[发明专利]一种利用电解锌酸浸渣生产纳米立德粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机颜料立德粉的生产工艺，具体涉及一种利用电解锌酸浸渣生产纳米级立德粉的方法。 

背景技术

无机颜料立德粉也称锌钡白，是硫化锌与硫酸钡的混合晶体，具有许多独特和优良的性能，立德粉产品形成了系列产品，如高ZnS型、表观处理型、水分散型、耐晒型、彩色型等，在工农业生产和日常生活中发挥着重要作用。主要用于涂料 、油漆、热塑性塑料、热固性塑料、纸张等，通过表面处理或TiO₂包覆可以代替部分金红石。

目前立德粉主要在中国生产，国内立德粉的生产绝大部分还是使用传统法，主要原料是次氧化锌、硫酸和硫化钡（重晶石和煤经高温还原制得），使用原料一般含锌45%～70%。传统法生产立德粉流程是含锌45%以上锌焙砂为原料用硫酸浸出，得到硫酸锌粗液，然后用高锰酸钾氧化除铁等，再用锌粉置换重金属，过滤得到硫酸锌精制液，再与硫化钡进行复分解反应、压滤、煅烧、漂洗、干燥、粉碎得到含硫化锌30%以上不同类型的立德粉系列产品。整个过程在酸性(PH＜7）环境中进行，消耗大量的硫酸，硫酸具有强烈的腐蚀性，对生产设备要求高，最后排出的渣是酸性渣，给环境带来新的污染，而且对原料要求高、生产成本高，所得到的产品质量差。

随着科技的发展，各种颜料应运而生，无机颜料正面临着严重的挑战，纳米材料是20世纪末发展起来的具有介观维尺度的一类新型材料，目前正向着低维与复合方向发展。近年来纳米立德粉已投入工业生产，硫酸锌溶液制得与传统法相同，合成时在有机相（如苯等）中进行 ，生产成本高，废水难以循环利用，生产过程有机溶剂以及终浸渣容易造成对环境的污染，其发展受到严重的限制。

另外，随着锌化合物和立德粉的需求越来越大，我国锌资源的不断开采，矿产资源日趋贫、细、杂，综合利用和环保要求不断提高，人们已开始研究低锌原料的回收利用技术。所谓的低锌原料主要为低品位氧化锌矿，但除了低品位氧化锌矿中含有锌之外，酸浸渣中也含有锌。

目前国内湿法炼锌主要采用焙烧-浸出-电积的生产工艺， 排放的酸浸渣中锌质量分数一般8~15%，有的高达20%，硫的质量分数6-12%，其中硫酸根的质量分数为15-30%，主要以CaSO₄形式存在（在此氨性环境下多段浸取硫酸根浸出率可达70%）。酸浸渣中锌主要以ZnFe₂O₄形式存在，为了回收这些锌，处理方法目前有火法和湿法两种，火法为回转窑挥发法（威尔兹法）和烟化炉挥发法。湿法有热酸浸出或高温加压浸出。火法处理工艺流程长，设备维修量大，投资高，工作环境较差，需要消耗大量的燃煤或冶金焦煤，效益低，环境污染大。因此通常用热酸浸出或高压浸出，这些方法仍然存在缺点是：①消耗大量的酸，浸出率低，由于含有大量的硫酸钙，硫酸钙等超细微粒对氧化锌颗粒起膜隔离作用，致使电解锌企业在酸环境浸出困难，二次弱酸浸出由于回收率过低，实际意义不大。②如果用强酸浸出，虽然ZnFe₂O₄得到破坏，浸取率有所提高，但铁浸出率也高（达60%）除铁的压力大，需消耗较多的试剂，③高温高压设备腐蚀严重，设备复杂投资较大；④运行成本高，经济效益差。⑤最后排出的渣是酸浸渣，给环境带来新的污染，只好采取固化填埋，不但污染环境，而且也浪费资源。 

因此酸浸渣最为理想的处理方法是进行锌的选择性浸出，使锌进入浸出溶液中，锌回收利用制得有价值的含锌产品如立德粉产品等。 

综上所述，对于电解锌酸浸渣的处理，如何克服传统的火法和湿法的缺点，在低锌含量的物料中有效浸出其中的锌，并得到纳米级立德粉，成为本行业亟待解决而未能解决的技术难题。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，设计一种利用电解锌酸浸渣生产纳米立德粉的方法，将酸浸渣中的锌进行回收利用，在氨性环境下，生产出硫化锌、硫酸钡含量高，质量好、粒径为纳米级的立德粉产品。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

1）浸出：电解锌酸浸渣用氨水浓度为5.5～7.0mol/L、硫酸铵摩尔浓度为0～1mol/L（根据产品类型调节硫酸根浓度）的氨-硫酸铵溶液进行浸出，在温度为20～50℃下，浸出3h~9h,所得终浸液用于下一工序；

浸出反应方程式为：

ZnO +n NH₃·H₂O→［Zn NH₃)n］²⁺+2OH^-