氯化鋅ZnCl2制備條件實(shí)驗(yàn)淺探

劉玉蘭

摘 要：氯化鋅的用途廣泛，它可應(yīng)用于焊接金屬時(shí)清除金屬表面上的氧化物，以及有機(jī)化學(xué)中常用它作為去水劑和催化劑等， 市場(chǎng)需求也很大，值得研究和開發(fā)。該文從云南實(shí)際情況與經(jīng)濟(jì)效益的角度，對(duì)氯化鋅生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：氯化鋅 工藝流程 實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：0645.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（b）-0070-02

氯化鋅用途十分廣泛，需求量也很大，如，它可應(yīng)用于焊接金屬時(shí)清除金屬表面上的氧化物（ZnCl2+H2O=H[ZnCl2（OH）]，

FeO+2H[ZnCl2（OH）]=Fe[ZnCl2（OH）]2+H2O）以及有機(jī)化學(xué)中常用它作為去水劑和催化劑等。云南省鋅礦資源藏量大，得天獨(dú)厚，是藏量最大的少數(shù)省份之一，但由于云南現(xiàn)尚無(wú)氯化鋅產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，年需數(shù)千噸的氯化鋅產(chǎn)品均需要靠進(jìn)口。鑒于上述原因，我們應(yīng)積極利用本地資源，研制氯化鋅的生產(chǎn)以填補(bǔ)氯化鋅產(chǎn)品的需求空白，對(duì)發(fā)展該省氯化鋅產(chǎn)品的生產(chǎn)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要都具有極其重要的意義。

云南不僅有可開采的鋅礦，還有各種品位的氧化鋅產(chǎn)品。這就為氯化鋅生產(chǎn)的原料提供了保障和選擇余地。此外，昆明還擁有大量的鹽酸，且就地可得，這就為開發(fā)氯化鋅創(chuàng)造了十分有利的條件。

該實(shí)驗(yàn)從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，對(duì)所擬定的工藝流程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。探索到了較適宜的條件和合格的產(chǎn)品，用該工藝生產(chǎn)的氯化鋅產(chǎn)品可達(dá)國(guó)標(biāo)GB-1625-79一級(jí)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將對(duì)該實(shí)驗(yàn)的有關(guān)工藝流程及有關(guān)事項(xiàng)簡(jiǎn)要?dú)w納總結(jié)如下。

1 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

向耐鹽酸和氯化鋅腐蝕并有攪拌器的容器內(nèi)加入工業(yè)鹽酸，在攪動(dòng)下緩慢加入含ZnO的原料粉。此時(shí)原料與HCl反應(yīng)生成氯化鋅：

ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O

并放出大量的熱而使反應(yīng)溶液溫度升高。

原料中的其他氧化物也隨之溶解而生成相應(yīng)的氯化物。酸可溶和水可溶的雜質(zhì)也一并進(jìn)入溶夜。

該實(shí)驗(yàn)的原料采用氧化鋅廠的附產(chǎn)物：含70%～80%ZnO的沉降粉為原料。它價(jià)格低，且比鋅礦的渣量小。其中含有雜質(zhì)鐵、鋁、鎘等重金屬。將隨礦源而異，也含有硫酸鹽和亞硫酸鹽等，系鋅礦中硫化物所引入，也含煤灰泥土或可溶性硅酸鹽等。雜質(zhì)必須除去才能提高產(chǎn)品的純度，這就為酸浸后帶來(lái)了后續(xù)的除雜工序。

作原料的鹽酸采用工業(yè)鹽酸，嘗試較高而鐵含量較少的為宜，以降低除雜成本。

鹽酸與ZnO原料粉的配料比，按各自的分析含量，以反應(yīng)式的理論比例進(jìn)行配料。

ZnO與HCl的反應(yīng)屬中和反應(yīng)，本應(yīng)很快，但隨反應(yīng)的進(jìn)行使HCl濃度越來(lái)越低，且是固-液接觸，因此，仍需一定的反應(yīng)（溶液）時(shí)間和攪拌，以促進(jìn)反應(yīng)。

中和反應(yīng)放出的熱量是很有利的，它不僅可加快反應(yīng)，也可促進(jìn)膠體（如硅酸）和懸濁物的沉降，有利于固（渣）液的沉降分離。

在操作上控制酸浸液pH=3為止，停止攪拌，讓其不溶殘?jiān)两担缓笥煤缥ㄎ錾线吳逡哼M(jìn)入下一工序除雜。殘?jiān)湃胭A渣池，到一定量后用石灰處理中和后廢棄。

由于ZnCl2溶液對(duì)碳鋼、不銹鋼都有腐蝕性；對(duì)植物纖維沙布、尼龍纖維、滌綸纖維、聚乙烯纖維等沙布，都有溶解腐蝕作用，故酸浸液中的固液分離，還是采用沉降分離為好，以減少雜質(zhì)的引入。

2 一次除雜

該工序除雜是指除上一工序所得的氯化鋅溶液中的雜質(zhì)Fe2+和SO42-、SO32-、Mn2+等。Fe2+是借氧化劑將其氧化成Fe3+，進(jìn)而水解生成難溶的Fe（OH）3而沉降分離。SO32-也被氧化成SO42-，然后加入BaCl2溶液生成難溶的BaSO2而沉降分離。雜質(zhì)中的Mn2+也被氧化成MnO2而沉降分離。

該實(shí)驗(yàn)采用KMnO4作為氧化劑，用時(shí)KMnO4本身又是氧化終點(diǎn)指示劑。

氧化溫度控制在50 ℃為宜，pH=3，在攪拌下由試液（沉降分離出來(lái)的酸浸液）緩緩加入氧化劑溶液（濃度為3 g/L），特別是近終點(diǎn)褪色慢時(shí)要慢加，直到淡粉紅色能保持10 min即不再加入，發(fā)生的反應(yīng)如下：

MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+

溶液中剩余的SO32-也被氧化成SO42-。

然后，也在攪拌下趁熱緩慢、少量加入BaCl2稀溶液（50gBaCl2/L），以使SO42-生成BaSO4難溶沉淀而除去。

至此，溶液中生成有Fe（OH）3、MnO2、BaSO4、PbSO4等難溶沉淀物，如，沉降慢可提高試液溫度至70 ℃～80 ℃以促進(jìn)沉降和水解。然后虹吸分離出上層清液進(jìn)入下一步第二除雜工序。

3 二次除雜

向上述工序澄清分離出的試液中加入鋅粉，以還原除去Pb2+、Cd2+等重金屬雜質(zhì)。

Cd2++Zn=Zn2++Cd↓

Pb2++Zn=Zn2++Pb↓

鋅粉（120目）以少量多次加入，攪拌，保持60 ℃～70 ℃，不斷取試液做鋅片試驗(yàn)。直到鋅片表面無(wú)明顯黑色為合格，然后沉降分離，試液應(yīng)澄清透明無(wú)色。

4 蒸發(fā)濃縮

向上一工序所得的無(wú)色透明試液，加入鹽酸（無(wú)色稀酸），調(diào)節(jié)pH，使pH=3，以防止ZnCl2水解使Zn2Cl2超標(biāo)。然后轉(zhuǎn)入瓷蒸發(fā)器中，在電爐上加熱濃縮，溶液的溫度將一直上升（無(wú)恒沸點(diǎn)）。

在190 ℃～280 ℃時(shí)，溶液中有固體析出而變稠（ZnCl2·H2O）。在220 ℃～250 ℃冷卻固化時(shí)，其中含9%～12%的水分（ZnCl2·H2O）。在310 ℃～340 ℃冷卻固化時(shí)，可得含水量為1.2%（ZnCl2·H2O）的產(chǎn)品。如要制造無(wú)水氯化鋅，則要在干燥的HCl氣氛中加熱脫水。無(wú)水氯化鋅是白色、易潮解的固體，它的溶解度很大，吸水性很強(qiáng)，有機(jī)化學(xué)中常用它作為去水劑和催化劑。

5 產(chǎn)品與包裝

產(chǎn)品有40%～49%氯化鋅溶液與固體產(chǎn)品兩種，全靠控制蒸發(fā)溫度而得。包裝采用鍍鋅鐵桶或白鐵桶包裝，內(nèi)襯聚乙烯塑料袋。ZnCl2·H2O有毒，能腐蝕皮膚，萬(wàn)一觸及應(yīng)立即用水沖洗。

6 結(jié)語(yǔ)

前面已述，氯化鋅的用途廣泛，市場(chǎng)需求也很大，且又有原料，是值得研究和開發(fā)的。但生產(chǎn)氯化鋅產(chǎn)品是一個(gè)技術(shù)性強(qiáng)、控制嚴(yán)格的工藝。同時(shí)設(shè)備要求耐腐蝕、耐高溫，但只要能達(dá)到這兩方面要求，就可以生產(chǎn)出一級(jí)產(chǎn)品或電池用產(chǎn)品的。前述工藝流程和條件是可靠的，但原料的來(lái)源并非一成不變。故其雜質(zhì)將隨原料而異。如，在原料中含水溶性的堿金屬或堿土金屬的鹽類較多，則產(chǎn)品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。工藝就將作相應(yīng)的調(diào)整，為此，在工藝流程酸浸之前需加一道洗滌工序，以除去Na+、K+、Mg2+等可溶性物質(zhì)，可獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘆葦儀，盧愛軍.無(wú)污染的氯化鋅生產(chǎn)工藝[J].化學(xué)世界，2006，47（2）：125-126.