[发明专利]一种闭路循环制备精细硫化锌的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种硫化锌的制备方法，尤其是涉及一种闭路循环制备精细硫化锌的方法。

背景技术

硫化锌易分散，不易团聚，为中性的白色，且具有良好的光学性质，常作为热固塑料、热塑塑料、强化纤维玻璃、阻燃剂、人造橡胶以及分散剂的组分，广泛地应用于半导体、颜料、光致发光装置、太阳能电池、红外检测器、光纤维通讯等。

现有技术中，硫化锌生产和制备通常采用闪锌矿提纯或硫化氢通入锌盐溶液反应的方法，生产工艺复杂，由于提纯、分离的不充分和贮存过程中的氧化作用，硫化锌粉体通常含有少量的硫酸根，硫化锌转化率约为50％，转化率非常低，颗粒粗大且粒径不均匀，更由于硫化氢气体具有剧毒性，使生产中存在巨大的安全隐患；而且，“三废”排放量大，对环境造成的危害过于严重，使生产难以发展，产量难以增加，面临十分严重的污水处理问题。

中国专利CN101205077A公开了一种制备硫酸钡和硫化锌的方法，其中硫化锌的制备是采用含锌矿石煅烧制得的氧化锌ZnO与硫酸H₂SO₄反应，反应液经净化杂质制得硫酸锌ZnSO₄溶液，然后纯净硫酸锌ZnSO₄溶液与硫化碱Na₂S反应，反应产物经压滤分离得到硫化锌。该方法制得的硫化锌为粗产品，产品中含有少量硫酸钠，纯度低，价格低，用途单一，主要用作冶炼锌的原料。

随着工业的发展，精细硫化锌在半导体、颜料、光致发光装置、太阳能电池、红外检测器、光纤维通讯等领域内的用途日益广泛，现有的精细硫化锌已不能满足市场需求，因此，迫切需要一种简便易行、环保无污染的精细硫化锌制备方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种闭路循环制备精细硫化锌的方法，其原料成本低，工艺简单，操作方便，使生产过程中的废水回到原生产过程中重复利用，实现闭路循环。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种闭路循环制备精细硫化锌的方法，其包括以下步骤：

步骤1、将ZnO固体粉末与H₂SO₄溶液混合加入第一反应釜中，其中ZnO固体粉末与H₂SO₄溶液质量比为1：1.5～2.5，H₂SO₄质量百分比浓度为20～25％，在65～75℃温度条件下反应25～35min后，调节反应后溶液PH值为5.0～5.5，得到掺杂的ZnSO₄溶液；然后，对掺杂的ZnSO₄溶液进行除杂处理，除去ZnSO₄溶液中的杂质镍、钼、铬、铜、铅和铁，得到杂质含量小于0.02％的纯净的ZnSO₄溶液；

步骤2、将步骤1中得到的纯净的ZnSO₄溶液与Na₂S溶液加入第二反应釜中，其中ZnSO₄溶液与Na₂S溶液质量比为2～2.5：1，Na₂S质量百分比浓度为20～25％，反应产物采用压滤机进行第一次压滤分离，得到滤饼水分不大于30％、且Na₂SO₄含量不大于5％的固体粗硫化锌；

步骤3、在洗涤槽中用清水清洗粗硫化锌，清洗后的溶液比重控制在0～0.2之间，其中Na₂SO₄含量小于0.15％；

步骤4、洗涤槽中的混合液采用压滤机进行第二次压滤分离，提取的固体硫化锌在温度100～110℃条件下干燥，745～755℃高温下培烧30～50min，再用气流粉碎机进行高度粉碎，得到粒度为1000～1500目的精细硫化锌产品；

步骤5、洗涤槽中的混合液采用压滤机进行第二次压滤分离后，渗析出来的液体，即含有质量百分含量0.7～1.7％硫酸钠和质量百分含量0.75～0.85％硫化锌的废水送入第一反应釜中，与ZnO固体粉末与H₂SO₄溶液混合，实现闭路循环。

化学方程式

ZnO+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂O

ZnSO₄+Na₂S→ZnS+Na₂SO₄