[发明专利]自发电电化学法生产氧化锌的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种自发电电化学法生产氧化锌的工艺。

背景技术

氧化锌是一种性能较为稳定的金属氧化物，其化学分子式为ZnO，通常为白色粉末状，是一种用途广泛的化工原料，主要用于橡胶工业、电子、塑料、玻璃制造、医药工业、涂料、化妆品等，属工业中间原料。

目前，世界上氧化锌的生产方法主要为“火法”和“湿法”两种。“火法”又分为直接法和间接法。直接法以锌矿石为原料，经高温还原、氧化，直接获得氧化锌产品。该法较间接法其优点是原料充足、成本低，缺点是能耗大、产品质量不稳定、一级品率很低。间接法是以高纯度锌锭为原料，经高温升华、氧化制得氧化锌。该法较直接法其优点是产品纯度高，缺点是原料成本高、能耗大、产品活性低，使用面受到限制。“湿法”是近几年兴起的氧化锌生产方法，主要采用的为硫酸法，即粗氧化锌用硫酸浸取、除杂、净化，加入碳酸钠进行复分解反应，中间产品经烘干或煅烧得到氧化锌。作为硫酸法的改进，也有用碳酸氢氨代替碳酸钠作为沉淀剂的。该法的优点是一个流程可得到多种产品、产品质量好，缺点是产品成本高、设备腐蚀严重、副产品不好回收、直接排放会造成环境污染。

近年来还有一种以钢铁厂电炉除尘灰为主要原料，经过配料、培烧、冷却、沉降后获得氧化锌的生产方法。该法的优点是解决了钢铁厂除尘灰的污染问题，社会、环保效益明显，且工艺简单、成本低。缺点是产品纯度不高，一般在80％以下，严格意义上讲只能是次氧化锌。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为克服现有技术存在的不足，提供一种不用耗电、降低生产成本、消除污染、工艺简单并可获得高纯度氧化锌的自发电电化学法生产氧化锌的工艺。

实现上述目的的技术解决方案在于：

1、在具有阳极板的开放容器内放入锌粒，再加入至少淹没锌粒且浓度为30-50％的氢氧化钾溶液进行电化学反应；

2、锌粒完全反应后对混合液体进行过滤除杂；

3、对沉淀析出的氧化锌漂洗4-8次，冲去残存的氢氧化钾溶液。

本发明的进一步技术解决方案是：

氢氧化钾溶液的浓度为30-50％，其余为水。

每次反应后的氢氧化钾溶液经蒸发浓缩至浓度为30-50％后反复使用。

漂洗后的氧化锌经1000-2000目筛网过滤并烘干即为最终产品。

所说的烘干在隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为40-80℃。

实现本发明的另一技术解决方案是：

阳极板是由起催化作用的导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或喷涂、涂刷制成。

本发明提供的技术方案所产生的积极效果在于：

1、生产过程不消耗能源并产生能源

传统的直接法或间接法生产氧化锌均需高温煅烧或升华，要消耗掉大量的能源。以间接法为例，生产每吨氧化锌需消耗白煤4-5吨，这还不算电量的消耗。而本法不但不消耗能源，并且在生产过程中还产生电能。以日处理10吨锌粒的规模计算，每天可产生1万度直流电用于生产，或经逆变后完全可满足该规模的生产、生活、办公所需。符合国家节约能源的产业政策和构建节约型社会的号召，社会和经济效益是非常明显的。

2、生产成本低廉

该工艺本身不需能源，加之工艺简单，其成本比传统的间接法可降低20％左右，比传统的直接法还要低一些，但产品的品质均高于二者。

3、工艺简单、容易操控

本工艺没有特别严格的工艺条件，只要使氢氧化钾溶液淹没锌粒即可在阳极板的催化作用下进行反应。使用过的氢氧化钾溶液经蒸发浓缩至原来浓度后还可反复使用，漂洗过的水经水处理后又能继续使用，消耗量非常少。

4、原料利用率高，产品纯度高

因该工艺是氧化还原反应，只需要空气中的氧气就足够满足反应条件，反应完全彻底，原料利用率可达100％。同时因该反应只有锌和氧发生反应，过程中无其他物质参加和生成，所以产品纯度高，再经精加工后可达99％以上。

5、环保、无污染、无噪声

因其生产工艺是较为封闭的自供能源系统，氢氧化钾溶液经浓缩及漂洗用水经处理后均可反复利用，并无“三废”排出，是一种无污染的环保生产工艺。

综上所述，该工艺较之传统生产工艺具有非常突出的实质性特点和显著的技术进步，在本申请之前没有同样或相近的技术在任何公开出版物上公开过，并且具有很广泛的工业适用性，可大力推广应用。

具体实施方式