CN105753038A - 一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其以次氧化锌为原料，对次氧化锌进行漂洗、中浸制得硫酸锌溶液，然后再采用双氧水把硫酸锌溶液中的铁净化干净，然后升温，把多余的双氧水分解掉，再加入高锰酸钾将二价锰离子氧化为二氧化锰沉淀，调节pH值在5.0～5.2，即可把铁和锰沉淀完全，过滤，滤液加入锌粉置换除镉，除镉后的溶液通过压滤得到滤饼和滤液，滤饼即粗镉，滤液即净化好的溶液，然后将滤液浓缩，固液分离、烘干，即得饲料级一水硫酸锌。本发明收率高、步骤简单，操作方便，除杂效果好，成本低廉，经济可行。

Description

一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺

技术领域

本发明涉及硫酸锌的生产工艺，尤其涉及一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺。

背景技术

在以次氧化锌为原料酸浸法生产饲料级一水硫酸锌中，可溶性的硫酸铁、硫酸锰、硫酸镉均会随着硫酸锌进入净化系统，因此浓缩前必须先把杂质除去，才能浓缩结晶得到合格的一水硫酸锌产品。而目前的除杂工艺，其除杂成本高，且很难得到合格的一水硫酸锌产品，因此需要寻找一种以次氧化锌为原料生产饲料级一水硫酸锌的方法，其工艺步骤简单、除杂效果好，成本低廉，经济可行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，该工艺收率高、步骤简单，操作方便，除杂效果好，成本低廉，经济可行。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，具体包括以下步骤：

步骤1、漂洗：向次氧化锌中加入水，搅拌1.5～2.5h后，压滤，得滤饼A；

步骤2、中浸：向步骤1得到的滤饼A中依次加入水和工业硫酸，调ph值为5.0～5.2，于60～70℃保温1小时后，压滤，得滤液B，即硫酸锌溶液；

步骤3、除铁：待步骤2所得的硫酸锌溶液冷却至室温后，向其中滴加双氧水，将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺后，终止反应；

步骤4、除双氧水：将步骤3除铁后的反应液升温到80℃后，搅拌至双氧水分解完全；

步骤5、除锰：向步骤4除双氧水后的反应液中，加入高锰酸钾，至Mn²⁺完全氧化为二氧化锰沉淀后，终止反应；

步骤6、调pH：向步骤5除锰后的反应液中加入次氧化锌，调反应液pH值为5.0～5.2后，压滤，得滤液C；

步骤7、除镉：向步骤6得到的滤液C中，加入锌粉，置换除去反应液中的镉，监测反应液中镉的浓度，当Cd²⁺的浓度小于10mg/L时，终止反应，然后压滤，得滤液D；

步骤8、浓缩、固液分离、烘干：将步骤7所得滤液D浓缩至婆美度70后，固液分离，得滤液E和滤饼E，滤液E与步骤2所得硫酸锌溶液合并，然后循环步骤2～8；滤饼E烘干，即得饲料级一水硫酸锌。

进一步的，所述次氧化锌的含锌量为45％。

进一步的，步骤1中所述加入水的量为：每100g次氧化锌对应200～500ml水；

步骤2中所述加入水的量为：每100g次氧化锌对应200～500ml水；步骤2所述工业硫酸为质量浓度为93％的工业硫酸，加入质量浓度为93％的工业硫酸的量为：按每100g次氧化锌对应70～80g质量浓度为93％的工业硫酸；

步骤3中所述双氧水的滴加速度为1～2mL/min；

步骤5中高锰酸钾的加入量为：每100g次氧化锌对应0.6～0.9g的高锰酸钾；

步骤6中所述锌粉的加入量为：每100g次氧化锌对应3～6g锌粉。

进一步的，步骤3中所述除铁反应的终点控制方法为：滴加过程中监测反应液中Fe²⁺的浓度，用试管取2mL溶液，调PH值到5.2，过滤，滤液中加入2～3滴双氧水，溶液不变红即为反应终点；

步骤4中所述判断双氧水分解完全的所采用的方法为：淀粉碘化钾试纸法；

步骤5中所述除锰反应的终点控制方法为：反应过程中监测Mn²⁺的浓度，用试管取2mL反应溶液，往试管中加入2～3滴质量浓度为1％的高锰酸钾溶液并摇晃，溶液显粉红色即为终点；

步骤6中所述反应液中Cd²⁺的浓度的测定方法为：示波极谱法。

进一步的，所述压滤采用的是板框压滤机。

进一步的，步骤8所述的固液分离采用的是离心机。

本发明的化学反应原理如下：

①中浸：是将氧化锌与硫酸溶液反应生成硫酸锌溶液，同时溶液有Fe²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺等杂质。

化学反应式：ZnO+H₂SO₄＝ZnSO₄+H₂O，FeO+H₂SO₄＝FeSO₄+H₂O，MnO+H₂SO₄＝MnSO₄+H₂O，CdO+H₂SO₄＝CdSO₄+H₂O；

②氧化除铁：向酸浸液加入双氧水，溶液中Fe²⁺氧化成Fe³⁺，Fe³⁺水解生产Fe(OH)₃沉淀物质达到除铁的目的，化学反应式：Fe²⁺+H₂O₂+H₂O＝Fe(OH)₃↓+H⁺，

③除双氧水：化学反应式

④除锰：化学反应式2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O＝5MnO₂↓+2H₂SO₄+K₂SO₄

⑤调pH值：是用氧化锌将水解产生的H⁺中和，化学反应式ZnO+2H⁺＝Zn²⁺+H₂O，

⑥置换除镉：向除铁溶液加入锌粉，将溶液中的Cd²⁺置换成金属镉达到除镉目的。化学反应式：Cd²⁺+Zn＝Zn²⁺+Cd↓，

与现有技术相比，本发明的优点为：

本发明以次氧化锌为原料生产一水硫酸锌；铅锌矿物原料大多数都为铅锌矿共生，经过优先浮选很难达到铅锌完全分离；铅锌矿冶炼是将锌富集在渣中，然后用烟化炉处理炉渣，产出氧化锌或者次氧化锌；次氧化锌的主要成分是ZnO，只是品位较次，一般为45％～65％。本发明以次氧化锌为原料，材料易得、廉价，生产硫酸锌过程中产生的废渣废液，可以用来回收铅、镉、铟、铋、锡等金属，不仅节约成本，还使资源得到充分的利用。

本发明以次氧化锌为原料生产一水硫酸锌的过程中，为了得到符合国家标准的饲料级一水硫酸锌，就必须把溶液中的各种杂质净化干净，溶液中含有的铁和锰均需要氧化生成沉淀过滤去掉，如果只选用双氧水进行氧化，锰不能净化干净；相反，如果只选用高锰酸钾进行氧化，虽然能氧化干净，但是生产成本太高。本发明采用先加双氧水把铁净化干净，然后升温，把多余的双氧水分解掉，再加入高锰酸钾氧化二价锰得到二氧化锰沉淀，调节PH值在5.0～5.2，即可把铁和锰沉淀完全，通过过滤即可净化干净，所制得的一水硫酸锌收率≥95％，硫酸锌含量≥94.7％。

本发明以次氧化锌为原料生产一水硫酸锌的生产工艺，其收率高，纯度好，此外，把除铁和除锰在一个容器中进行，即节省了设备投资，也降低了生产成本，非常适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行进一步详细的叙述。

步骤1、漂洗：按每100g次氧化锌对应250mL水，向120g次氧化锌中加入300mL水，以80转/min的速度搅拌2h后，采用板框压滤机压滤，得滤饼A和滤液A，所述滤液A用来回收氯化钠；所述次氧化锌含锌量为45％；

步骤2、酸浸：按每100g次氧化锌对应416mL水；每100g次氧化锌对应71g质量浓度为93％的工业硫酸；向步骤1得到的滤饼A中依次加入500mL水和85g质量浓度为93％的工业硫酸，调pH值为5.0～5.2，于65℃保温1小时后，采用板框压滤机压滤，得滤液B，即硫酸锌溶液，所述硫酸锌溶液的婆美度为38，其中锌的浓度为100g/L、铁的浓度为16g/L、锰的浓度为5g/L；所得滤液B，用于回收铅、铟、锡、铋；

步骤3、除铁：待步骤2所得的硫酸锌溶液冷却至室温后，以1.5mL/min的速度，向其中滴加双氧水，将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，滴加过程中监测反应液中Fe²⁺的浓度，用试管取2mL溶液，调PH值到5.2，过滤，滤液中加入3滴双氧水，溶液不变红即为反应终点，终止反应；该步骤所述双氧水的用量为15g；

步骤4、除双氧水：将步骤3除铁后的反应液升温到80℃后，以80转/min的速度搅拌至双氧水分解完全；该过程中监测反应液中双氧水的分解程度，蘸取反应液于淀粉碘化钾试纸上，当淀粉碘化钾试纸不变蓝色时，即认为双氧水分解完全；

步骤5、除锰：按每100g次氧化锌对应0.83g的高锰酸钾，向步骤4除双氧水后的反应液中，加入1g高锰酸钾，至Mn²⁺完全氧化为二氧化锰沉淀，该过程中监测反应液中Mn²⁺的氧化程度，用试管取2mL反应液，往试管中加入2滴质量浓度为1％的高锰酸钾溶液并摇晃，溶液显粉红色即为终点；终止反应；

步骤6、调PH值：向步骤5除锰后的反应液中加入次氧化锌，调反应液PH值为5.0～5.2后，采用板框压滤机压滤，得滤液C和滤饼C，所述滤饼C用于回收铁和锌；

步骤7、除镉：按每100g次氧化锌对应4.17g锌粉，向步骤6得到的滤液C中加入5g锌粉，置换除去反应液中的镉，监测反应液中的Cd²⁺的浓度至Cd²⁺的浓度小于10mg/L时，终止反应，然后采用板框压滤机压滤，得滤液D和滤饼D，所述滤饼D即粗镉；

步骤8、浓缩、固液分离、烘干：将步骤7所得滤液D浓缩至婆美度70后，一水硫酸锌结晶析出，然后采用离心机固液分离，得滤液E和滤饼E，滤液E与步骤2所得硫酸锌溶液合并，然后循环步骤2-8；滤饼E烘干，即得饲料级一水硫酸锌。

其中，步骤7中所述监测反应液中镉的浓度所采用的方法为：示波极谱法；具体操作步骤为：称取0.1g试样，于150ml烧杯中，加少量水，加6ml硫酸(1+1)，加热溶解1～2min，取下，冷至室温，移入100ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，取部分溶液倒入电解池中，用JP-2型示波极谱仪进行测定；其中所述硫酸(1+1)为分析纯硫酸(密度1.84)和蒸馏水按1∶1的体积比混合所得的硫酸溶液。

采用该工艺一水硫酸锌的收率为95.6％，硫酸锌含量为96.7％。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、漂洗：向次氧化锌中加入水，搅拌1.5～2.5h后，压滤，得滤饼A；

步骤2、中浸：向步骤1得到的滤饼A中依次加入水和工业硫酸，调ph值为5.0～5.2，于60～70℃保温1小时后，压滤，得滤液B，即硫酸锌溶液；

步骤3、除铁：待步骤2所得的硫酸锌溶液冷却至室温后，向其中滴加双氧水，将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺后，终止反应；

步骤4、除双氧水：将步骤3除铁后的反应液升温到80℃后，搅拌至双氧水分解完全；

步骤5、除锰：向步骤4除双氧水后的反应液中，加入高锰酸钾，至Mn²⁺完全氧化为二氧化锰沉淀后，终止反应；

步骤6、调pH：向步骤5除锰后的反应液中加入次氧化锌，调反应液pH值为5.0～5.2后，压滤，得滤液C；

步骤7、除镉：向步骤6得到的滤液C中，加入锌粉，置换除去反应液中的镉，监测反应液中Cd²⁺的浓度，当Cd²⁺的浓度小于10mg/L时，终止反应，然后压滤，得滤液D；

步骤8、浓缩、固液分离、烘干：将步骤7所得滤液D浓缩至婆美度70后，固液分离，得滤液E和滤饼E，滤液E与步骤2所得硫酸锌溶液合并，然后循环步骤2-8；滤饼E烘干，即得饲料级一水硫酸锌。

2.根据权利要求1所述的一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，所述次氧化锌的含锌量为45％。

3.根据权利要求1所述的一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，步骤1加入水的量为：每100g次氧化锌对应200～500ml水；

步骤2加入水的量为：每100g次氧化锌对应200～500ml水；步骤2所述工业硫酸为质量浓度为93％的工业硫酸，加入质量浓度为93％的工业硫酸的量为：按每100g次氧化锌对应70～80g质量浓度为93％的工业硫酸；

步骤3中所述双氧水的滴加速度为1～2mL/min；

步骤5中高锰酸钾的加入量为：每100g次氧化锌对应0.6～0.9g的高锰酸钾；

步骤6中所述锌粉的加入量为：每100g次氧化锌对应3～6g锌粉。

4.根据权利要求1所述的一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，步骤3中所述除铁反应的终点控制方法为：滴加过程中监测反应液中Fe²⁺的浓度，用试管取2mL溶液，调PH值到5.2，过滤，滤液中加入2～3滴双氧水，溶液不变红即为反应终点；

步骤4中所述判断双氧水分解完全的所采用的方法为：淀粉碘化钾试纸法；

步骤5中所述除锰反应的终点控制方法为：反应过程中监测Mn²⁺的浓度，用试管取2mL反应溶液，往试管中加入2～3滴质量浓度为1％的高锰酸钾溶液并摇晃，溶液显粉红色即为终点；

步骤6中所述反应液中Cd²⁺的浓度的测定方法为：示波极谱法。

5.根据权利要求1所述的一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，所述压滤采用的是板框压滤机。

6.根据权利要求1所述的一种饲料级一水硫酸锌的生产工艺，其特征在于，步骤8所述的固液分离采用的是离心机。