CN108328642A - 一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，属于化工冶金技术领域。本发明首先将含锌物料采用氨或氨与铵盐做浸出剂经浸出、净化后得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种，在搅拌条件下向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体，维持釜内压力为0.3MPa~1.2MPa。通入冷却水控制反应温度为10℃~40℃，反应时间30min~180min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品和碳酸氢铵与碳酸铵的混合溶液。本发明在较低温度下采用免蒸氨的方法从锌氨溶液中制备碱式碳酸锌，没有蒸氨过程，具有反应条件温和，能耗低，成本低，操作环境好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，属于化工冶金技术领域。
背景技术
钢铁厂含锌尘泥、氧化锌矿、锌焙砂和次氧化锌等含锌物料采用氨或氨与铵盐做浸出剂浸取回收锌已成为分离回收锌重要的方法。氨浸法不仅适合处理高硅、高碳酸盐的氧化锌矿，还适宜处理含铁、钙、镁等杂质含量高的含锌二次物料，如处理锌焙砂、锌烟灰、钢铁厂含锌尘泥等多种二次含锌物料。因而，氨浸工艺具有广泛的适应性。
然而，传统技术从氨浸得到的锌氨浸出液中制备碱式碳酸锌均是通过蒸氨结晶方法得到碱式碳酸锌。在80~95℃的高温条件下，将溶液中的水蒸气、氨蒸发除去，碱式碳酸锌由不饱和的变为饱和，然后结晶析出碱式碳酸锌。专利申请20121035836.8公开的“一种利用低品位氧化锌生产高纯氧化锌的方法”，是将低品位氧化锌矿采用氨水-碳铵溶液浸取，加入添加剂后，在90~95℃条件下预蒸氨，再经净化除杂，在90~95℃温度下蒸氨结晶得到碱式碳酸锌。专利申请20121035836.8公开的“一种利用低品位氧化锌生产高纯氧化锌的方法”，是将低品位氧化锌矿采用氨水-碳铵溶液浸取，加入添加剂后，在90~95℃条件下预蒸氨，再经净化除杂，在90~95℃温度下蒸氨结晶得到碱式碳酸锌。专利申请201410048263.X公开的“从钢铁厂烧结灰中回收银、铜和锌的方法”，是将烧结灰首先进行水洗脱除其中的可溶碱金属，再采用氨水络合浸提，得到的含银氨、铜氨、锌氨络合物的混合溶液再采用甲醛或乙醛还原回收银，锌粉置换回收铜，蒸发除去水后再加碳酸钠得到碱式碳酸锌。
在高温蒸氨过程产出大量的含氨蒸汽，虽然可以采用尾气处理装置回收氨，但蒸氨过程不可避免的造成含氨蒸汽的溢出，氨挥发严重，导致工作环境恶劣。同时，蒸氨过程中溶液中的水的相变热较大，水分的蒸发需要吸收较高的能量，导致蒸氨过程蒸汽消耗量大，能耗高，生产成本高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法。本发明首先将含锌物料采用氨或氨与铵盐做浸出剂经浸出、净化后得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种，在搅拌条件下向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体，维持釜内压力为0.3MPa~1.2MPa。通入冷却水控制反应温度为10℃~40℃，反应时间30min~180min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品和碳酸氢铵与碳酸铵的混合溶液。本发明通过以下技术方案实现。
一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其步骤包括：首先将含锌物料采用氨或氨与铵盐做浸出剂经浸出、净化后得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种，在搅拌条件下向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体，维持釜内压力为0.3MPa~1.2MPa；通入冷却水控制反应温度为10℃~40℃，反应时间30min~180min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
所述含锌物料为钢铁厂含锌尘泥、氧化锌矿、锌焙砂或次氧化锌，锌氨溶液中锌的浓度为30g/L~180g/L，总氨浓度为2~8mol/L，铜铅镍镉杂质离子浓度均小于10mg/L。
所述晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为0.5~2:1g/L。
所述工业二氧化碳气体通入流量为20~80mL/min。
上述氨与铵盐为任意质量比。
上述搅拌条件的搅拌转速为150r/min~500r/min。
上述碱式碳酸锌产品可采用水洗，提高其纯度。
本发明的有益效果是：
本发明在较低温度下采用免蒸氨的方法从锌氨溶液中制备碱式碳酸锌，没有蒸氨过程，具有反应条件温和，能耗低，成本低，操作环境好的特点。同时，采用二氧化碳在加压的条件下将锌氨络合离子转化为碱式碳酸锌，无有害杂质元素引入，没有氨的挥发，过程清洁高效。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将含锌物料（钢铁厂含锌尘泥）采用氨水溶液（其中氨水浓度为2mol/L）做浸出剂经浸出、净化（向浸出液中加入2g/L的锌粉，在30℃下反应60min，将铜、铅、镍镉镉等金属离子置换除去）后得到的1000mL锌氨溶液（锌氨溶液中锌的浓度为30g/L，铜、铅、镍、镉浓度分别为2mg/L、1.5mg/L、5mg/L和6mg/L）；
步骤2、将步骤1得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种（晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为0.5:1g/L），在搅拌条件下（150r/min）向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体（工业二氧化碳气体通入流量为20mL/min），维持釜内压力为0.3MPa；通入冷却水控制反应温度为10℃，反应时间180min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
经水洗、干燥后得到的98g碱式碳酸锌产品，得到的碱式碳酸锌中锌质量分为57%（以干基计），锌回收率为93.1%。
实施例2
该从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将含锌物料（氧化锌矿）采用氨与铵盐形成的溶液（其中氨水浓度为2mol/L，铵盐为碳酸铵，碳酸铵的浓度为1.5mol/L，总氨浓度为5mol/L）做浸出剂经浸出、净化（向浸出液中加入3g/L的锌粉，在35℃下反应60min，将铜、铅、镍镉镉等金属离子置换除去）后得到的1000mL锌氨溶液（锌氨溶液中锌的浓度为90g/L，铜、铅、镍、镉浓度分别为3mg/L、2mg/L、2mg/L和5mg/L）；
步骤2、将步骤1得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种（晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为1.0:1g/L），在搅拌条件下（300r/min）向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体（工业二氧化碳气体通入量为流量为40mL/min），维持釜内压力为0.5MPa；通入冷却水控制反应温度为25℃，反应时间90min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
经水洗、干燥后得到的300g碱式碳酸锌产品，得到的碱式碳酸锌中锌质量分为57.5%（以干基计），锌回收率为95.8%。
实施例3
该从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将含锌物料（次氧化锌）采用氨与铵盐形成的溶液（其中氨水浓度为2mol/L，铵盐为摩尔比2:3的碳酸铵和碳酸氢氨，碳酸铵的浓度为1.5mol/L，碳酸氢铵的浓度为1.0mol/L，总氨浓度为8mol/L）做浸出剂经浸出、净化（向浸出液中加入4g/L的锌粉，在40℃下反应60min，将铜、铅、镍镉镉等金属离子置换除去）后得到的1000mL锌氨溶液（锌氨溶液中锌的浓度为180g/L，铜、铅、镍、镉浓度分别为4mg/L、2mg/L、3mg/L和7mg/L）；
步骤2、将步骤1得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种（晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为1.5:1g/L），在搅拌条件下（400r/min）向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体（工业二氧化碳气体通入流量为60mL/min），维持釜内压力为0.8MPa；通入冷却水控制反应温度为30℃，反应时间30min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
经水洗、干燥后得到的395g碱式碳酸锌产品，得到的碱式碳酸锌中锌质量分为57.5%（以干基计），锌回收率为94.6%。
实施例4
该从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将含锌物料（锌焙砂）采用氨与铵盐形成的溶液（其中氨水浓度为2mol/L，铵盐为碳酸铵，碳酸铵的浓度为2mol/L，总氨浓度为8mol/L）做浸出剂经浸出、净化（向浸出液中加入6g/L的锌粉，在40℃下反应90min，将铜、铅、镍镉镉等金属离子置换除去）后得到的1000mL锌氨溶液（锌氨溶液中锌的浓度为180g/L，铜、铅、镍、镉浓度分别为5mg/L、1mg/L、2mg/L和6mg/L）；
步骤2、将步骤1得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种（晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为2:1g/L），在搅拌条件下（500r/min）向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体（工业二氧化碳气体通入流量为80mL/min），维持釜内压力为1.2MPa；通入冷却水控制反应温度为40℃，反应时间60min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
经水洗、干燥后得到的605g碱式碳酸锌产品，得到的碱式碳酸锌中锌质量分为57.5%（以干基计），锌回收率为96.6%。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其特征在于步骤包括：首先将含锌物料采用氨或氨与铵盐做浸出剂经浸出、净化后得到的锌氨溶液加入加压反应釜中，加入晶种，在搅拌条件下向加压反应釜内通入工业二氧化碳气体，维持釜内压力为0.3MPa~1.2MPa；通入冷却水控制反应温度为10℃~40℃，反应时间30min~180min，反应结束后减压放出反应产物，液固分离得到碱式碳酸锌产品。
2.根据权利要求1所述的从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其特征在于：所述含锌物料为钢铁厂含锌尘泥、氧化锌矿、锌焙砂或次氧化锌，锌氨溶液中锌的浓度为30g/L~180g/L，总氨浓度为2~8mol/L，铜铅镍镉杂质离子浓度均小于10mg/L。
3.根据权利要求1所述的从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其特征在于：所述晶种为碱式碳酸锌，碱式碳酸锌加入质量与锌氨溶液体积比值为0.5~2:1g/L。
4.根据权利要求1所述的从锌氨溶液中免蒸发制备碱式碳酸锌的方法，其特征在于：所述工业二氧化碳气体通入流量为20~80mL/min。
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