[发明专利]一种从氨水出发的碱式碳酸锌生产工艺及其专用设备

说明书

本发明公开了一种从氨水出发的碱式碳酸锌生产工艺，包括碳酸氢铵的制备、碱式碳酸锌的制备、反应控制及检测和收集等步骤；本发明还公开了相应的专用设备，包括液体反应釜和气体反应室，液体反应釜设搅拌桨、排空管、抽气管、分隔板、进料斗及出料管；排空管连接空气加热器，抽气管连接抽气泵及三通阀，三通阀连接二氧化碳储存罐和气体反应室；气体反应室内的氨气喷管连通氨气加压泵及氨气储存罐，水喷雾管连通水加压泵及水储存罐；气体反应室通过溢流管连通液体反应釜。本发明从氨气出发制备碳酸氢铵水溶液，将其作为碱式碳酸锌的原料，同时该反应还可以回收碱式碳酸锌反应生成的二氧化碳尾气，促进碳酸氢铵与硫酸锌的反应速度和反应程度。

技术领域

本发明涉及活性氧化锌的生产工艺技术领域，尤其涉及一种从氨水出发的碱式碳酸锌生产工艺及其专用设备。

背景技术

活性氧化锌最重要的原料即碱式碳酸锌，碱式碳酸锌 xZnCO₃•yZn（OH）₂•zH₂O，主要用做橡胶硫化促进剂，工业上利用锌焙砂（主要成分是ZnO、SiO₂，还含有Fe₂O₃、CuO等）生产碱式碳酸锌的工艺流程如说明书附图所示。

由于直接从CO₂出发得到碱式碳酸锌的反应热力学所需的自由能较高，如下：

ZnO+2CO₂+3H₂O→Zn₅(CO₃)₂(OH)₆,ΔG<-3140kJ/mol；（1）

故凌远兵等（碱式碳酸锌的制备及其热解性能，凌远兵等，化工冶金，1997年2月，第18卷第1期，63-66.）开发了从NH₄HCO₃出发得到碱式碳酸锌的反应路线，如下：

5ZnSO₄+10NH₄HCO₃=Zn₅（CO₃）₂（OH）₆+8CO₂↑+5（NH₄）₂SO₄+2H₂O，ΔG<-167kJ/mol；（2）

由此可见，从NH₄HCO₃出发的路线的反应速率更快，同时其产生气态的CO₂，更有利于反应程度的进行。

可惜的是，近年来，各产家及科研机构只研究从NH₄HCO₃或Na₂CO₃等路线出发的碱式碳酸锌生产工艺的热力学分析，没有充分将反应式（2）的优势充分应用到实际生产过程。对此，我们认为此反应式（2）的工艺优势需要进一步开发，但现有技术中尚无人发现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种从氨水出发的碱式碳酸锌生产工艺及其专用设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种从氨水出发的碱式碳酸锌生产工艺，包括以下步骤：

S1、换气装置的布局：在带搅拌桨的反应釜内，添加有硫酸锌粉末及水，使液位达反应釜1/2位置，在反应釜顶部设有抽风管，将反应产生的气体抽走，并在反应釜内顶部补充干燥加热的空气；

S2、碳酸氢铵的制备：在一个气体反应室内，持续通入二氧化碳气体，当气体反应室内压力达到0.5-1.2MPa时，通过喷雾管同时喷洒水雾气和氨气，常温下反应5-10min，得到碳酸氢铵水溶液；