[發明專利]一種添加含鉛化合物堿液電解制備超細鋅粉的方法

有效

• 申請號: 201210034534.7
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN103255442A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 趙由才;李強;柴曉利;牛冬杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02;C25C1/16
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于超細粉體高技術生產領域，涉及一種超細鋅粉的制備方法。

背景技術

超細鋅粉具有粒度小，活性高，晶面光滑整潔，比表面積大，活性化，表面氧化少，粒度分散性能好等特征，可作為強還原劑廣泛地應用在冶金、化工、染料、醫藥、電子以及食品工業。超細鋅粉的全國需求量目前大于10萬噸/年，且逐年遞增，價格是普通鋅粉價格3-4倍。

目前國內外鋅粉的制備技術主要有蒸餾法和霧化法。霧化法生產率高，成本低，但鋅粉粒度較大，適合生產普通鋅粉；蒸餾法利用鋅的低沸點，高蒸汽壓特性，可以得到大小和形狀可控的鋅粉，但能耗太大，鋅粉收集困難。

電解鋅工藝中，鉛的作用是多方面的，同時受諸多因素影響，如濃度及存在形態。一方面，微量鉛在一定條件控制下可以用于生產超細鋅粉；另一方面，由于鉛的平衡析出電位高，它的析出又能降低鋅粉品位。

電解液中Pb²⁺在陰極放電析出會影響電解鋅的質量，這是以往制約堿法電解鋅粉工藝實踐應用的因素，而中國專利CN1450182A和CN1482263A中提出的硫化物分離劑首次實現了鉛鋅在堿液電解工藝中的分離，推動了堿法電解鋅粉工藝的大規模生產，但是此流程生產出的鋅粉粒徑偏大，且粗細不均勻，制備超細鋅粉需用球磨機磨碎，能耗高，工藝復雜。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種超細鋅粉的制備方法。該方法提供一種粒度小，活性高，抗腐蝕性強的超細鋅粉一步法生產工藝，利用該方法生產超細鋅粉，生產成本低，能耗小，流程控制簡單。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明可實現超細鋅粉的一步法直接生產，但硫化物分離環節仍是必須的，這是因為鋅礦及廢礦中鉛化合物組成和形態復雜，大部分為機械沉積析出，即使提高電流密度，電解出的鋅粉品位仍然很低。添加硫化物分離劑分離出鉛離子后，電解環節再根據需要添加本發明的微量含鉛化合物，制備超細鋅粉。

一種超細鋅粉的制備方法，包含以下步驟：

(1)將蒸餾水、強堿和鋅化合物混合制成溶液；

(2)在步驟(1)制備的溶液中加入含鉛化合物，并攪拌溶解，然后加入表面活性劑；

(3)在步驟(2)中制得的電解液中插入電極板，進行電解反應；

(4)停止電解后，立即取出鋅粉，清洗后，干燥，即得到有金屬光澤的超細鋅粉。

所述的超細鋅粉的粒徑為0.5-15μm。

所述的鋅化合物為ZnO或ZnCO₃中的一種或兩種。

所述的步驟(1)中混合物溶液中含鋅量為15-60g/L。

所述的步驟(1)中的強堿為NaOH或KOH，優選NaOH，其中強堿在混合溶液中的含量為150-250g/L。

所述的含鉛化合物為PbO、PbCO₃或PbSO₄中的一種或一種以上。

所述的步驟(2)中電解液中的鉛含量為10-100mg/L。

所述的表面活性劑為磷酸氫二鈉或十二烷基苯磺酸鈉。

所述的步驟(2)中電解液中的表面活性劑的濃度為0.1-1g/L。

所述的步驟(2)中電解液中表面活性劑的濃度為0.1-1g/L。

所述的步驟(3)中不銹鋼板為陽極板，鎂板為陰極板，電流密度為500-1500A/m²，極間距為1-10cm，整個電解過程在一個槽中進行，電解液溫度15-80℃，電解時間為5-120min。

所述的步驟(4)中用水和無水乙醇沖洗鋅粉。

所述的步驟(4)中的干燥為真空干燥或用氮氣吹干。

本發明經過研究發現：在電解含鋅堿性溶液時，添加適當的含鉛化合物，可以細化鋅粉，同時顆粒物抗腐蝕性增強。以添加氧化鉛電解過程為例：

電解液加入氧化鉛后，極化加強，陰極沉積過電勢加大。根據公式過電勢增大，增加了成核速率，細化鋅粉。

添加劑加入后，發生的反應過程如下：

Zn(OH)₄^2-+2e＝Zn+4OH^-

可見影響析出過程的因素包括：各雜質離子濃度、活度系數及標準電勢和過電勢等等，具體到工業應用中，雜質離子的濃度、存在形態及反應條件都會影響到雜質析出。