Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Авторское свидетельство СССР Не 106344 СО 1 С 9/ 02,1957.А.К.Евдокимова И др. О внедрении нового метода производства окиси цинка для нужд лакокрасочной и(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА ИЗ(57) Изобретение относится к способам получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов .Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов, включает растворение исходного материала в серной кислоте, выделение цинксодержащего осадка из полученного раствора гидроксидом аммония, его обработку, сушку и прокалку. Обработку осадка осуЩествляют раствором карбоната или бикарбоната амманоя с концентрацией карбонат-иона 25 - 62 г/дм 3.Изобретение относится к способам получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов.Известен способ (1) получения оксида Цинка, по которому растворение цинксодержащего сырья ведут в серной кислоте до рН раствора в конце выщелачивания 3 - 4 . Из полученного раствора 2 пО 4 карбонатом аммония переводят цинк в осадок. Осаждение осуществляют постепенным внесением сернокислого раствора Цинка в насыщенный раствор карбоната аммония из расчета на 1 объем 211504 - 2 - 3 объема (МН 4)2 СО 3 при температуре 10 - 15 С в течение 0,5 - 2 часов. Полученный карбонат Цинка промывают, сушат и прокаливают при температуре 500 - 800 С. Содержание водорастворимых солей в полученном оксиде Цинка 0,3 .Получаемый по этому способу оксид Цинка не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к пигментному 2110. Более чем в 2 раза завышено содержание водорастворимых примесей, массовая доля 2110 около 98 .Кроме того, способ отличает высокий расход карбоната аммония, необходимость поддержания температуры осаждения ниже температуры окружаюЩей среды, что по-видимому, требует специальной охладительной системы, Проблематична утилизацияматочного раствора (смесь (МН 4)2 СО 3 и(11 Н 4)2 О 4 после осаждения карбоната цинка. Высокий солевой фон в системе осаждения требует многократной промывки осадка.По известному способу (2) Цинксодержащий продукт растворяют в растворе серной кислоты до достижения рН 4, 2 - 5. Из полученного раствора сульфата цинка бикарбонатом аммония осаждают основной карбонат цинка.Осадок отфильтровывают на фильтре и проваливают при температуре 75 ОС. Максимальное извлечение цинка из раствора (96 ) достигается при соотношениисодержит 98,4 - 98,9 основного вещества И 0,7 - 0,8 водорастворимых примесей. Однако лучшие марки оксида цинка (БЦО и БЦ 1) удовлетворяющие требованиям ГОСТ 202 - 84, должны содержать 99,5 99,7 основного вещества и массовая доля веществ,растворимых в воде, в них ограничена 0,15 . Достичь такого результата по данному способу практически не возможно, поскольку осаждение основного карбоната цинка ведется в среде с высокимсолевым фоном содержание основных компонентов (г/ дм 3 ) 100 211, 147504 2 и около 119 МН, НСОЗ . Влажность отфильтрованного осадка Достигает 400 - 500 И с ней в состав осадка войдут соли, в том числе И сульфаты (30 ). И если, согласно прототипа, осадок не промывать, а сразу направлять на прокалку, то сульфаты,не разлагающиеся полностью при температуре 75 ОС,останутся в оксиде цинка, увеличивая в нем долю водорастворимых веществ. Увеличение же температуры прокалки с целью их удаления приведет к получению желтого, неактивного оксида цинка.Получаемый по этому способу оксид цинка имеет неудовлетворительную дисперсность. Кроме того,отсутствие операции обработки основного карбоната цинка с целью удаления из него водорастворимых примесей, в частности остающихся в маточном растворе увеличенном с твердой фазой (МН, )2 О 4 ,(11 Н 4)2 СО 3 ,приводит к возрастанию безвозвратных потерь этих веществ, являющихся Ценными товарными продуктами.Наиболее близким к изобретению является способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов,включающий растворение исходного материала в серной кислоте, выделение цинксодержащего осадка из полученного раствора гидроксидом аммония, его обработке, сушку и прокалку в трубчатой печи при температуре 9 О 0 С, (3).- не высокое качество оксида Цинка, содержащего99 -2 пО 0,5 - водорастворимых солей 0,2 - веществ нерастворимых НС 1. Согласно современным требованиям содержание этих компонентов должно быть соответственно 98,7 0,06-0, 15 и 0,006 - 0,015- требование не менее, чем 3-х кратной отмывки,обусловленное высокой влажностью осажденного основного сульфата цинка- высокое содержание 0 4 2 в осадке даже после промывок (до 20 ) приводит к увеличению температуры прокалки до 900 - 950 С, что ведет к получению неактивного оксида цинка желтого цвета- сложность процесса, заключающаяся в многократности отмывок и фильтрацией пульпы после них, что требует дополнительного оборудования и производственных площадей- высокая температура процесса прокалки.Кроме того высок расход воды на отмывку.Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества оксида цинка и упрощение процесса его получения. Это достигается тем, что в способе получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов, включающем растворение исходного материала в серной кислоте, выделение цинксодержащего осадка из полученного раствора гидроксидом аммония, его обработку, сущку и прокалку, обработку осадка осуществляют раствором карбоната аммония или бикарбоната аммония с концентрацией карбонат-иона 25 - 62 г/дмз.Осажденный гидроксидом аммония основной сульфат цинка обрабатывают раствором карбоната или бикарбоната аммония с концентрацией карбонат-иона25 - 62 г/дм 3 . При концентрации ниже 25 г/дмз недостаточно полно происходит реакция замещения сульфат-иона на карбонат-ион, вследствие чего в твердой фазе остается больще сульфатов, что потребует увеличения температуры прокалки выще 800 С, аэто приведет к снижению качества, получаемого оксида цинкаПри концентрации карбонат-иона свыще 62 г/дм 3 в системе начинают превалировать переконденсационнь 1 е процессы, влекущие за собой рост кристаллов. В результате после прокалки получается оксид цинка с неудовлетворительной дисперсностью, а это снижает его товарное качество. Кроме того увеличение концентрации карбонат-иона свыше 62 г/дм 3 не повышая степени удаления сульфат-иона из осажденного продукта, приводит к тому, что карбонат аммония начинает кристализироваться с карбонатом цинка.Таким образом,совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения-выделение цинксодержащего осадка из раствора гидроксидом аммония, с последующей его обработкой раствором карбоната или бикарбоната аммония концентрацией 25- 62 г/дм 3 - позволяет достичь поставленную цель- получить высокодисперсный, однородный, активный оксид цинка высшего качества марки БЦО с высокой степенью белизны (97 ), содержащий 99,8 основного вещества, 0,06 водорастворимых примесей и 0,006 примесей нерастворимых НС 1. Размер частиц оксида цинка, полученного по предлагаемому способу , в 5 - 10 раз меньше, чем в способе по прототипу- упростить процесс получения оксида цинка за счет сокращения числа операций по обработке основного сульфата цинка (отмывка) в 2 раза, за счет этого сокращается количество используемого оборудования и,соответственно, производственные площади, занимаемые им и энергетические затраты на их работу500 г шлаковозгонов свинцового производства состава 55,9 211 15,1 РЬ 1,47 Ре 0,8 Аз 0,22 п 0,541 О 2 и др. , растворяли в растворе серной кислоты концентрацией 200 г/дм 3 при ЖТ 4 1, температуре 85 С, в течение 2-х часов,до рН 5,2.Из полученного раствора 2 пО 4 (1,9 дмз), содержащего 1 10 г/дм 3 цинка, осаждали гидроксидом аммония(концентрацией 25 ) основной сульфат цинка 32 п(О) 2 0 21150 . Расход гидроксида аммония 0,63 дм 3 , масса полученного влажного осадка 965 г, масса сухого осадка 489 г. Влажность - 150 . Содержание 042 в нем - 31 .965 г влажного основного сульфата цинка обрабать 1 вали раствором карбоната аммония концентрацией 40 г/дм 3 (концентрация /СО 32/ 25 г/дмз) в реакторе с перемешивающим устройством при температуре 40 С и продолжительности процесса 30 мин. Объем обрабать 1 вающего раствора 2,9 дм 3. После завершения обработки твердую фазу отделяли от водной фильтрованием. Влаж 5 нь 1 й осадок имел массу 824 г. Влажность его 155 . Сухого карбоната цинкав нем 628 г. Содержание 0 42- 3 ,0 Осадок сушили И прокаливали при температуре 750 С. В результате чего получено 248 г 2110.Полученный оксид цинка имел крупность частиц 0,2 МКМ, белизну 97 , содержание водорастворимых примесей 0,15. Содержание основного вешества 99,5 . Пример 2.Влажный осадок основного сульфата цинка (965 г с влажностью 15 5), Полученный аналогично описанному в Примере 1 способу, обрабатывали раствором бикарбоната аммония концентрацией 487 г/ дм 3 (концентрация /СО 3 2/ - 37,0 г/дмз) в реакторе с перемешивающим устройством при температуре 40 С и продолжительности процесса 30 мин. Объем обрабатывающего раствора 2,9 дм 3. После завершения обработки твердую фазу отделяли от водной фильтрованием. Влажный осадок имел массу 820 г. Влажность его 155. Сухого карбоната цинка в нем 623 г. Содержание 0 4 2- - 2,9 . Осадок сушили и прокаливали при температуре 800 С. В результате чего получено 240 г 2110. Полученный оксид цинка имел крупность частиц 0,15 0,2 мкм, белизну 96,5 , содержание водорастворимых примесей 0,14 . Содержание основного вещества 99,5Влажный осадок основного сульфата цинка (965 г с влажностью 15 5), полученный аналогично описанному в Примере 1 способу, обрабатывали раствором карбоната аммония концентрацией 100 г/ дм 3 (концентрация /СО 3 27 - 62 г/дм 3 ) в реакторе с перемешивающим устройством при температуре 40 С и продолжительности процесса 30 мин. Объем обрабатывающего раствора 3,7 дм 3. После завершения обработки твердую фазу отделяли от водной фильтрованием. Влажный осадок имел массу 740 г. Влажность его 145 . Сухого карбоната Цинка в нем было 628 г. Содержание 04 2- - 2,9 . Осадок сушили при температуре 105 С и прокалывали при температуре 750 С. В результате чего получено 245 г 2 пО.6 Полученный оксид цинка имел крупность частиц 0,15 мкм, белизну 97 , содержание водорастворимых примесей 0,06 . Содержание основного вещества 99,8. Пример по прототипу 500 г шлаковозгонов свинцового производства состава55,9 211 15,1 РЬ 1,47 Ре 0,8 Аз 0,22 п 0,5451 О,растворяли в растворе серной кислоты до достижения рН 5. Из полученного раствора 21150 (У - 1,9 дм 3 ) содержащего 1 10 г/дм 3 Цинка, концентрированным раствором аммиака осаждали основной сульфат цинка. Расход гидроксида аммония составил 0,65 дм 3 . Масса полученного влажного осадка 965 г . Масса сухого осадка 440 г.Влажность 150 . Содержание 0 4 2 в нем 30 .965 г влажного основного сульфата цинка обрабать 1 вали водой при ЖТ - 7 1, температуре 30 С,продолжительности 30 мин. двухкратно, после каждой стадии отфильтровывая осадок.Получили 1,7 кг влажного основного сульфата(влажность 300 ). Содержание 5042 в нем 20 . Осадок просушили и прокалили при температуре 900 С. Получено 255 г. 2110 , который имел крупность частиц 2,0 мкм, белизну 84 , содержание водорастворимых примисей 0,7 , содержание основного вешества 98,4 .Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом улучшается качество получаемого оксида цинка и сокращается количество операций, т.е.отсутствует двухстадийная отмывка и фильтрация.Способ получения оксида цинка из цинксодержаших продуктов, включающий растворение исходного материала в серной кислоте, выделение цинксодержашего осадка из полученного раствора гидроксидом аммония, его обработку, сушку и прокалку,отличающийся тем, что обработку осадка осуществляют раствором карбоната аммония или бикарбоната аммония с концентрацией карбонат-иона 25 - 62 г/дм 3.Показатели Качества ПОЛУЧСННОГО оксида ЦИНКаКачественные по предлагаемому способу при Концентрации СО 3(-2) показатели по способу г/Дм 3 прототипаВерстка МП КРИЦ, исполнитель Т.В.Медведева Ответственный за выпуск 3.3. Фаизова