[发明专利]制造汞齐锌粉的湿式汞齐化方法

说明书

本发明涉及一种制造汞齐锌粉的湿式汞齐化方法，它特别适用于制造锌碱性电池所用的汞齐锌粉。

为了控制锌碱性电池所存在着锌的自溶解和氢气的析出，而采取了对负极锌粉进行汞齐化处理的措施。但是，随着人们对环境意识的不断增强，为减少汞的污染所引起的公害，迫切要求降低锌碱性电池中负极锌(汞齐锌粉)的含汞量。

汞齐锌粉的生产方法很多，目前工业上通常使用如下两类方法：

1、熔液汞齐化法

在熔融锌液里，加入一定量的汞，也可以加入几种有益元素，经压缩气体雾化形成汞齐锌粉。

2、粉末汞齐化法

无汞锌粉或其合金，在某种介质(或真空)里(或状态)与汞或汞合金混合，通过搅拌，反应形成汞齐锌粉。此法又分为干式和湿式汞齐化法。

比较来看，熔液汞齐化法和干式汞齐化法两者虽然能达到预期降汞的目的(锌粉含汞可降到1-3％)，但问题是在汞齐化反应过程中都会产生大量汞蒸气，这样必须有特定的装置回收剩余的气态汞，否则汞的污染所造成的公害是不可避免的。所以，采用湿式汞齐化方法相对比较还是有利的，这样生产过程中操作者的安全感还会增强。

日本专利特开昭63-86806号公报和60-146456号公报均介绍了湿式汞齐化方法，都是采用KOH水溶液作汞齐化介质，前者碱液浓度为3％，后者碱液浓度为30％，都是将锌粉或锌合金粉末放入碱液里后，边搅拌边滴入汞而反应形成汞齐锌粉。通过向锌基体内添加一定量的有益元素，两者都可达到预期降汞的目的。但问题是：(一)不会在短时间内搅拌、反应形成汞齐锌粉，比如前者通常为60-180分钟；(二)后者为达到预期降汞的目的，需要向锌基体内添加贵重的金属镓(Ga)和铊(Tl)，而且铊还是对人身健康极其有害的元素。

另据特开昭55-128553号公报介绍，为了避免因使用碱金属氢氧化物、盐酸、铵等水溶液作汞齐化介质所带来锌的损失和汞齐化后废水处理过程中费用高的问题，而采用纯水作介质进行汞齐化处理。此方法是将锌粉投入到反应锅里，加入后长时间大力搅拌，反应锅与锌粉、搅拌叶轮与锌粉、锌粉与锌粉相互之间撞击、磨擦、振动等物理作用，使锌粉颗粒表面氧化锌薄膜被破坏除去，最后慢慢加入汞进行汞齐化处理。但问题是：除掉锌粉表面氧化锌薄膜需要用机械方法来完成，这样既耗费电力，又使用大量优质水，并且汞齐化搅拌、反应形成汞齐锌粉的时间仍然较长(35-50分钟)。

本发明为了解决上述存在的不足，对湿式汞齐化方法进行了改良，一个目的是短时间内搅拌、反应形成汞齐锌粉，另一个目的是汞齐化前后不用大量水洗涤，并且仍能达到预期降汞的目的。

本发明是这样实现的：

发明人经过大量实验、研究认为，锌与汞直接接触生成锌汞齐合金是不难的，但是锌粉与汞混合时，如果锌粉颗粒表面形成氧化锌薄膜(以下简称“薄膜”)，就会妨碍锌与汞的直接接触，那么锌粉与汞很难形成合金，除非“薄膜”被除去。所以，要想使锌粉与汞形成合金，一是必须除去“薄膜”，二是不形成“薄膜”。正是基于这两点考虑，产生如下方案。

首先，为了除掉“薄膜”，发明人进行了多次实验研究发现，采用浓度范围为15-50％的氢氧化钾水溶液作汞齐化介质，按配比将锌粉与汞混合并充分搅拌0.5-5分钟，即可反应形成汞齐锌粉。采用此方案进行汞齐化处理，固液比控制在1∶2～2∶1(重量比)，反应温度控制在20-120℃，搅拌频率控制在200～300次/分钟。碱液浸没锌粉时，因“薄膜”被除掉，汞与锌直接接触，加速了汞齐化反应，通过充分搅拌可在几分钟或几十秒钟内反应形成汞齐锌粉，即使在较低温度下也可完成汞齐化反应。通过实验发现，在混汞前，锌粉浸入碱液里的时间较长是不利的，最好是锌粉与汞同时加入碱液里充分搅拌，这样可以提高锌粉表面汞的浓度，从而能够有效地控制电池形成时氢气的释放。