Как да се получицинков оксид от продукти, съдържащи цинк
Употреба: получаване на неорганични пигменти, по-специално цинков оксид. Същността на метода: цинксъдържащите суровини се разтварят в сярна киселина с концентрация 200 g/DM 3 . Разтворът на цинков сулфат се третира с амониев хидроксид. Образува се основен цинков сулфат със съдържание на влага 150%. Утайката се обработва с разтвор на амониев карбонат или амониев бикарбонат с концентрация 25 - 62 g/DM 3 карбонатен йон. Изсушава се и се калцинира при 750°C. Цинковият оксид има размер на частиците 0,2 микрона; белота 97%. Съдържание на водоразтворими примеси 0,15%. Съдържанието на основното вещество е 99,5%. 1 табл.
Изобретението се отнася до производството на неорганични пигменти и може да се използва при производството на цинков оксид и карбонат от цинксъдържащи продукти.
Важни качествени характеристики на пигментирания цинков оксид (цинково бяло) са: масовата част на ZnO и водоразтворимите примеси, както и дисперсията, която определя една от характеристиките, нормализирани съгласно GOST - покривност.
С хидрометалургичен метод за производство на цинков оксид. Последните две характеристики се определят както от условията на синтез, така и от метода на последващо усъвършенстване на продукта. По този начин всички мерки, предприети за контролиране на синтеза на силно диспергиран продукт, могат да бъдат анулирани в следващите етапи на промиване, филтриране, сушене и калциниране. По-специално, продължителният престой на частици в матерния разтвор (синтез, промиване, филтриране) води до растеж на големи частици поради загуба на малки (повторна кондензация) и следователно до намаляване на дисперсията на продукта.
Известен метод за получаване на цинков оксид чрез утаяване с амониев хидроксид, последвано от калциниране.
Прототипът на изобретението е методът, според който цинковият оксид се получава чрез утаяване на амониев хидроксид от разтвор на ZnSO4основен цинков сулфат. След третиране на утайката с вода, тя се изсушава и се калцинира във въртяща се пещ при 900°С, за да се получи цинков оксид.
Когато основният сулфат, утаен от NH4OH, се третира с вода (двойно промиване), кристалите ясно растат по време на повторна кондензация: броят на малките частици намалява и броят на големите частици се увеличава. След калциниране на такава утайка при температура 900-950 ° С се образува полидисперсен продукт с размер на частиците 0,8-2 μm.
Освен това консумацията на вода за измиване е висока.
Целта на изобретението е да подобри качеството на цинковия оксид и да опрости процеса на получаването му.
Тази цел се постига с това, че утаяването се извършва с амониев хидроксид, последвано от обработката му с разтвор на амониев карбонат или бикарбонат с концентрация 40-100 g/DM 3 .
Следните реакции протичат по време на процеса: ZnSO4 + NH4OH ->> 3Zn(OH)2ZnSO4 + + (NH4)2SO4 3Zn(OH)2 ZnSO4 + (NH4)2CO3 ->> ->>3Zn(OH)2 ZnCO3 + (NH4)2SO4.
Изпълнението на процеса по този начин води до факта, че кристалите на основния цинков сулфат се разрушават по време на обработката с разтвори на карбонати, а при последващо калциниране или сушене разрушаването завършва с образуването на фино диспергиран цинков оксид.
Утаеният от амониев хидроксид основен цинков сулфат се третира с разтвор на амониев карбонат с концентрация 40-100 g/DM 3 . При концентрация под 40 g / dm 3, реакцията на заместване на сулфатния йон с карбонатния йон протича недостатъчно, в резултат на което повече сулфати остават в твърдата фаза, което ще изисква повишаване на температурата на калциниране над 800 ° C и това ще доведе до намаляване на качеството на получения цинков оксид (намаляване на дисперсията и химическата активност, появата на жълтеникавост).
При концентрация на карбонатамоний над 100 g/cm 3 в системата, процесите на повторна кондензация започват да преобладават, което води до растеж на кристали. В резултат на това след калциниране се получава цинков оксид с незадоволителна дисперсност, което намалява търговските му качества. В допълнение, увеличаването на концентрацията на амониев карбонат над 100 g/dm 3 без увеличаване на степента на отстраняване на сулфатния йон от утаения продукт води до факта, че амониевият карбонат започва да кристализира заедно с цинковия карбонат.
По този начин наборът от отличителни характеристики на предложеното изобретение - отделянето на съдържаща цинк утайка от разтвор на амониев хидроксид, последвано от обработката му с разтвор на амониев карбонат с концентрация 40-100 g / dm 3, ви позволява да постигнете целта си: да получите високо диспергиран, хомогенен, активен цинков оксид с най-високо качество на марката BCO с висока степен на белота (97%), съдържащ 99 .8% от основното вещество, 0,06% водоразтворими примеси и 0,006% примеси, неразтворими в HCL. Размерът на частиците на цинковия оксид, получен чрез предложения метод, е 5-15 пъти по-малък, отколкото в метода съгласно прототипа; да се опрости процеса на получаване на цинков оксид чрез намаляване на броя на операциите за обработка на основния цинков сулфат (измиване) с 2 пъти, поради което се намалява количеството на използваното оборудване и съответно производствените площи, заети от него, и разходите за енергия за тяхната работа; В допълнение, намалете количеството вода, използвано в цикъла на процеса.
Примери за изпълнение на метода Пример 1. 500 g сублимирана шлака с производствен състав на олово, %: Zn 55,9; Pb 15,1; Fe 1,47; As 0,8; Sn 0,22; SiO2 0,54 и т.н. се разтварят в разтвор на сярна киселина с концентрация 200 g / dm 3 при W: T = 4: 1, температура 85 ° C, в продължение на 2 часа, до рН 5,2.
От получениРазтвор на ZnSO4 (1,9 dm 3 ), съдържащ 110 g/dm 3 цинк, се утаява с амониев хидроксид (25% концентрация) основен цинков сулфат 3Zn(OH)2 ZnSO4. Разходът на амониев хидроксид възлиза на 0,63 DM 3 . Масата на получената мокра утайка 965 g; тегло на сухата утайка 439 гр. Влажност 150%. Съдържанието на SO4 2- в него е 31%.
965 g мокър основен цинков сулфат се третират с разтвор на амониев карбонат при концентрация от 40 g/dm 3 в реактор с разбъркване при 40°С и време на процеса от 30 минути. Обемът на обработващия разтвор е 2,9 DM 3 . След завършване на обработката, твърдата фаза се отделя от водната фаза чрез филтруване. Мократа утайка е с маса 824 г. Съдържанието на влага е 155%. Съдържанието на сух цинков карбонат в него е 628 г. Съдържанието на SO4 2-3,0%. Утайката се изсушава и се калцинира при 750 ° С. В резултат се получават 248 g ZnO.
Пример 2. Мокра утайка от основен цинков сулфат (965 g със съдържание на влага 155%), получен подобно на метода, описан в пример 1, се обработва с разтвор на амониев карбонат с концентрация 60 g/dm 3 в реактор с бъркалка, при температура 40 ° C и продължителност на процеса 30 минути. Обемът на обработващия разтвор е 4,5 DM 3 . След завършване на обработката, твърдата фаза се отделя от водната фаза чрез филтруване. Мократа утайка е с маса 780 г. Съдържанието на влага е 150%. Сухият цинков карбонат в него е 628 г. Съдържанието на SO4 2-2,9%. Утайката се суши при 105 ° С и се калцинира при 700 ° С. В резултат се получават 240 g ZnO.
Пример 3. Мокра утайка от основен цинков сулфат (965 g със съдържание на влага 155%), получен подобно на метода, описан в пример 1, се обработва с разтвор на амониев карбонат с концентрация 100 g/dm 3 в реактор с бъркалка при температура 40 ° C и продължителност на процеса 30 минути. Обем на обработкаразтвор 3,7 dm 3 . След завършване на обработката, твърдата фаза се отделя от водната фаза чрез филтруване. Мократа утайка е с маса 740 г. Съдържанието на влага е 145%. Сухият цинков карбонат в него е 628 г. Съдържанието на SO4 2-2,9%. Утайката се суши при 105°С и се калцинира при 750°С. В резултат се получават 245 g ZnO.
PRI me R (прототип). 500 g шлакови сублими с оловен производствен състав, %: Zn 55,9; Pb 15,1; Fe 1,47; As 0,8; Sn 0,22; SiO2 0,54 се разтваря в разтвор на сярна киселина до достигане на рН 5. Основният цинков сулфат се утаява от получения разтвор на ZnSO4 (V 1,9 dm 3 ), съдържащ 110 g/dm 3 цинк с концентриран разтвор на амоняк. Разходът на амониев хидроксид е 0,65 DM 3 . Масата на получената мокра утайка 965, Теглото на сухата утайка 440, Влажност 150%. Съдържанието на SO4 2- в него е 30%.
965 g мокър основен цинков сулфат се третират с вода при W:T = 7:1, температура 30°C, продължителност 30 минути, два пъти, като утайката се филтрира след всеки етап.
Сравнителните характеристики на качеството на цинковия оксид, получен по предложените и известни методи, са представени в таблицата.
По този начин, при използване на предложеното изобретение, в сравнение с прототипа, качеството на получения цинков оксид се подобрява и броят на операциите се намалява, т.е. няма двустепенно измиване и филтриране.
Метод за получаване на цинков оксид от съдържащи цинк продукти, включващ разтваряне на изходния материал в сярна киселина, освобождаване на цинк-съдържаща утайка от получения разтвор с амониев хидроксид, неговата обработка, сушене и окачване, което се характеризира с обработка на утайката с разтвор на амониев или амониев бикарбонат с концентрация на карбонатен йон 25 - 62 g / DM 3.