。其實高濃度的鋅氨液析出的效率高、能耗低，低濃度的鋅氨液析出的效率低、能耗高，人為加大水的比例量可以得到納米氧化鋅產(chǎn)品在技術(shù)上是可行的，但在經(jīng)濟(jì)效益方面未必可行。綜上所述，對于低品位氧化鋅礦的處理，如何在低含量鋅物料中有效浸出其中的鋅，并得到兼具高純和納米級的氧化鋅，同時克服傳統(tǒng)的火法和濕法的缺點，成為本行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種有效回收低品位氧化鋅礦中的鋅并制備高純納米氧化鋅的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，包括以下步驟
浸取低品位氧化鋅礦制得浸取液、浸取液經(jīng)預(yù)蒸氨、凈化除雜、精制處理、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒，其中，
浸取待處理的低品位氧化鋅礦時，用氨水-碳銨液作浸取劑進(jìn)行浸??；其中氨、二氧化碳濃度分別是c (NH3) =5. 5-7mol/L, c (CO32O=O. 95-1. 5 mol/L，并在每立方米的浸取劑中添加O. 3-0. 5kg氟娃酸鈉,浸取后得到浸取液；
在凈化除雜步驟之前，進(jìn)行預(yù)蒸氨將浸取液加熱至90-95°C，脫除部分游離氨，直至溶液氨濃度C (NH3) =3. 0-3. 5mol/L時，再按每立方米浸取液加入2_3kg的比例加入過硫酸銨氧化，鐵、錳氧化完全后進(jìn)行固液分離，溶液進(jìn)入凈化除雜步驟；
在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理，方法為凈化除雜處理后的溶液加入磷酸銨和表面活性齊U，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入O. 5-1. Okg磷酸銨、30-50g表面活性劑；
凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒步驟均采用目前普通氨法制備氧化鋅的工藝參數(shù)。
要得到高純的氧化鋅，首先需要保證低品位氧化鋅礦中的鋅能盡可能地浸出，這樣一方面可以提高鋅的回收率，另一方面，在浸出液中鋅的含量越大，雜質(zhì)含量也就越小，才能保證在同等工藝條件下制得更高純的氧化鋅。即對于低品位氧化鋅礦的回收處理，鋅“浸得出來”與雜質(zhì)“除得干凈”，是最關(guān)鍵的技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先將現(xiàn)有的氨法制備氧化鋅的技術(shù)應(yīng)用于對低品位氧化鋅礦的處理，同時，在現(xiàn)有的氨法的工藝基礎(chǔ)上，在浸取液中，加入適量的氟硅酸鈉，以解決“浸得出來”的問題；并在凈化除雜之前，增加了預(yù)蒸氨的步驟，以解決“除得干凈”的問題。由于低品位氧化鋅礦的脈石成分氧化鈣、鎂含量高，不能用酸法浸出，不僅酸消耗大，還使大量的鈣、鎂溶出，凈化困難。所以本發(fā)明采用氨法浸出，礦物脈石中的超細(xì)微粒對浸取劑也起到一定的隔阻作用，為了解決這個問題，本申請的發(fā)明人通過大量實驗得出適量的氟硅酸納能破除超細(xì)微粒對含鋅顆粒包裹作用，實現(xiàn)超細(xì)微粒分層上浮，從而將鋅暴露，使其較完全地浸泡在浸出液中。同時，本申請的發(fā)明人通過大量實驗得出在凈化除雜之前，增加預(yù)蒸氨步驟，一方面降低溶液中的游離氨，減低雜質(zhì)離子的絡(luò)合系數(shù)，利于提高凈化質(zhì)量，減少凈化藥品用量。其次，要得到納米級的氧化鋅，需要在相應(yīng)步驟中，抑制氧化鋅晶體顆粒的長大，現(xiàn)有技術(shù)得到的納米氧化鋅之所以粒徑大小和粒徑分布范圍不能盡如人意，最重要的原因是在處理過程中晶體的不斷長大，即會產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，尤其對于低品位氧化鋅礦這種低鋅含量的原料處理。為了解決上述問題，本申請的發(fā)明人通過大量實驗，在凈化除雜后，增加精制處理的步驟，在凈化除雜處理后的液體中，加入適量的磷酸銨和表面活性劑，能有效抑制氧化鋅顆粒的生長。其中
浸取步驟的化學(xué)反應(yīng)方程式為
ZnCHnNH3 +H2O — [Zn (NH3) n] 2++20F
ZnFe2O4 +nNH3+4H20 — [ Zn (NH3) η ] 2++2Fe (OH) 3 I +20F
ZnFe2O4 +nNH3+H20 — [Zn (NH3) n] 2++Fe203 丨 +20H_
Zn2SiO4+2nNH3 — 2 [Zn(NH3)n]2+ + SiO44-Zn (OH) 2 +nNH3 — [ Zn (NH3) n ] 2++20FZnC03+nNH3 — [Zn (NH3)n] 2++C032_
其中n=l 4 ；
利用預(yù)蒸氨的高溫溶液，加入過硫酸銨攪拌進(jìn)行氧化，如Fe'AsO廣、Mn2+產(chǎn)生共沉淀，降低了后續(xù)凈化難度，減少了藥劑消耗量，節(jié)省了成本，反應(yīng)方程式5(NH4) 2S208 +2Mn2++8H20 — 2NH4Mn04+4 (NH4) 2SO4 +16H++ 6S0廣 S2O8 2>Mn2++2NH3 · H2CHH2O — MnO (OH) 2 I +2NH42++2S042>2H.
S2O8 2>2Fe2+ +6NH3 · H2O — 2S042> 2Fe (OH) 3 丨 +6NH4+
As203+3H20 — 2H3As03
2H3As03+8Fe (OH) 3 — (Fe2O3)4As2O3 · 5H20 I +IOH2O AsO43 +Fe3 — FeAsO4 I Ca2++HC(V+20F — CaCO3 I +H2O ；
經(jīng)過前述步驟過硫酸銨氧化、分離后的鋅氨絡(luò)合液再經(jīng)過硫化鈉沉淀重金屬雜質(zhì)，再經(jīng)高錳酸鉀二次氧化鐵、錳等分離雜質(zhì)，又經(jīng)過鋅粉深度還原凈化得到鋅氨絡(luò)合精制液；反應(yīng)方程式
M2+ + S2 — MS I M 代表 Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+ Hg2+ 等離子 As3 + S 2 — As2S3 I
3Fe2+ + MnCV + 7H20 — MnO2 I + 3Fe (OH)3 I + 5H+
3Mn2+ + 2Mn(V +2H20 — 5Mn02 I +4H+
Y2+ + Zn —Zn2+ + Y 其中 Y 代表:Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+ 等離子精制處理化學(xué)反應(yīng)式
3 [ Zn (NH3) η ] 2++2 (NH4) 3Ρ04+60『—[Zn (NH3) η ] 3 (PO4) 2 + 6NH3. H2O 蒸氨步驟的反應(yīng)方程式
3 [Zn (NH3)4] CO3 + H2O — ZnCO3 · 2Zn (OH)2 · H2O I + 12ΝΗ3 + 2C02 干燥煅燒的化學(xué)反應(yīng)方程式
ZnCO3 · 2Zn (OH) 2 · H2O — 3Ζη0 +3Η20 +CO2
作為優(yōu)選浸取待處理的低品位氧化鋅礦時，在每立方米的氨水-碳銨液中還添加有
O.5-lkg的二氰二胺和O. 03-0. 05kg的表面活性劑。表面活性劑降低溶液的表面能，與氟硅酸鈉配合作用，增加對鋅顆粒的浸濕和滲透，促進(jìn)鋅的溶解和浸出。作為優(yōu)選在每立方米的氨水-碳銨液中還添加有O. 5-lkg的二氰二胺。二氰二胺作為氨穩(wěn)定劑，可以減少浸取過程中氨的揮發(fā)，改善浸取工作環(huán)境，減少氨的損耗。作為優(yōu)選低品位氧化鋅礦浸取時采用濕法球磨浸出。作為優(yōu)選保證球磨機(jī)內(nèi)浸出時間為50 60分鐘，球磨機(jī)出口物料全部通過140目篩，即粒徑彡109 μ m。利用球磨濕法浸取，破壞了礦石晶格結(jié)構(gòu)(機(jī)械活化)與表面活性劑化學(xué)活化相結(jié)合，達(dá)到較高的浸出速度和浸出率
作為優(yōu)選在蒸氨結(jié)晶過程中，隨時檢測蒸氨塔內(nèi)液體鋅含量，當(dāng)鋅的質(zhì)量含量在
1-1. 5%時，在蒸氨設(shè)備內(nèi)加入氫氧化納溶液，加入的氫氧化鈉溶液為每立方米蒸氨液體加入質(zhì)量百分含量為30%的氫氧化鈉溶液3-5升，鋅質(zhì)量百分含量低于O. 3%時，結(jié)束蒸氨。在蒸氨過程中，當(dāng)鋅氨絡(luò)合液中氨濃度較低時，通過增加氫氧化納提高液體的pH值，使NH4+轉(zhuǎn)為游離NH3分子達(dá)到快速脫氨，快速結(jié)晶的目的。結(jié)晶速度越快，雜質(zhì)包裹晶體的機(jī)會就越小，從而提聞晶體的純度。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是將氨法應(yīng)用于對電解低品位氧化鋅礦的處理，并對現(xiàn)有氨法進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)，在浸取時加入氟硅酸鈉、表面活性劑和二氰二胺，一方面使得低品位氧化鋅礦的鋅快速、盡可能完全地浸出，使得低品位氧化鋅礦中的鋅得到充分回收利用，同時在浸取后增加了預(yù)蒸氨步驟，去除多余的游離氨有利用凈化除雜，為制得高純高質(zhì)量的氧化鋅奠定了基礎(chǔ)；通過本發(fā)明技術(shù)手段的處理，經(jīng)350-450°C煅燒得到的氧化鋅純度可以達(dá)到99. 7%以上，粒徑在10_50nm的納米氧化鋅產(chǎn)品。具有很高的經(jīng)濟(jì)價值；另外，本發(fā)明的處理方法能耗低、效率高，浸取劑循環(huán)利用。經(jīng)過浸出處理的終浸渣，并沒有破壞原有礦物組成結(jié)構(gòu)，仍然可以制磚等達(dá)到了經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙重目的。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例I
原料云南某氧化鋅礦I #，其成分為Znl5. 48%. Fel8. 20%. Si027. 94%，其鋅物相成分為碳酸鋅9. 49%、硅酸鋅2. 12%.硫化鋅O. 7 3%、鐵鋅尖晶石3. 14 %。用于制備高純氧化鋅的方法
(I)浸取取500g氧化礦1#，用1500ml氨水-碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸??；其中，所述浸取劑中NH3的摩爾濃度c (NH3) =5. 5mol/L, C032_的摩爾濃度c (CO32O =1. 2 mol/L,按每立方米浸取劑中添加O. 3kg氟硅酸鈉的量在浸取劑中加入氟硅酸鈉；合計浸取時間為3小時，溫度為25-40°C ;固液分離后，所得鋅氨絡(luò)合液中鋅68. 5克；氧化鋅礦鋅的浸出率為88. 5% ；
(2)預(yù)蒸氨將浸取液加熱至90°C，脫除部分游離氨，蒸至液體中氨濃度為3. 5mol/L時，再按每立方米浸取液加入2kg的比例加入過硫酸銨，將預(yù)蒸氨后的液體進(jìn)行固液分離，溶液進(jìn)入凈化除雜步驟；
(3)凈化除雜向預(yù)蒸氨后的液體中加入2.Ig高錳酸鉀攪拌O. 5h，加入少量聚丙烯酰胺溶液(4mg/L)過濾，濾液按沉淀Cu、Cd、Pb所需硫化鈉的理論量的I. 2倍加入硫化鈉，溫度，70°C，攪拌時間2h，過濾，濾液加入KMnO4用量為Fe量的2. 7倍，溫度80°C，攪拌Ih (檢測Fe、Mn合格)，過濾，濾液按置換Cu、Cd、Pb所需理論鋅粉的2. 5倍加入鋅粉，攪拌30min，溫度60°C，過濾；
(4)精制處理，方法為凈化除雜處理后的液體中，加入磷酸銨和表面活性劑，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入Ikg磷酸銨、50g表面活性劑SDS，得到精制液；
(5)蒸氨結(jié)晶將所得精制液置入蒸氨器中進(jìn)行蒸氨，蒸汽壓進(jìn)口0.5MPa/cm2，溶液溫度105°C，直至[Zn2+] =1. 5g/L時停止蒸氨，得到的乳濁液進(jìn)行固液分離，濾餅按液固比5 I清水洗滌，洗滌時間lh，再過濾分離，得到濾餅；
(6)干燥煅燒濾餅105°C干燥，得到粉體，經(jīng)450°C馬弗爐煅燒60min，取樣檢測得到純度Zn0%=99. 73% ;平均粒徑13. 5nm(XRD線寬法)，比表面積90m2/g的高純氧化鋅粉體。實施例2
原料氧化礦 2#，其成分為Zn9. 67%. Fel9. 33%. Si026. 63%, Ca028. 34% 其鋅物相成分為碳酸鋅12. 28%、硅酸鋅2. 37%.硫化鋅O. 8 2%、鐵鋅尖晶石3. 20%。用于制備高純氧化鋅的方法
(I)浸取取500g氧化礦I #,用1500ml氨水-碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸?。黄渲?所述浸取劑中NH3的摩爾濃度c (NH3) =7mol/L, C032_的摩爾濃度c (CO32O =0. 95 mol/L,按每立方米浸取劑中添加O. 5kg氟硅酸鈉的量在浸取劑中加入氟硅酸鈉；分別按每立方米浸取劑中添加O. 4kg氟硅酸鈉、O. 03kg的表面活性劑SDS、lkg的二氰二胺的量分別加入氟硅酸鈉、SDS和二氰二胺；在浸取時,采用球磨，并保證球磨機(jī)內(nèi)浸出時間為60分鐘，球磨機(jī)出口物料全部通過140目篩，合計浸取時間為3小時，溫度為25-40°C ;所得鋅氨絡(luò)合液中鋅42. 7克；氧化鋅礦鋅的浸出率88. 3% ；
(2)進(jìn)行預(yù)蒸氨將浸取液加熱至95 °C，脫除部分游離氨，蒸至液體中氨濃度為3. Omol/L時，再按每立方米浸取液加入3kg的比例加入過硫酸銨，將預(yù)蒸氨后的液體進(jìn)行固液分離，溶液進(jìn)入凈化除雜步驟；
(3)凈化除雜向預(yù)蒸氨后的液體中加入I.28g高錳酸鉀攪拌O. 5h，加入少量聚丙烯酰胺溶液(4mg/L)過濾，濾液按沉淀Cu、Cd、Pb所需硫化鈉的理論量的I. 2倍加入硫化鈉，溫度，70°C，攪拌時間2h，過濾，濾液加入KMnO4用量為Fe量的3. 5倍，溫度80°C，攪拌Ih (檢測Fe、Mn合格)，過濾，濾液按置換Cu、Cd、Pb所需理論鋅粉的2. 5倍加入鋅粉，攪拌30min，溫度60°C，過濾；
(4)精制處理，方法為凈化除雜處理后的液體中，加入磷酸銨和表面活性劑，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入O. 5kg磷酸銨、40g表面活性劑SDS，得到精制液；
(5)蒸氨結(jié)晶將所得精制液置入蒸氨器中進(jìn)行蒸氨，蒸汽壓進(jìn)口O. 6MPa/cm2,溶液溫度108°C，在蒸氨結(jié)晶過程中，隨時檢測蒸氨塔內(nèi)液體鋅含量，當(dāng)鋅的質(zhì)量含量1%時，在蒸氨設(shè)備內(nèi)加入氫氧化鈉溶液，加入的氫氧化鈉溶液為每立方米蒸氨液體加入質(zhì)量百分含量為30%的氫氧化鈉溶液3升，鋅質(zhì)量百分含量低于O. 3%時，結(jié)束蒸氨，得到的乳濁液進(jìn)行固液分離，濾餅按液固比5 1清水洗滌，洗滌時間lh，再過濾分離，得到濾餅；
(6)干燥煅燒濾餅105°C干燥，得到粉體，經(jīng)350°C馬弗爐煅燒60min，取樣檢測得到純度Zn0%=99. 82% ;平均粒徑12. 3nm(XRD線寬法)，比表面積112m2/g的高純氧化鋅粉體。
實施例3
原料氧化鋅礦3 #，其成分為Znl3. 6%. Fel8. 67%. Si027. 83%, Ca029. 92%其鋅物相成分為碳酸鋅7. 96%、硅酸鋅2. 21%.硫化鋅O. 76%、鐵鋅尖晶石2. 67%。用于制備高純氧化鋅的方法
(I)浸取取It氧化鋅礦3 #，用3000L氨水-碳銨液作為浸取劑進(jìn)行浸??；其中，所述浸取劑中NH3的摩爾濃度c (NH3) =5. 6mol/L, C032—的摩爾濃度c (CO32O =1. 05 mol/L,按每立方米浸取劑中添加O. 4kg、0. 05kg的表面活性劑SDS、0. 5kg的二氰二胺的量分別加入氟硅酸鈉、SDS和二氰二胺；在浸取時，采用球磨，并保證球磨機(jī)內(nèi)浸出時間為50分鐘，球磨機(jī)出口物料全部通過140目篩，合計浸取時間為3. 5小時，溫度為25-40°C氟硅酸鈉的量在浸取劑中加入氟硅酸鈉；溫度為25-40°C ;固液分離后,所得鋅氨絡(luò)合液中鋅119. 95千克；氧化鋅礦鋅的浸出率為88. 19% ；
(2)預(yù)蒸氨將浸取液加熱至92°C，脫除部分游離氨，蒸至液體中氨濃度為3.2mol/L時，再按每立方米浸取液加入2. 6kg的比例加入過硫酸銨，將預(yù)蒸氨后的液體進(jìn)行固液分離，溶液進(jìn)入凈化除雜步驟；
(3)凈化除雜向預(yù)蒸氨后的液體中加入3.6kg高錳酸鉀攪拌O. 8h，加入少量聚丙烯酰胺溶液(4mg/L)過濾，濾液按沉淀Cu、Cd、Pb所需硫化鈉的理論量的I. 2倍加入硫化鈉，溫度，70°C，攪拌時間2h，過濾，濾液加入KMnO4用量為Fe量的3. 5倍，溫度80°C，攪拌Ih (檢測Fe、Mn合格)，過濾，濾液按置換Cu、Cd、Pb所需理論鋅粉的2. 5倍加入鋅粉，攪拌30min，溫度60°C，過濾；
(4)精制處理，方法為凈化除雜處理后的液體中，加入磷酸銨和表面活性劑，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入O. 8kg磷酸銨、30kg表面活性劑SDS，得到精制液；
(5)蒸氨結(jié)晶將所得精制液置入蒸氨器中進(jìn)行蒸氨，蒸汽壓進(jìn)口O. 8MPa/cm2,溶液溫度108°C，在蒸氨結(jié)晶過程中，隨時檢測蒸氨塔內(nèi)液體鋅含量，當(dāng)鋅的質(zhì)量含量在I. 5%時，在蒸氨設(shè)備內(nèi)加入氫氧化鈉溶液，加入的氫氧化鈉溶液為每立方米蒸氨液體加入質(zhì)量百分含量為30%的氫氧化鈉溶液5升，鋅質(zhì)量百分含量低于O. 3%時，結(jié)束蒸氨得到的乳濁液進(jìn)行固液分離，濾餅按液固比5 1清水洗滌，洗滌時間lh，再過濾分離，得到濾餅；
(6)干燥煅燒濾餅105°C干燥，得到粉體，經(jīng)400°C馬弗爐煅燒80min，取樣檢測得到純度Zn0%=99. 83% ;平均粒徑12. 5nm(XRD線寬法)，比表面積107m2/g的高純氧化鋅粉體。
權(quán)利要求
1.一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，包括以下步驟 浸取待處理的低品位氧化鋅礦、凈化除雜、蒸氨結(jié)晶和干燥煅燒，其特征在于 浸取待處理的低品位氧化鋅礦時，用氨水-碳銨液作浸取劑進(jìn)行浸??；其中c (NH3) =5. 5-7mol/L，c (CO廣)=0. 95-1. 5 mol/L，并在每立方米的浸取劑中添加 O. 3-0. 5kg氟娃酸鈉，浸取后得到浸取液； 在凈化除雜步驟之前，進(jìn)行預(yù)蒸氨將浸取液加熱至90-95°C，脫除部分游離氨，直至溶液氨濃度c (NH3) =3. 0-3. 5mol/L時，再按每立方米浸取液加入2_3kg的比例加入過硫酸銨進(jìn)行氧化，然后進(jìn)行固液分離，溶液進(jìn)入凈化除雜步驟； 在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理，方法為凈化除雜處理后的溶液加入磷酸銨和表面活性齊U，加入量為每立方米凈化除雜處理后的液體中加入O. 5-1. Okg磷酸銨、30-50g表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于每立方米的浸取劑中還添加有O. 03-0. 05kg的表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于在每立方米的浸取劑中還添加有O. 5-lkg的二氰二胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于在浸取低品位氧化鋅礦時，利用濕法球磨浸取。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于保證球磨機(jī)內(nèi)浸出時間為50 60分鐘，球磨機(jī)出口物料全部通過140目篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于在蒸氨結(jié)晶過程中，隨時檢測溶液中鋅含量，當(dāng)鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1-1. 5%時，加入氫氧化鈉溶液，加入量為每立方米蒸氨液加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氫氧化鈉溶液3-5升，鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于O. 3%時，結(jié)束蒸氨。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，其特征在于煅燒溫度為350-450°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用低品位氧化鋅礦生產(chǎn)高純納米氧化鋅的方法，采用氨水-碳銨液進(jìn)行浸取，并在每立方米氨水-碳銨液中添加0.3-0.5kg氟硅酸鈉，在凈化除雜步驟之前進(jìn)行預(yù)蒸氨，并在凈化除雜后，進(jìn)行精制處理；本發(fā)明將氨法應(yīng)用于對電解低品位氧化鋅礦的處理，并對現(xiàn)有氨法進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)，使得低品位氧化鋅礦中的鋅得到充分回收利用，通過本發(fā)明技術(shù)手段的處理，經(jīng)350-450℃煅燒得到的氧化鋅純度可以達(dá)到99.7%以上，粒徑在10-50nm的納米氧化鋅產(chǎn)品，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值；另外，本發(fā)明的處理方法能耗低、效率高，浸取劑循環(huán)利用，經(jīng)過浸出處理的終浸渣，并沒有破壞原有礦物組成結(jié)構(gòu)，仍然可以制磚等達(dá)到了經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙重目的。
文檔編號C01G9/02GK102839282SQ20121035809
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者陳尚全, 李時春, 李曉紅 申請人:四川巨宏科技有限公司