|
8樓

樓主 |
發表于 2008-10-6 10:02:35
|
只看該作者
這個問題困擾另外我好久,但目前還是沒有解決,上次看見論壇另一個兄弟也在問這個問題,我把查到的資料拿出來,分享一下,還是希望高手指點。
一、氧化鋅的生產方法
1)直接法:用鋅精礦為原料,經高溫氧化焙燒再加煤還原為鋅蒸氣,鋅蒸氣與熱空氣氧化得氧化鋅。現在主要用的原材料為鋅礦石,鋅灰等.一般有以下幾種窯爐結構:
(一)平窯.高溫氧化焙燒過程在一用耐火轉建的立方體窯爐里面,爐渣從窯下面漏掉.原料:鋅礦石,鋅灰,要求鋅含量30%以上.產量:爐體6平方左右的每天2到3噸左右.含量在85%-99%之間.設備投資40萬左右.優點:由于是用無煙煤燒制,氧化鋅顏色好,硫根,氯根含量低.原材料充沛,產品銷路廣.
(二)轉窯.高溫焙燒過程在一傾斜20度左右長度40米左右的圓形鐵筒里,從上方加料,下方出渣,蒸氣收集氧化成氧化鋅.原料:各種工業含鋅廢渣,一般含鋅量16%以上就可以用,產量圓形鐵筒一米左右的每天10噸貨左右,含量在55%-92%之間,設備投資60萬左右.優點:原材料要求不高,回收率高.產量高.氧化鋅顏色有的發黃,有的發灰.硫根氯根含量高.一般作為原材料用于別的行業.(三)煙化爐.具體生產工藝不詳.原料:工業含鋅廢渣,一般含鋅量14%以上,產量每天20噸,含量在45-80%.設備投資100萬.優點:回收率高,產量高.氧化鋅顏色微黃色或灰色.生產工控制好的話硫根氯根不高.
2.間接法:把鋅錠熔入蒸發坩鍋內,加熱后氣化遇空氣氧化經過冷卻用布袋捕集得到成品.產量每天5噸左右.含量99.7%,不過現在也有用鋅渣自己煉成鋅塊代替鋅錠,生產的氧化鋅含量在99.5左右.設備投資40萬.優點:產品含量高,產量高,工藝容易控制.氧化鋅為白色微黃.活性好.不過由于原材料為鋅錠,價格隨鋅錠價格起伏變化較大.
3.化學法:次氧化鋅、氨水與碳酸氫銨,按1(有效鋅)∶8∶1~1.5(重量比)配比投放在浸取槽中,加熱至50℃~80℃進行反應,調節PH值后除去雜質.蒸發5~8小時,而得堿式碳酸鋅沉淀液固混合物,分解的氨氣用吸收后,經氨循環系統導至工序(1)的浸取槽內循環利用,獲得的碳酸鋅經甩干,焙燒得到含量99.8%左右的氧化鋅.原料:轉窯或煙化爐生產的次氧化鋅或別的低含量氧化鋅.產量:每天4噸左右.設備投資100萬.優點:產品純度好,含鉛,鎘,坤等雜質少.由于次氧化鋅都含有一定量的鉛,生產過程中的廢鉛泥也可抵消部分生產成本.穩定的原料和開拓市場要掌握好.由于生產過程中氨氣循環利用,也稱為氨法生產氧化鋅工藝.
二、工業級和飼料級氧化鋅說明
工業級和飼料級氧化鋅又稱:煅燒法氧化鋅.白色微黃或淡黃色粉末.,分為工業級和飼料級兩類。工業級氧化鋅含雜質量低,堆積比重大,比表面積大,多適合于瓷釉、橡膠等行業主要規格有98%、 98.5%、99%、99.5%等,年產量5000噸。飼料級氧化鋅具有鋅含量高,鉛、鎘、砷含量低的優點,含量分95%和99%兩種,年產量4000噸。 最適合用于制造高級陶瓷、瓷磚、馬賽克、衛浴用瓷器及搪瓷品。尤適用于制造釉及制造玻璃之熔劑,并作橡膠生產的活性劑,飼料添加劑中作促進動物生長的微量元素。
三、某飼料級氧化鋅說明
分子式:ZnO 分子量:81.39 性 狀:白色或微黃色粉末,密度5.606,熔點1975℃,是一種兩性氧化物,不溶于水或乙醇,溶于酸堿溶液。高溫時呈黃色,冷卻后恢復白色。特 點: 1、 成本低,氧化鋅與其他鋅源相比,單位鋅的成本明顯低,利于校低飼料添加劑成本,添加量相當于一水硫酸鋅的44%,七水硫酸鋅的28%。 2、氧化鋅為干性粉狀鋅源,在飼料中穩定性好,不含水,不結塊,不變性,便于飼料加工和長期貯存,對飼料中維生素影響小。 3、氧化鋅作鋅源,比其他鋅更易被動物吸收,補鋅效果好。
四 某研究報告氧化鋅礦制備飼料級氧化鋅的工藝研究
摘 要:研究了以氧化鋅礦為原料,經酸浸、凈化、沉鋅、過濾、洗滌、干燥制得中間產物堿式碳酸鋅,堿式碳酸鋅經煅燒制備飼料級氧化鋅的新工藝。重點考察了制備工藝中酸浸、除雜條件以及煅燒溫度和時間對產品質量的影響。該研究屬全濕法制備飼料級氧化鋅新工藝,具有原料價廉易得、適應性強、生產成本低等優勢,制備的產品質量可達到HG/T 2792-1996飼料級氧化鋅一級品標準,該法充分利用了低品位的鋅資源具有較好的應用前景。關鍵詞:氧化鋅礦; 酸浸 ; 凈化; 煅燒 ;飼料級氧化鋅 飼料級氧化鋅是一種重要的飼料添加劑,為白色或淡黃色六角形細微粉末。與飼料級一水硫酸鋅和七水硫酸鋅等含鋅飼料添加劑相比,飼料級氧化鋅具有無味、無毒、質細膩、微量元素鋅含量高、產品精細等特點,其生物學利用率高,是良好的鋅來源。氧化鋅與其他鋅源相比,單位鋅的成本明顯低,利于降低飼料添加劑成本,添加量相當于一水硫酸鋅的44%,七水硫酸鋅的28%。研究表明,來自飼料氧化鋅的鋅2000~3000mg/kg對仔豬具有促生長和抗菌作用,增加到一定的合理量,可替代抗生素的作用。因此,飼料氧化鋅作為飼料微量元素鋅的良好添加劑及部分抗生素的替代品,必將有一個美好的市場前景[1~3]。本文以氧化鋅礦為原料,經酸浸、凈化、沉淀轉化、過濾、洗滌、干燥、煅燒等工序,制備了符合HG/T 2792-1996(一等品)標準的飼料級氧化鋅。 1 實驗部分 1.1 實驗原料及實驗儀器: 1.1.1本實驗的主要原料為氧化鋅礦、硫酸、碳酸鈉、無離子水等,氧化鋅礦主要化學組成見表1。表1 氧化鋅礦的主要化學組成元素 Zn Pb Fe SiO2 Cu As Cd 含量/% 57.3 4.62 2.34 0.63 1.05 0 0.56 1.1.2本實驗的主要儀器有:1000ml三口燒瓶、磁力攪拌器、布氏漏斗、恒溫水浴、恒溫干燥箱、馬弗爐等。 1.2 實驗原理及步驟 1.2.1 鋅的浸出取100g鋅礦粉,加入裝有一定量硫酸的1000ml三口燒瓶中,80℃下恒溫攪拌2h,過濾去渣。原料中主要元素多以氧化物形式存在,金屬氧化物發生以下反應: MOn/2 + nH+ → Mn+ + n/2 H2O 在酸浸過程中除Zn以外,Pb、Fe、Si、Cu、Cd等雜質元素也大量被浸出,浸出液的組成及含量見表2:表2 浸出液的組成及含量元素 Zn Pb Fe SiO2 Cu As Cd 含量/ (g/L) 110.5 0.35 0.48 0.02 0.19 0.00 0.08 根據浸出液的組成,本實驗控制一定的pH值采用KMnO4氧化水解除Fe,除Fe過程中,SiO2也通過共沉淀、吸附等方式除去,Pb、Cu、Cd則通過鋅粉置換除去。具體過程如下: ① 氧化水解除鐵 將浸出液加入1000ml三口燒瓶中,80℃恒溫攪拌下緩慢加入KMnO4溶液,攪拌反應2h,控制溶液pH值至5~5.5,在室溫下靜置陳化3h,這時Fe3+發生反應生成Fe(OH)3沉淀而被除去,反應式如下: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Fe3++ 3H2O → Fe(OH)3 ↓+ 3H+ ② 置換 由于浸出液中的重金屬雜質Pb、Cu、Cd的存在將嚴重地影響飼料級氧化鋅產品的質量,因此必須除去這些雜質離子。本實驗采用鋅粉置換法來除去溶液中的Pb、Cu、Cd等雜質,同時又不會引入新的雜質,具體步驟如下:將去Fe濾液加入1000ml三口燒瓶中,在75℃恒溫下分兩段加入鋅粉進行置換凈化, 為確保雜質凈化徹底采用鋅粉總用量為理論量的3~4倍,每段反應時間20~30min,置換反應方程式如下: Me2++ Zn → Zn2+ + Me (Me=Cd、Cu、Pb) 1.2.3 沉淀反應沉淀反應的目的是將ZnSO4轉化為堿式碳酸鋅,直接沉淀法是濕法制備ZnO的一種重要化學方法,它是在可溶性鹽溶液中加入沉淀劑,在一定的反應條件下形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽類從溶液中析出,經熱分解得到ZnO的一種新工藝[4]。本實驗采用碳酸鈉作沉淀劑,生產成本較低,便于實現工業化,反應式如下[5~6]: 3Na2CO3+3ZnSO4+3H2O→3Na2SO4+ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O↓+ 2CO2 1.2.4 洗滌、干燥與煅燒將沉淀反應的產物堿式碳酸鋅轉入布氏漏斗進行固液分離,每次采用200ml無離子水洗滌濾餅,洗滌兩次后將濾餅取出放置在恒溫烘箱設定干燥溫度在110~130℃烘干2h,以去掉濾餅中的游離水,濾液返回原料制備階段用于氧化鋅礦的化漿。濾餅烘干后置于馬弗爐中,在800~900℃煅燒4h得到飼料級氧化鋅產品。 2 結果與討論 2.1 凈化結果分析經過酸浸和凈化工藝后,ZnSO4溶液的雜質含量已經很低(見表3),結果表明本實驗工藝的凈化效果比較理想。飼料級氧化鋅產品對重金屬雜質的含量(Pb、Cd、Cu等)控制相當嚴格,因此原料液的凈化是否徹底將很大程度上影響最終產物的質量。本實驗采用氧化KMnO4氧化水解除Fe和鋅粉兩次置換除Pb、Cd、Cu,控制合適的工藝條件,較好地將原料浸取液中的重金屬雜質除去,從而可提高飼料級氧化鋅產品的等級。表3 精制ZnSO4溶液中主要雜質的含量(mg/L) 元素 Pb Fe Cu As Cd 含量 0.04 0.08 0.01 0.00 0.01 2.2干燥、煅燒及產品性能干燥及煅燒條件的確定對飼料級氧化鋅產品質量的影響很大。在實驗過程中,將脫水后的濾餅置入110~130℃恒溫干燥箱中干燥2h,確保堿式碳酸鋅中的水分≤1%。如果水分含量太高,勢必延長煅燒時間來蒸發多余的水分,這將導致產品有過燒的現象。將干燥合格的堿式碳酸鋅放置到馬弗爐內,分別選擇不同的煅燒溫度和煅燒時間進行條件對比實驗,得到了如表4所示的一組數據。表4 煅燒溫度和煅燒時間的影響序 號 煅燒溫度(℃) 煅燒時間(min) ZnO(%) 產品外觀 1 500 180 91.21 白色 2 500 240 92.15 白色 3 600 180 94.31 白色 4 600 240 94.58 白色 5 800 180 96.42 淺黃 6 800 240 96.73 淺黃 7 900 180 97.39 黃色 8 900 240 97.56 黃色 9 1000 180 98.50 黃褐色 10 1000 240 98.65 黃褐色 11 1200 180 98.75 黃褐色 12 1200 240 98.86 黃褐色實驗過程中分別選取從500~1200℃的溫度段和從180~240min的時間段進行對比,其結果見表4。由表4可知,不同的煅燒溫度和煅燒時間對產品的主含量及外觀影響很大。煅燒溫度過低和煅燒時間過短會將導致產品的主含量不合格(如表4序號1~4),這是由于煅燒溫度過低和煅燒時間過短,產品沒有完全燒透,部分堿式碳酸鋅沒有完全轉化為氧化鋅因此主含量不合格。隨著煅燒溫度的升高和煅燒時間的延長產品的主含量逐漸升高,但是當溫度升高到800℃以上甚至超過1000℃時(如表4序號9~12)產品的主含量變化趨勢并不明顯,反而將導致產品的外觀色澤加深,并且高溫下煅燒勢必消耗大量熱能這將導致產品能耗增加影響制造成本,不利于實現工業化[7~9]。因此確定本實驗的煅燒條件為:煅燒溫度800℃,煅燒時間240min。在此條件下制備的產品(前提:浸取液徹底除雜)質量指標與部頒標準HG/T 2792-1996的比較見表5。表5 本實驗制備的產品質量指標與部頒標準比較指標類別 指標值 ZnO含量(%) 含鋅量 (%) PbO含量(%)≤ Cd含量(%)≤ As含量(%)≤ 細度(通過100μm試驗篩)%≤ 部頒標準(一等品) 99.3 79.8 0.005 0.001 0.001 99.5 本實驗樣品實測指標 99.5 80.0 0.004 0.001 0.000 99.8 2.3 三廢治理本實驗過程中產生的主要廢渣有浸取液過濾時產生的金屬氧化物雜質,可回收用于制造重金屬無機鹽;過濾母液主要成分為硫酸鈉,雜質含量低,pH在7左右,可通過蒸發濃縮得到芒硝產品;濾餅洗滌水可回收用于鋅礦粉的化漿,多余洗水不含其它雜質,可通過調節pH值到7左右,達到國家污水綜合排放標準GB8978-1996,實現達標排放。 3 結 論 3.1以氧化鋅礦為原料,采用硫酸浸取、碳酸鈉沉鋅制備飼料級氧化鋅產品的工藝路線是可行的。 3.2 重金屬雜質采用鋅粉置換,控制鋅粉用量為理論量的3~4倍,分兩段除雜,可以較徹底地除去Pb、Cd、Cu等雜質。 3.3 煅燒溫度控制在800℃,煅燒時間控制在4h,可制備主含量在99.5%以上的飼料級氧化鋅產品,經分析檢測本實驗樣品,其主要技術指標均達到了部頒標準HG/T2792-1996飼料級氧化鋅一級品要求。
根據以上資料,我這樣推論:
1、 顏色的差異可能來自鍛燒時間和溫度,而增加鍛燒時間和溫度可增加ZnO的純度。
2、 密度的差異可能來自工藝的不一樣,看見多個公司的飼料級ZnO密度大多說是5.606,也就是重質的;而輕質氧化鋅可能通過特殊方法處理,如納米化,細度大大增加,密度大大降低,目的是在陶瓷和橡膠等工業中應用可降低40%左右的使用量。但如果兩者粒度差不多就很難解釋了。
3、 質量的最終標準來自于ZnO和重金屬的含量,而不是外觀。但由于用于工業和飼料的ZnO對重金屬要求不同,因此輕質ZnO的Pb、Cs和Cd含量可能更高。
4、 另外看見很多輕質ZnO都標明是間接法生產。因此有可能輕質氧化鋅多時間接法生產,而重質多是鍛燒法生產。 |
評分
-
查看全部評分
|