Способ получения оксида цинка



Способ получения оксида цинка
Способ получения оксида цинка
Способ получения оксида цинка

 


Владельцы патента RU 2618596:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) (RU)

Изобретение может быть использовано для получения оксида цинка из цинксодержащих оксидных материалов. Способ включает выщелачивание цинксодержащего оксидного материала 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°С, Т:Ж = 1:9 - 1:10 в течение 20-60 минут. Далее ведут дистилляцию аммиака из цинксодержащего раствора при температуре 85-95°С до получения рН=8-9 с выпадением в осадок гидроксида цинка и возвращением аммиака на приготовление аммиачного раствора. Затем проводят отделение осадка гидроксида цинка, его сушку и направление раствора, оставшегося после отделения осадка, на приготовление аммиачного раствора, который возвращают на выщелачивание. При этом в качестве цинксодержащего оксидного материала используют осадок, полученный нейтрализацией растворов шахтного водоотлива медно-цинковых рудников известковым молоком, или цинксодержащие пыли медеплавильного производства. Техническим результатом является получение оксида цинка повышенной чистоты 2 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения оксида цинка из цинксодержащих оксидных материалов.

Известен способ получения оксида цинка из производственных отходов, в частности цинковых элюатов шахтных вод, путем предварительной очистки их от железа и меди, обработки полученного раствора щелочным агентом (аммиаком, щелочью или содой) при рН 5-9 с последующим упариванием раствора до плотности 1,2-1,35 и кристаллизацией осадка в течение 24-48 ч, который прокаливают и сушат до получения конечного продукта (патент РФ №2075442, МПК С01G 9/03, опубл. 20.03.1997).

Недостатками способа являются невысокий выход готового продукта (50-70%) и низкое качество получаемого оксида цинка.

Известен способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов, включающий растворение цинксодержащего сырья в водном растворе серной кислоты с концентрацией 200 г/дм3, выделение цинксодержащего осадка (сульфат цинка) из полученного раствора гидроксидом аммония, обработку полученного осадка карбонатом аммония или бикарбонатом аммония с концентрацией карбонат-иона 25-62 г/дм3 с последующей его сушкой и прокалкой. Полученный продукт содержит 99,5% оксида цинка (патент РФ №2019511, МПК С01G 9/02, опубл. 15.09.1994).

Недостатками способа являются высокий расход серной кислоты, отсутствие селективности извлечения цинка при применении в качестве растворителя серной кислоты, а двукратная обработка осадка цинка усложняет технологический процесс.

Известен способ получения оксида цинка из слабоконцентрированных растворов, включающий осаждение цинксодержащего осадка гидроксидом аммония, его прокалку при температуре 125-150°С, обработку цинксодержащего осадка карбонатом или бикарбонатом аммония, который впоследствии вновь сушат и прокаливают при 300-750°С (патент РФ №2389810, МПК С22В 19/34, опубл. 20.05.2010).

Недостатками способа являются применение двукратной обработки аммиачными солями: сначала раствора, затем и цинксодержащего осадка для его перечистки, применение промежуточных операций сушки (прокалки), что усложняет технологический процесс получения оксида цинка.

Известен способ извлечения цинка из доменных шламов, принятый за прототип, включающий выщелачивание цинксодержащего оксидного материала аммиачно-карбонатным раствором (Ж:Т=5:1) в течение 30-60 минут, при температуре 35-45°С, концентрации аммиака 75-125 г/л и отношении NH3:СО2 = 2:1, выделение осадка в виде основного карбоната цинка из раствора дистилляцией аммиака при температуре 95-100°С до конечной концентрации аммиака в растворе 0,1 г/л, возвращение аммиака на приготовление аммиачно-карбонатного раствора и направление осадка на прокаливание с получением технического оксида цинка (патент РФ №2055921, МПК C22В 7/00, 19/00, опубл. 10.03.1996).

Недостатками способа являются получение оксида цинка технического качества, применение подогрева раствора при проведении выщелачивания и использование в процессе дорогого аммиаксодержащего выщелачивающего реагента - карбоната аммония.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение оксида цинка повышенной чистоты путем селективного аммиачного выщелачивания его из цинксодержащих оксидных материалов с образованием прочных комплексов Zn(NH3)m⋅(OH)n и последующим выделением гидратов цинка дистилляцией аммиака при нагревании цинксодержащего раствора.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения оксида цинка, включающем выщелачивание цинксодержащего оксидного материала аммиачным раствором, осаждение цинка из раствора дистилляцией аммиака с возвращением аммиака на приготовление аммиачного раствора, отделение цинксодержащего осадка и его сушку, согласно изобретению выщелачивание цинксодержащего оксидного материала ведут 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°С, Т:Ж = 1:9 - 1:10, дистилляцию аммиака осуществляют из цинксодержащего раствора до получения рН=8-9 с выпадением в осадок гидроксида цинка, а раствор, оставшийся после отделения осадка, направляют на приготовление аммиачного раствора. При этом выщелачивание цинксодержащего оксидного материала ведут в течение 20-60 минут, а в качестве цинксодержащего оксидного материала используют осадок, полученный нейтрализацией растворов шахтного водоотлива медно-цинковых рудников известковым молоком, или цинксодержащие пыли медеплавильного производства.

Проведение выщелачивания цинксодержащего оксидного материала 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°С, Т:Ж = 1:9 - 1:10 способствует селективному выщелачиванию цинка без активизации других металлов, содержащихся в выщелачиваемом сырье, обеспечивая повышенную чистоту конечного цинксодержащего осадка. Проведение выщелачивания при концентрациях аммиака менее 8% снижает извлечение цинка в раствор, а увеличение концентрации аммиака более 10% не приводит к дальнейшему повышению извлечения цинка в раствор и увеличивает расход аммиака (фиг. 1). Максимальное извлечение цинка в раствор до 90% достигнуто при 9-10%-ной исходной концентрации NH3, Т:Ж = 1:9 - 1:10 в течение 20-60 минут.

Осуществление дистилляции аммиака из цинксодержащего раствора до получения рН=8-9 обеспечивает полное выделение цинка из раствора в виде осадка гидроксида цинка повышенной чистоты и отгонку аммиака, который возвращают на приготовление аммиачного раствора для выщелачивания.

На фиг. 2 представлена зависимость температуры раствора (1), содержания в нем цинка (2), аммиака (3) и pH (4) от продолжительности нагревания цинксодержащего раствора, полученного при выщелачивании.

При осуществлении дистилляции содержание аммиака при нагревании раствора понижалось с 34 до 0,7 г/дм3 (фиг. 2 (3). Водородный показатель (pH) вначале линейно уменьшается с 11,28 до 9,4, а в последний период сократился до 8,5 (фиг. 2 (4). Содержание цинка в растворе вначале повышалось за счет испарения аммиака и частично воды. Затем при рН=10,5 началось выпадение гидрата цинка, что привело к постепенному снижению количества цинка в растворе. И, наконец, при достижении рН=8,5 содержание цинка в растворе уменьшилось от 0,55 до 0,05 г/дм3 (фиг. 2 (2). При повышении температуры от 20 до 90-91°С (фиг. 2 (1) в течение первых 40 минут происходит постепенное снижение концентрации аммиака с 34 до 0,7 г/дм3 (фиг. 2 (3) и рН раствора с 11,28 до 11,0 (фиг. 2 (4). Дальнейшее поддержание температуры раствора в области 90-91°С (фиг. 2 (1) приводит к снижению концентрации аммиака и рН до 8,5 и выпадению осадка Zn(OH)2 (фиг. 2 (2).

Объединение аммиачного раствора, полученного улавливанием паров аммиака в барботере, с раствором, оставшимся после отделения осадка гидроксида цинка фильтрацией, и направление объединенного раствора на выщелачивание новых порций цинксодержащего оксидного материала позволяет возвратить выщелачивающий реагент в начало технологической схемы, что улучшает экологические и экономические показатели процесса получения оксида цинка повышенной чистоты.

На фигуре 3 приведена технологическая схема получения чистого оксида цинка из цинксодержащих оксидных материалов, предусматривающая замкнутый оборот растворов и возможность использования железосодержащего осадка в черной металлургии.

Заявленный способ прошел испытания в лабораторных условиях на цинксодержащем оксидном многокомпонентном осадке, полученном при нейтрализации известковым молоком растворов шахтного водоотлива медно-цинковых рудников.

Пример.

Цинксодержащий оксидный осадок, содержащий, мас.%: 20-30 Fe; 1-5 Al; 1.5-2 Ca+Mg; 0.1-0.5 SiO2; 1-5 Zn, при перемешивании в течение 20-60 минут обрабатывали в 10%-ном растворе аммиака, при Т:Ж=9 и температуре 20°С. После фильтрации пульпы аммиачный раствор содержал от 2.3 до 6 г⋅дм-3 цинка. Дистилляцию аммиака осуществляли при нагревании до температуры 85-95°С и получении рН 8-9, пары аммиака улавливали в барботере, а выпавший осадок гидроксида цинка отфильтровывали и сушили. Раствор, оставшийся после отделения осадка гидроксида цинка фильтрацией, объединяли с аммиачным раствором, полученным улавливанием паров аммиака в барботере, и объединенный раствор направляли на выщелачивание новых порций цинксодержащего оксидного материала. Состав объединенного раствора: NH3=10.9-11.5%; Zn=0.45-0.50 г⋅дм-3. Состав полученного цинкового осадка: ZnO=89.3-91.0% (примеси Cu, Fe и др. - не более 0,001%) что соответствует формуле ZnO⋅5H2O.

1. Способ получения оксида цинка из цинксодержащего оксидного материала, включающий выщелачивание цинксодержащего оксидного материала аммиачным раствором, осаждение цинксодержащего осадка из цинксодержащего раствора дистилляцией аммиака с возвращением аммиака на приготовление аммиачного раствора, отделение цинксодержащего осадка и его сушку, отличающийся тем, что выщелачивание ведут 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°C и Т:Ж=1:9-1:10, дистилляцию аммиака из цинксодержащего раствора осуществляют до получения рН 8-9 с выпадением цинксодержащего осадка в виде гидроксида цинка, при этом раствор, оставшийся после отделения осадка гидроксида цинка, направляют на приготовление аммиачного раствора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выщелачивание цинксодержащего оксидного материала ведут в течение 20-60 мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве цинксодержащего оксидного материала используют осадок, полученный нейтрализацией растворов шахтного водоотлива медно-цинковых рудников известковым молоком, или цинксодержащие пыли медеплавильного производства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрометаллургии. Установка содержит сборник уранового регенерата, каскад реакторов осаждения уранового концентрата для получения осадка уранового концентрата, коллектор с трубопроводами раздачи нейтрализующего реагента в реакторы осаждения уранового концентрата, фильтр-пресс для обезвоживания осадка уранового концентрата, соединенную с каскадом реакторов осаждения емкость для частичного возврата осадка, полученного в каскаде реакторов осаждения, и смеситель для уранового регенерата и осадка, соединенный со сборником уранового регенерата и с емкостью для частичного возврата осадка.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования и отделения хлоридов металлов в/из содержащего хлорид железа (III) раствора соляной кислоты хлорид железа (III) превращают путем гидролиза в гематит и осаждают его из указанного раствора.
Изобретение относится к области комплексной переработки апатита и других фосфатсодержащих руд с извлечением и получением концентрата редкоземельных металлов и радионуклидов и может быть использовано при переработке минерального сырья в химической промышленности.

Изобретение относится к отчистке растворов цианирования, полученных при гидрометаллургической переработке концентратов, содержащих благородные и цветные металлы, от цианистых комплексов цветных металлов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для производства урановых концентратов в технологии природного урана и оборотного ядерного топлива.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки растворов, содержащих цветные металлы, осаждением гидратов цветных металлов с помощью магнийсодержащего осадителя.

Изобретение относится к способу извлечения платиновых элементов, содержащихся в кислом водном растворе, содержащем и другие химические элементы, помимо указанного платинового элемента.

Изобретения относятся к отделению ионов железа от ионов алюминия, содержащихся в кислотном составе. Данные способы включают взаимодействие кислотного состава с основным водным составом, имеющим pH по меньшей мере 10,5, для получения осадочного состава, поддерживая pH осадочного состава на уровне, превышающем 10,5, для выделение ионов железа.

Изобретение относится к способу получения висмут аммоний цитрата. Получение висмут аммоний цитрата проводят путем обработки цитрата висмута водным раствором гидроокиси аммония.

Изобретение относится к извлечению молибдена из растворов. Раствор, содержащий молибден, подкисляют до кислого pH путем добавления неорганической кислоты, затем добавляют по меньшей мере один органический растворитель и непрерывно перемешивают для образования водно-органической эмульсии.

Изобретение относится к получению оксида цинка из металлического цинка. Установка содержит устройство для плавления цинка и установленные за ним устройство для испарения цинка и устройство для окисления паров цинка, которое выполнено в виде камеры, содержащей размещенное в центре верхней торцевой стенки приспособление для подачи природного газа и воздуха.

Изобретение относится к способам отделения цинка от сырьевого материала, содержащего смесь металлов и соединений металлов. Осуществляют выщелачивание цинксодержащего сырьевого материала концентрированным неорганическим раствором для образования суспензии, содержащей нерастворенные вещества и маточный раствор с растворенными в нем веществами, отделение нерастворимых веществ от маточного раствора и осаждение оксида цинка из маточного раствора.

Изобретение относится к химической технологии. Способ включает упаривание смеси водных растворов цинк- и железосодержащих солей карбоновой кислоты, взятых в стехиометрическом соотношении.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения сухих цинковых белил включает испарение цинка в печи испарения при температуре 1200-1350°C и разрежении в системе печь-вытяжной вентилятор 50-100 Па с поверхности расплава цинка 3-5 м2 при толщине слоя расплава цинка 250-350 мм.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения наноразмерного порошка оксида цинка. .

Изобретение относится к области гидрометаллургии металлов и может быть использовано для получения оксидов металлов. .

Изобретение относится к способу извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства. .

Изобретение относится к комплексу для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства. .
Изобретение относится к способу переработки цинковых руд. .

Изобретение относится к области производства оксидов металлов из металлосодержащего сырья и может быть использовано в производстве из цинкосодержащего сырья сухих цинковых белил (оксида цинка), потребляемых для резинотехнических изделий и шин, лакокрасочных материалов, искусственной кожи и подошвенных резин, электрокабеля, стоматологических цементов, абразивных изделий для стоматологии, асбестотехнических изделий и других материалов.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки подземных горизонтов от загрязнения нефтепродуктами. Устройство для сбора и откачки нефтепродуктов из подземного горизонта включает цилиндрическую камеру, выполненную в виде поплавка 1, погружной насос 2 с напорным трубопроводом 3 и приводом 4, а также полую монтажную штангу 5, внутри которой расположен напорный трубопровод 3.
Наверх