[發明專利]利用鋼廠煙塵灰氨法脫碳生產高純納米氧化鋅的方法

有效

• 申請號: 201210357961.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102826588A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 陳尚全;李時春;李曉紅
• 申請（專利權）人: 四川巨宏科技有限公司
• 主分類號: C01G9/03
• 分類號: C01G9/03;B82Y40/00
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 楊兵;曾祥坤

技術領域

本發明涉及一種氧化鋅的生產方法，特別涉及一種高純納米氧化鋅的生產方法。?

背景技術

目前來自鋼廠的煙塵灰（包括高爐灰、轉爐灰、電爐灰），又稱煙塵貯存灰，每生產一噸鋼鐵將會產生35～90kg的煙塵灰，這種煙塵灰一般含鐵15～30%、含氧化硅4～5%、鋅5～22%、可燃燒的固定炭(C)25～55%?、氧化鈣2～5%、氧化鎂1～2%以及鈦、釩和堿金屬等。通常條件下，一般作為燒結的原料來生產燒結礦，在鋼廠內部循環利用，隨著循環的富集，入爐鋅負荷愈來愈高，嚴重影響高爐的正常運行。

目前限制高爐鋅負荷的方法：一是限制循環用煙塵灰用量；二是煙塵灰選礦處理?；三是采用火法和濕法處理。第一種不是降低高爐鋅負荷經濟的、有效的方法，而且帶來環境污染。第二種是把鋅富集到尾泥中，但鐵精、炭精、尾泥三種產品失調，仍失去較高的鐵、炭資源。?第三種又分為火法和濕法處理，火法有直接燒結法、球團處理法、直接還原法處理。但鋅、鉛及堿金屬仍未得到解決。濕法又分為酸法和堿法，酸法工藝成熟，不升溫鋅浸取率僅80%左右，升溫可達95%，但鐵也高達60%，除鐵困難，又浪費鐵，設備腐蝕嚴重，也達不到環保要求。但堿法浸取率更低。現有濕法提鋅存在問題總體特點是鋅浸取率低，浸渣難以循環利用，無法達到環保要求，設備腐蝕嚴重，對原料要求敏感，工藝難以優化，生產效益低與鋼廠產量不相匹配等。目前我國鋼鐵企業含鋅粉塵配入燒結循環利用方式已經對高爐、燒結生產和鋼鐵廠環境帶來巨大危害，對粉塵的處理十分迫切。

最理想的方法是進行鋅的選擇性浸出，使鋅進入溶液中，鋅得到有價值的回收利用。

另一方面，高純度氧化鋅一般是指氧化鋅的質量分數在99.7%以上，高純氧化鋅是現代工業不可缺少的一種高科技原料，用途廣泛，主要用于玻璃、飼料、陶瓷、染料、油漆、造紙、橡膠、農藥、煉油、鍍鋅、特種鋼材、合金、國防科技等數十種行業企業，無論是玻璃、造紙，還是橡膠、煉油等都對氧化鋅需求量很大，并且純度要求非常高。

目前生產高純氧化鋅的方法，主要是間接法，間接法一般以鋅錠為原料,通過電解還原,或高溫氣化，空氣氧化再冷凝收集制得氧化鋅,不同的鋅錠原料,生產出的氧化鋅純度也不一樣,此工藝主要生產99.5%--99.7%的氧化鋅。

氨法是制備氧化鋅的一種常用方法，目前氨法（氨-碳銨聯合浸出法生產氧化鋅）的一般步驟包括：對含鋅物料使用氨-碳銨聯合浸取制得鋅氨絡合液，經凈化、蒸氨結晶、干燥煅燒制得氧化鋅產品，一般氧化鋅含量95-98%。

這種傳統的氨法制備氧化鋅一直沒有應用于煙塵灰的處理，主要原因在于：

1.因為鋼廠煙塵貯存灰含鋅率低（一般含Zn%=5-22），?浸出液含鋅濃度低，浸取劑消耗量大，成本高，企業無法承受。

????2.因為雜質成分復雜，生產得到的只能是普通活性氧化鋅產品且合格率低，產品價格較低經濟效益差。

3.常規手段浸取時，煙塵灰的浸出率低，回收率低?，鐵、炭資源回收也沒形成完整鏈條，煙塵灰的價值未得到體現。

納米氧化鋅?(ZnO)是一種粒徑介于1-100?nm之間、面向21世紀的新型高功能精細無機產品，表現出許多特殊的性質，如非遷移性、熒光性、壓電性、吸收和散射紫外線能力等，利用其在光、電、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造氣體傳感器、熒光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。

目前生產納米氧化鋅的方法，主要有化學沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法以及水熱合成法等。但是所采用的原料都是含鋅量在50%以上的鋅焙砂或純鋅鹽等。

目前已公開的氨浸法生產納米氧化鋅技術，都是低溫水解法如：

中國專利申請號92103230.7公布了一種針對傳統氨絡合法生產氧化鋅的改進技術，將凈化后的鋅氨絡合液加水稀釋，使部分鋅氨絡合液水解，得到堿式碳酸鋅（氫氧化鋅與碳酸鋅之比為2:1），然后繼續加熱直至鋅氨絡合液分解完畢，經高溫煅燒得到30-100nn的納米氧化鋅。

該技術專利以下問題需要解決：

水解后，未離解的鋅氨絡合液在加熱分解過程中，新產生的堿式碳酸鋅會在原有晶核表面繼續生長，促使原水解的晶體長大，容易造成堿式碳酸鋅結晶體粒徑不均勻，使最終產品粒徑不易控制。

增加4-10倍的水量，降低了制取過程中的效率，增加能耗，增加后端水處理成本。