氯化鋅ZnCl2制備條件實驗淺探

劉玉蘭

摘 要：氯化鋅的用途廣泛，它可應用于焊接金屬時清除金屬表面上的氧化物，以及有機化學中常用它作為去水劑和催化劑等， 市場需求也很大，值得研究和開發。該文從云南實際情況與經濟效益的角度，對氯化鋅生產的工藝流程進行了實驗驗證。

關鍵詞：氯化鋅 工藝流程 實驗

中圖分類號：0645.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0070-02

氯化鋅用途十分廣泛，需求量也很大，如，它可應用于焊接金屬時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）以及有機化學中常用它作為去水劑和催化劑等。云南省鋅礦資源藏量大，得天獨厚，是藏量最大的少數省份之一，但由于云南現尚無氯化鋅產品的生產廠家，年需數千噸的氯化鋅產品均需要靠進口。鑒于上述原因，我們應積極利用本地資源，研制氯化鋅的生產以填補氯化鋅產品的需求空白，對發展該省氯化鋅產品的生產，滿足工業生產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品。這就為氯化鋅生產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，這就為開發氯化鋅創造了十分有利的條件。

該實驗從經濟效益的角度出發，對所擬定的工藝流程進行了實驗驗證。探索到了較適宜的條件和合格的產品，用該工藝生產的氯化鋅產品可達國標GB-1625-79一級產品的標準，現將對該實驗的有關工藝流程及有關事項簡要歸納總結如下。

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加入工業鹽酸，在攪動下緩慢加入含ZnO的原料粉。此時原料與HCl反應生成氯化鋅：

ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O

并放出大量的熱而使反應溶液溫度升高。

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

該實驗的原料采用氧化鋅廠的附產物：含70%～80%ZnO的沉降粉為原料。它價格低，且比鋅礦的渣量小。其中含有雜質鐵、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。雜質必須除去才能提高產品的純度，這就為酸浸后帶來了后續的除雜工序。

作原料的鹽酸采用工業鹽酸，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，以反應式的理論比例進行配料。

ZnO與HCl的反應屬中和反應，本應很快，但隨反應的進行使HCl濃度越來越低，且是固-液接觸，因此，仍需一定的反應（溶液）時間和攪拌，以促進反應。

中和反應放出的熱量是很有利的，它不僅可加快反應，也可促進膠體（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，讓其不溶殘渣沉降，然后用虹吸法吸出上邊清液進入下一工序除雜。殘渣排入貯渣池，到一定量后用石灰處理中和后廢棄。

由于ZnCl2溶液對碳鋼、不銹鋼都有腐蝕性；對植物纖維沙布、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Fe2+和SO42-、SO32-、Mn2+等。Fe2+是借氧化劑將其氧化成Fe3+，進而水解生成難溶的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。雜質中的Mn2+也被氧化成MnO2而沉降分離。

該實驗采用KMnO4作為氧化劑，用時KMnO4本身又是氧化終點指示劑。

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），特別是近終點褪色慢時要慢加，直到淡粉紅色能保持10 min即不再加入，發生的反應如下：

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 ℃以促進沉降和水解。然后虹吸分離出上層清液進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。

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。直到鋅片表面無明顯黑色為合格，然后沉降分離，試液應澄清透明無色。

4 蒸發濃縮

向上一工序所得的無色透明試液，加入鹽酸（無色稀酸），調節pH，使pH=3，以防止ZnCl2水解使Zn2Cl2超標。然后轉入瓷蒸發器中，在電爐上加熱濃縮，溶液的溫度將一直上升（無恒沸點）。

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

5 產品與包裝

產品有40%～49%氯化鋅溶液與固體產品兩種，全靠控制蒸發溫度而得。包裝采用鍍鋅鐵桶或白鐵桶包裝，內襯聚乙烯塑料袋。ZnCl2·H2O有毒，能腐蝕皮膚，萬一觸及應立即用水沖洗。

6 結語

前面已述，氯化鋅的用途廣泛，市場需求也很大，且又有原料，是值得研究和開發的。但生產氯化鋅產品是一個技術性強、控制嚴格的工藝。同時設備要求耐腐蝕、耐高溫，但只要能達到這兩方面要求，就可以生產出一級產品或電池用產品的。前述工藝流程和條件是可靠的，但原料的來源并非一成不變。故其雜質將隨原料而異。如，在原料中含水溶性的堿金屬或堿土金屬的鹽類較多，則產品達不到標準。工藝就將作相應的調整，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，可獲得優質產品。

參考文獻

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