次氧化鋅（冶鋅工業(yè)廢渣中富鋼廢渣之一）

概述

次氧化鋅

特性以及用途

氧化鋅是一種白色或微帶黃色的細(xì)微粉末，易分散在橡膠和乳膠中，是天然橡膠、合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)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(xì)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(lǐng)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(lái)越廣泛的應(yīng)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(biāo)穩(wěn)定，硫化性能不受影響，降低了生產(chǎn)成本。細(xì)粒的氧化鋅可用作醫(yī)藥品。由于氧化鋅對(duì)紫外線吸收能力強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越重視氧化鋅在化妝品的應(yīng)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(lái)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(shí)也保護(hù)了食品的質(zhì)量。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，人們正在開發(fā)利用作為金屬、陶瓷的補(bǔ)強(qiáng)材料的氧化鋅晶須材料及陶瓷、塑料過(guò)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(lái)源

我國(guó)是鋅冶煉大國(guó)，2003年鋅錠產(chǎn)量已達(dá)231.9萬(wàn)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(guò)程中產(chǎn)出的大量冶鋅廢渣，次氧化鋅所占比例相當(dāng)大，其主要產(chǎn)自氧化鋅廠和鉛、鋅冶煉廠。僅韶關(guān)冶煉廠兩個(gè)系統(tǒng)的鼓風(fēng)爐渣經(jīng)煙化爐回收產(chǎn)出的次氧化鋅就達(dá) 1000噸/年。次氧化鋅化學(xué)成份復(fù)雜，因原礦品位的不同而有較大波動(dòng)，這也是導(dǎo)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(jià)金屬較多，綜合回收價(jià)值較高。

化學(xué)組成

次氧化鋅的化學(xué)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(qiáng)，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(shù)的支撐材料，廣泛應(yīng)用于焊料，高性能軸承，可溶電極和核控制等傳統(tǒng)領(lǐng)城；近年又大量應(yīng)用于光電行業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)城和軍事領(lǐng)城，以及生產(chǎn)ITO靶材，當(dāng)今世界對(duì)銦的需求量正療不斷增長(zhǎng)。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(dú)礦床，常伴生于鉛、鋅礦物中，主要通過(guò)鋅粗煉的副產(chǎn)品提取，其余來(lái)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(fù)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(diǎn)，一直制約次氧化鋅綜合回收的工業(yè)化，導(dǎo)致其長(zhǎng)期堆積而無(wú)法利用，對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)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(guò)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(guò)程中流失。無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是環(huán)境效益上，都帶來(lái)?yè)p失，且所得相銦產(chǎn)品中雜質(zhì)含策商，因此，對(duì)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(guān)于對(duì)次氧化鋅中浸取錮的研究。我們對(duì)銦浸取機(jī)理、浸取過(guò)程、影響因素進(jìn)行了全面的研究，實(shí)驗(yàn)表明：酸度、固液比、溫度、反應(yīng)時(shí)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(dāng)?shù)臈l件下，銦的浸取率可達(dá)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(jī)破碎，過(guò)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)間后，過(guò)濾分離，測(cè)定浸取液中銦含量。

3、測(cè)定酸浸殘?jiān)秀煟喊呀≡娓珊螅瑴?zhǔn)確稱量1.0g，置于50mL 小燒杯當(dāng)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(guò)濾，以1.0mL 1：1H2SO4溶液，定容于100mL容量瓶中。