次氧化鋅是冶鋅工業(yè)廢渣中主要富鋼廢渣之一,因其主要成分為次氧化鋅(Zn2O, Zinc bypoxide)及氧化鋅(ZnO,Zincoxide)而得名。次氧化鋅的化學組成隨礦源不同變化較大,一般含有鋅、銦、砷、銻、錫、銀、鉛、鎘、鉍等金屬,其中鉛、砷、鎘等元素有森,容易對水體和土壤造成嚴重污染。

次氧化鋅中含的鋅、銦、砷、銻、錫、銀、鉛、鎘、銘等有價金屬,均具有很高的回收價值,特別是在日前鋼資源較為緊缺的形勢下,以提取稀散金屬銦作為重點,開展對冶鋅工業(yè)廢渣次氧化鋅綜合回收利用研究,不僅是對二次資源的充分利用,而且有利于環(huán)境保護,具有顯著的經(jīng)濟價值和社會效益。

中文名

次氧化鋅

外文名

Zinc hypoxide

化學式

ZnO

CAS號

107893-14-1

分子式

Zn2O

概述

次氧化鋅

鉛鋅礦物原料大多數(shù)都為鉛鋅礦共生,經(jīng)過優(yōu)先浮選很難達到鉛鋅完全分離。鉛鋅礦冶煉是將鋅富集在渣中,然后用煙化爐處理爐渣,產(chǎn)出氧化鋅或者次氧化鋅。此外,濕法煉鋅廠產(chǎn)出的浸出渣以及貧氧化鋅礦經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯煙化得到氧化鋅或者次氧化鋅。次氧化鋅的主要成分是ZnO,只是品位一般為45%~65%。所謂“次"是指品位次.在我國廣西、貴州、云南、湖南等等地方產(chǎn)量較大,其用途主要是進一步加工電解鋅或氧化鋅。

特性以及用途

氧化鋅是一種白色或微帶黃色的細微粉末,易分散在橡膠和乳膠中,是天然橡膠、合成橡膠的補強劑,活性劑及硫化劑,也是白色膠料的著色劑和填充劑。膠料中加入活性氧化鋅后,能使橡膠具有良好的耐磨性,耐撕裂性和彈性。用于油漆、油墨、漆布的著色,印染工業(yè)用的印花防染劑,在火柴工業(yè)中用于中和牛皮膠的酸性,增加膠粘效果,醫(yī)藥工業(yè)用作橡皮膏的原料,此外也用于顏料鋅鉻黃、醋酸鋅、碳酸鋅、氯化鋅等的制造,合成甲醇的催化劑,合成氨的脫硫劑,玻璃和釉料生產(chǎn),顆粒細的活性氧化鋅(粒徑0.1um左右)可用作聚烯烴和聚氯乙烯等塑料的光穩(wěn)定劑,氧化鋅也用于壓敏、光催化、光電極、涂料、彩電顯影等領域。

氧化鋅作白色顏料。由于活性氧化鋅具有良好的活化性能,在橡膠制品中得到了越來越廣泛的應用,如在V型帶中不僅能等量代替普通的氧化鋅,且能減少1/2—1/3的用量,使橡膠的各種性能指標穩(wěn)定,硫化性能不受影響,降低了生產(chǎn)成本。細粒的氧化鋅可用作醫(yī)藥品。由于氧化鋅對紫外線吸收能力強,人們越來越重視氧化鋅在化妝品的應用,如開發(fā)的粒徑為0.01—0.04um的氧化鋅微粒子,其紫外線的吸收率、透明度均比歷來用的二氧化鈦微粒子好。

用透明氧化鋅做的涂膜可有效地防止涂膜變色。這種氧化鋅除作化妝品外,還可用作汽車漆、家具建筑材料、油墨、油彩的原料,也可用于橡膠、塑料的防老化劑。最近開發(fā)的食品包裝透明薄膜就是將透明氧化鋅涂覆在聚乙烯薄膜上,既可提高塑料薄膜的抗紫外線能力,同時也保護了食品的質(zhì)量。隨著高新技術的發(fā)展,人們正在開發(fā)利用作為金屬、陶瓷的補強材料的氧化鋅晶須材料及陶瓷、塑料過濾膜用材料、氣體傳感元件、電磁屏蔽材料和大比表面積的氧化鋅材料。

主要來源

我國是鋅冶煉大國,2003年鋅錠產(chǎn)量已達231.9萬噸,排名世界第一。鋅冶煉主要有兩種方法:一種是火法冶鋅(蒸餾法),另一種是濕法冶鋅(電解法)。冶鋅過程中產(chǎn)出的大量冶鋅廢渣,次氧化鋅所占比例相當大,其主要產(chǎn)自氧化鋅廠和鉛、鋅冶煉廠。僅韶關冶煉廠兩個系統(tǒng)的鼓風爐渣經(jīng)煙化爐回收產(chǎn)出的次氧化鋅就達 1000噸/年。次氧化鋅化學成份復雜,因原礦品位的不同而有較大波動,這也是導致節(jié)綜合回收困難的主要原因之一。產(chǎn)于鉛、鋅冶煉廠的次氧化鋅含有價金屬較多,綜合回收價值較高。

化學組成

次氧化鋅的化學組成主要含有鋅、銦、砷、銻、錫、銀、鉛、鎘、鉍等金屬。此外,在次氧化鋅中還含有鍋、銅和銀。其中鋅主要以氡化鋒、次氧化鋅和少量硫酸鋅的形式存在;鋼、制、倆、砷、銻等主要以氧化物形式存在;砷的氧化物三氧化二砷(俗稱砒霜)毒性強,銀則被包含于鉛中。

綜合回收工藝

下面只介紹從次氧化鋅中浸取銦的研究。

銦是高新技術的支撐材料,廣泛應用于焊料,高性能軸承,可溶電極和核控制等傳統(tǒng)領城;近年又大量應用于光電行業(yè)等高新技術領城和軍事領城,以及生產(chǎn)ITO靶材,當今世界對銦的需求量正療不斷增長。錮在地殼的豐度為0.11ppm,是非常稀散的金屬。地球上尚未發(fā)現(xiàn)單獨礦床,常伴生于鉛、鋅礦物中,主要通過鋅粗煉的副產(chǎn)品提取,其余來自煉鉛廠、鋼廠的煙道灰。次氧化鋅中含有銻、合回收工錫、鎘、鉛、銀、鎵、銦、鍺、硅等多種元素,物相復雜、干擾雜質(zhì)多,使銦的浸取、分離與富集困難。舊生產(chǎn)工藝存在回收率低、生產(chǎn)成本高、可操作性小等缺點,一直制約次氧化鋅綜合回收的工業(yè)化,導致其長期堆積而無法利用,對環(huán)境破壞嚴重。

采用目前硫酸浸銦工藝從次氧化鋅中浸銦,銦的浸取率低于70%。酸浸液經(jīng)鐵屑除雜、澄清過濾、萃取、反萃取、鋅板置換等多步操作,可得到粗海綿銦,總回收率小于60%,大量銦在生產(chǎn)過程中流失。無論從經(jīng)濟上還是環(huán)境效益上,都帶來損失,且所得相銦產(chǎn)品中雜質(zhì)含策商,因此,對如何提商次氧化鋅具有重要的意義。

銦回收率不高的上要原因在于浸取率不高,占總流失量的60~70% ,目前沒有關于對次氧化鋅中浸取錮的研究。我們對銦浸取機理、浸取過程、影響因素進行了全面的研究,實驗表明:酸度、固液比、溫度、反應時間、顆粒大小及某些氧化劑的存在,均影響到銦的浸取率,控制在適當?shù)臈l件下,銦的浸取率可達到97%以上。

具體操作:

1、試樣的制備:將原料次氧化鋅烘干,粉碎機破碎,過標準篩飾分,將不同粒度的試樣分類保存?zhèn)溆谩?/p>

2、試樣的浸取:準確稱取25g 試樣于250ml 燒杯中,用不同濃度硫酸,在恒溫水浴鍋中攪拌所需時間后,過濾分離,測定浸取液中銦含量。

3、測定酸浸殘渣中銦:把浸取渣烘干后,準確稱量1.0g,置于50mL 小燒杯當中,依次加入15ml HCL,5mL濃HNO3,在電爐上蒸發(fā)至近干,然后加入適量蒸留水,干過濾,以1.0mL 1:1H2SO4溶液,定容于100mL容量瓶中。