CN1075790C - 碱法生产活性氧化锌的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，属活性剂化工技术领域，它以工业用粗氧化锌为原料，用高浓度氨水-碳酸氢铵为浸取液，经粗氧化锌溶解、除杂净化、蒸氨、洗涤脱水、干燥及煅烧工艺过程和操作后制得活性氧化锌，该工艺的特点是：浸取液中的游离氨浓度高，真空下蒸氨并回收氨、二氧化碳及使用过的浸取液，减少了原材料的消耗，降低了生产成本，提高了经济效益，适宜于工业化生产。
Description
本发明的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，属活性剂化工技术领域，具体涉及一种改进的碱法生产活性氧化锌的工艺方法。
活性氧化锌易分散在橡胶或胶乳中，主要用作橡胶和电缆的增强剂，也可作白乳胶的着色和填充剂，在氯丁橡胶中作硫化剂，还可用于涂料、搪瓷、日用化工的填充剂等。
活性氧化锌的生产方法很多，但以粗氧化锌为原料生产活性氧化锌的主要是酸法，即以低级氧化锌或锌矿砂为原料与稀硫酸反应，制成粗硫酸锌溶液，经氧化还原除杂后，制得精硫酸锌溶液，经中和反应后得碱式碳酸锌，再经过滤、干燥、焙烧制得活性氧化锌。中国专利CN1040013A、CN1080265A、CN1088133A、CN1045956A对酸法生产活性氧化锌作了改进。
中国专利CN1047841A公开了以氨--碳酸氢铵为浸取液，采用碱法，以冶炼厂的含锌烟尘或低品位的菱锌矿为原料制取活性氧化锌的生产工艺。中国专利CN1065847A则以次氧化锌或菱锌焙烧矿为原料，采用碱法生产活性氧化锌。这两项专利以粗氧化锌为原料生产活性氧化锌的方法生产周期长，经济效益低，尚需改进和提高。
本发明的专利对碱法生产活性氧化锌的工艺方法作了改进。因此，本发明的目的是：向社会提供一种改进的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，对该化工技术领域做些贡献。
与现有的碱法生产活性氧化锌的技术相比，本发明专利技术内容的特点是采用了浓度较高的氨--碳酸氢铵为浸取液，溶解粗氧化锌，提高了氧化锌在浸取液中的浓度，为后续的除杂、蒸氨、析出氧化锌中间物创造了有利条件。采用间接蒸汽加热减压蒸氨操作以及氨与二氧化碳的回收、母液回收、废水处理循环使用等，使本发明的生产活性氧化锌的工艺方法成了制取活性氧化锌较好的工业化生产方法，采用该法生产活性氧化锌经济效益好，并具有综合利用及保护环境等优点。
本发明的碱法生产活性氧化锌的工艺方法如下：它以普通工业用粗氧化锌或脱硫用过的锌触媒焙烧物为原料，用浓氨水--碳酸氢铵水溶液为浸取液，经粗氧化锌溶解、除杂净化、蒸氨、洗涤脱水、干燥、煅烧工艺流程与操作后制成活性氧化锌，技术特点有：
(1)．配制浸取液：即在浸取装置如浸取釜、池、槽等容器中，以游离氨浓度为10--30％，碳酸氢铵浓度为10--30％，与水配成浸取液；
(2)．粗氧化锌溶解：即在浸取装置中搅拌下溶解氧化锌，将粗氧化锌原料及碳酸氢铵连同配制的浸取液加入浸取装置中，工艺条件为：ZnO∶NH3∶CO2==1.0∶2.0--5.0∶1.0-1.2(摩尔比)，该工艺条件给出了ZnO、NH3、CO2三者在浸取液中较为合适的比例关系，这是本发明的主要技术特点。溶解粗氧化锌的操作条件为：温度20--60℃，压力0.1--0.5MPa，搅拌下溶解。
在如上所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法中，其它工艺过程为：
(1)．除杂净化：首先把浸取装置中粗氧化锌溶液里的杂质用机械方法除去，如用筛网或布袋等过滤浸取液。接着在除杂装置如釜、池、槽等容器中给氧化锌溶液中加入氧化剂，除去溶液中的铁、锰等杂质，并用机械过滤除去。再给氧化锌溶液中加入还原剂锌粉，置换铜、铅等，并用机械过滤除渣。除杂净化操作条件均为：温度20--80℃，压力0.1--0.5MPa，搅拌下进行。
(2)．蒸氨工艺：将除杂后的氧化锌溶液送入蒸氨装置中，蒸氨装置可以是蒸馏釜、塔等装置。操作条件为：温度60--100℃，绝对压力0--0.08MPa，时间1--5小时，当溶液中氨的浓度降至小于等于5％时，停止蒸氨。
(3)．洗涤脱水：将蒸氨后的料液送入沉降装置中，如沉降槽、池、釜等，沉降下的物料用水洗涤至PH≤9时，用机械方法如离心泵等进行脱水，要求脱水后的物料的含水量要小于15％，然后进行干燥；干燥：将脱水后的物料送入流化床，采用气流方法进行干燥。
(4)．煅烧：将干燥后的物料送人回转窑煅烧活化，煅烧工艺条件为：温度250--500℃，时间5--60分钟，回转窑转速1--60rpm。经煅烧后即得活性氧化锌。
如上所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，技术特点还有：
(1)．所配的浸取液中，游离氨的浓度优化的选择为20--30％，碳酸氢铵的浓度优化的选择为20--30％。
(2)．除杂净化中加入的氧化剂可以是二氧化锰、二氧化铅，还可以用二氧化钛、活性碳、硅藻土、高岭土，根据粗氧化锌的来源和含杂情况的不同，使用上述不同的氧化剂和其它剂除杂净化，可选用其中一种或两种之混合物使用。
(3)．蒸氨工艺中优化的操作条件为：温度为70--90℃，时间1--3小时，绝对压力0--0.03MPa。
如上所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，技术特点还有：
(1)．蒸氨工序氨和二氧化碳气体的会收：在蒸氨工序中兼作氨和二氧化碳的回收，具体操作是在蒸氨装置的顶部将蒸出的氨与二氧化碳用高位喷射稀氨水进行吸收，以便回收后用于再配浸取液，这可以节约大量原料，提高生产效益。
(2)．溶解氧化锌的母液回收：将沉降装置中分离出的母液经机械方法，如用筛网或布袋等过滤后回收，用于再配浸取液。
(3)．废水处理再利用：在该生产活性氧化锌的工艺过程中，所有排放的废水，用硫酸中和处理后，除回收其中的氧化锌和氨外，达到排放标准，如达到国家污水综合排放标准后，还可作为生产过程中用水的补充，剩余的水可以排放。
(4)．尾气处理：在煅烧工序中，把回转窑尾气收集起来，可采用旋风分离，用布袋过滤，进行除尘处理并回收残余的氧化锌。
上述回收处理措施，可节约原料，降低成本与消耗，获得较好的经济效益，并能保护环境。
本发明的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，由于采用了浓度较高的氨水--碳酸氢铵作浸取液，使粗氧化锌充分快速溶解，为本法明的整个生产过程创造了良好的条件，形成了本工艺方法的一系列优点。其次，使用了负压蒸氨技术和多项回收再利用技术，降低了原材料的消耗和生产的成本，实现了工业化生产综合利用与保护环境并重并举的方针。与现有的生产工艺相比，本发明的工艺方法具有原材料消耗少，产品质量高，生产效益好等优点，是值得推广的技术。
本发明的说明书附图一幅：
图1是本发明的生产工艺流程框图。
图中：1．配置浸取液；2．粗氧化锌溶解；3．除杂净化；4．蒸氨；5．洗涤脱水；6．干燥；7．煅烧。经煅烧后即得活性氧化锌产品。
本发明的非限定实施例如下：
例一．碱法生产活性氧化锌的工艺方法。
该例的生产工艺过程已在图中示出。工艺过程及操作条件如下：
配制浸取液：在浸取装置中加入氨水、碳酸氢铵及水，其中游离氨与碳酸氢铵浓度均为30％，所述的浸取装置可以是浸取釜、池、槽等。
粗氧化锌溶解：即在浸取装置中搅拌下溶解氧化锌，取工业用粗氧化锌为原料，溶入浸取液中，还可补充碳酸氢铵，以使各物料满足如下工艺条件：ZnO∶NH3∶CO2==10∶5.0∶1.2(摩尔比)，操作条件为：温度20℃，压力0.5MPa，搅拌下溶解。
除杂净化：在除杂净化装置如除杂釜、池、槽等装置中，先用机械方法过滤粗氧化锌溶解液，如用筛网或布袋等过滤溶解液，以除去溶解液中的渣子等杂质，再加入二氧化锰或二氧化铅或是两者的混合物(混合物中比例各半)，在搅拌下反应，并用机械方法过滤以除去铁、锰等杂质，再加入锌粉，搅拌下充分反应，用机械方法过滤除去溶液中的铜、铅等杂质，再加入其它剂二氧化钛或活性碳或是两种的混合物(混合物中比例各半)，用机械方法过滤，除去溶解液中的渣子等杂质，除杂的操作条件为：温度20℃，压力0.5MPa。
蒸氨：经除杂净化的溶液送入蒸氨装置如蒸馏釜、塔等装置中，在温度60℃，绝对压力0.08MPa及搅拌条件下蒸氨，当蒸至溶液中的氨含量小于等于5％时，蒸氨操作结束，蒸氨时间5小时，在蒸氨的同时，在蒸氨装置的顶部，用高压泵喷射稀氨水吸收氨和二氧化碳。
洗涤脱水：将蒸氨后的物料送入沉降装置中进行沉降分离，沉降物用水洗涤至PH≤9，用离心泵离心脱水，使经离心脱水的物料的含水量小于15％，分离出的母液用机械方法过滤后，再用于配制浸取液。沉降装置可以是沉降槽、池、釜等。
干燥：把经脱水后的物料送到流化床上进行气流干燥。
煅烧：经干燥的物料送入回转窑中进行煅烧，温度为250℃，时间为1小时，回转窑转速1rpm，经煅烧制成活性氧化锌。在煅烧过程中，同时回收回转窑的尾气，经过滤回收活行氧化锌和氨气。
废水处理：将生产过程中产生的废水集中起来，加硫酸中和处理后，回收氧化锌、氨、二氧化碳等，经过处理的水达到排放标准(如国家污水综合排放标准GB8979-88)后，还可用于生产过程的补充用水。
例二．碱法生产活性氧化锌的工艺方法。
该例所述的碱法生产活性氧化锌的工艺流程同例一。与例一不同的是所用的粗氧化锌为脱硫用的锌触媒经煅烧后的产物。在本例中，浸取液中的游离氨与碳酸氢铵浓度均为10％，粗氧化锌溶解的工艺条件为ZnO∶NH3∶CO2==1.0∶2.0∶1.0(摩尔比)，操作条件为温度60℃，压力0.1MPa，除杂温度为80℃，压力为0.1MPa，蒸氨的操作温度为100℃，绝对压力0--0.01MPa，时间为1小时，煅烧温度为500℃，时间为5分钟，回转窑转速为60rpm，其它均同例一中所述。
例三．碱法生产活性氧化锌的工艺方法。
该例所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，其工艺流程同例一。与例一不同的是浸取液的游离氨与碳酸氢铵浓度均为20％，粗氧化锌溶解的工艺条件为ZnO∶NH3∶CO2=1.0∶3.5∶1.1(摩尔比)，操作条件为温度40℃，压力0.3MPa，除杂用的其它剂为硅藻土或高岭土或是两种的混合物，除杂温度为50℃，压力为0.3MPa，蒸氨的操作温度为80℃，绝对压力0.04MPa，时间为2.5小时，煅烧温度为375℃，时间为0.5小时，回转窑转速为30rpm，其它均同例一所述。
例四．碱法生产活性氧化锌的工艺方法。
该例所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，其工艺流程同例一。与例一不同的是蒸氨的操作温度为70℃，绝对压力0.03MPa，时间为3小时，或操作温度为90℃，绝对压力0.02MPa，时间为2小时，其它均同于例一、二、三所述的。
Claims (4)
1．一种碱法生产活性氧化锌的工艺方法，以粗氧化锌为原料，用氨水--碳酸氢铵作浸取液，经粗氧化锌溶解、除杂净化、蒸氨、洗涤脱水、干燥、煅烧工艺流程与操作后，制成活性氧化锌，特征在于：
(1)．配制浸取液：在浸取装置中，以游离氨浓度为10--30％，碳酸氢铵浓度为10--30％配制浸取液；
(2)．粗氧化锌溶解：将粗氧化锌原料及碳酸氢铵连同配制的浸取液加入浸取装置中，工艺条件为：ZnO∶NH3∶CO2=1.0∶2.0--5.0∶1.0--1.2(摩尔比)，操作条件为：温度20--60℃，压力0.1--0.5MPa，搅拌下溶解。
2．如权利要求1所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，特征在于：
(1)．除杂净化：在除杂装置中，分次加入氧化剂和还原剂锌粉进行除杂净化，操作条件：温度20--80℃，压力0.1--0.5MPa，并分次过滤除渣；
(2)．蒸氨：在蒸氨装置中蒸氨，操作条件：温度60--100℃，绝对压力0--0.08MPa，时间1--5小时，搅拌下蒸氨，当氨浓度降至小于等于5％时，停止蒸氨；
(3)．洗涤脱水：将蒸氨后的料液送入沉降装置中沉降分离，沉降物在搅拌下洗涤至PH≤9时进行机械脱水，使含水量小于15％；
(4)．煅烧：将脱水干燥后的物料送入回转窑煅烧，温度250--500℃，时间5--60分钟，煅烧后即得活性氧化锌。
3．如权利要求2所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，特征在于：
(1)．所配的浸取液中，游离氨的浓度为20--30％，碳酸氢铵的浓度为20--30％；
(2)．所述的除杂净化加入的氧化剂可以是二氧化锰、二氧化铅；
(3)．所述的蒸氨操作的温度为70--90℃，时间1--3小时，绝对压力0--0.03MPa。
4．如权利要求3所述的碱法生产活性氧化锌的工艺方法，特征在于：
(1)．蒸氨工序气体回收：在蒸氨装置的顶部将蒸出的氨与二氧化碳用高位喷射稀氨水吸收碳化氨水，回收后用于再配浸取液；
(2)．溶解氧化锌的母液回收：将沉降装置中分离出的母液经机械过滤后，回收用于再配浸取液；
(3)．在该生产活性氧化锌的工艺过程中，所有排放的废水，用硫酸中和处理后，回收其中的氧化锌和氨，达到排放标准后，部分可回收利用，剩余的可排放。
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