堿式碳酸鋅生產工藝分析與研究

王建剛

摘要：將次氧化鋅（Zn2O）作為主要原料，進行酸浸處理、除雜、中和反應、沉淀、干燥以及高溫灼燒分解制造堿式碳酸鋅以及活性氧化鋅，分析研究堿式碳酸鋅生產工藝分析手段與重點內容。論述了 過硫酸銨溶液以及雙氧水溶液的具體工藝分析。

關鍵詞：次氧化鋅（Zn2O）;堿式碳酸鋅;雙氧水溶液; 過硫酸銨溶液;

傳統去除鐵以及錳雜質的方式主要就是通過過氧化氫氧化方式、過硫酸銨氧化方式等方式進行處理，通過次氧化鋅（Zn2O）置換以及硫化鈉沉淀方式去除重金屬，這些工藝手段復雜，成本相對較高，操作也較為繁瑣，在工作中應用會造成較為嚴重的環境污染問題，分析堿式碳酸鋅以及氧化鋅生產工藝，優化除雜過程，可以提升工作效率，保護環境。

1.堿式碳酸鋅

堿式碳酸鋅（碳酸鋅）分子式主要為Zn CO3· 2Zn（OH）· HO，其分子量為342.15，堿式碳酸鋅屬于一種白色的細微無定形粉末，其無味，無臭，不溶于水和醇，但是略微溶于氨。可以溶于烯酸以及氫氧化鈉中。碳酸鋅主要就是醫藥上作為皮膚保護劑，在飼料中主要的作用就是補鋅劑，在工業中可以作為輕型收斂劑以及乳膠制品，也可以在人造絲、化肥行業的脫硫劑以及催化劑中的主要原料。基于氧化次氧化鋅粉（Zn2O）制取鋅鹽母液作為主要的原料，將母液溫度提升到78℃～85℃，持續攪拌，添加碳酸鈉溶液，合理控制反應物pH值，將其控制在6.8—7.0區間范圍中，反應終止則就可以獲得堿式碳酸鋅。

堿式碳酸鋅在一般狀況之下主要存在陰涼、通風以及干燥的環境中，必要避免其與酸堿類物品共同存儲運行。要重視防潮控制，在運輸中要加強對防雨淋、受潮以及防治日曬、受熱，要合理養護管理。在出現火災等隱患過程中要通過水進行搶修，通過沙土以及滅火器進行撲救。

2.堿式碳酸鋅溶液制備

在進行堿式碳酸鋅生產工藝研究過程中，要現將次氧化鋅粉（Zn2O）放入到反應釜中，同時加水，再加入濃硫酸溶液，將其加熱到60℃的時候反應1小時，在其溫度升至為75℃的時候，進行保溫處理，進行攪拌反應，保障時間充足，在加入石灰乳，將浸出液的PH數值調整到5.2～5.4區間中過濾，這樣就會獲得粗制硫酸鋅溶液，在此溶液中含有鐵金屬、錳金屬、鎘金屬等雜質，其主要的反應式為：ZnCO+HSO==Zn SO+CO+HO。

2.1硫酸鋅溶液凈化處理

2.1.1除鐵與重金屬

將500ml的粗制硫酸鋅溶液中加入適當比例的過硫酸銨溶液，將其放在70℃～80℃的溫度條件之下反應90分鐘，在進行過濾，就可以獲得清亮透明的硫酸鋅溶液。

同時將500ml的粗硫酸鋅融合加入一定比例的雙氧水溶液，將其放置在溫度在50℃～60℃的環境中，攪拌60min～90min之后，獲得呈現清亮透明類型的硫酸鋅溶液。

2.1.2去除錳元素

將已經處理好的硫酸鋅融合通過氫氧化鈉進行處理，調整PH值為5.3～5.4區間，充分攪拌，放置在60℃～70℃的溫度環境中，加入適當比例的高錳酸鉀，硫酸鋅融合呈現微紅色停止，其反應則到達終點。對溶液進行過濾即可獲得硫酸鋅溶液，其反應式為：

2KMnO+3Mn SO+2HO=5Mn O+KSO+2HSO

2.1.3去除鎘元素

將過濾后的硫酸鋅溶液進行升溫控制在50℃左右，加入適量鋅粉，攪拌反應40min后過濾，即可獲得精制硫酸鋅溶液。

2.2制備堿式碳酸鋅

取已經處理好鐵、錳、鎘重金屬的硫酸鋅溶液500ml，將其加熱到65℃～70 ℃，然后往里面加入飽和的碳酸鈉溶液，進行中和反應，將PH值控制在6.8—7之間，然后在70℃的條件下進行保溫反應，時間為60min～90min，將反應好的堿式碳酸鋅進行過濾，在加入蒸餾水進行洗滌，在通過氯化鋇檢測，達到洗水中無硫酸根，完成洗滌。在120℃的烤箱中放入產品堿式碳酸鋅，時間控制為4h～6h左右，即可獲得成片堿式碳酸鋅。其反應式為：3ZnSO+3NaCO+3HO=Zn CO3· 2Zn（OH）· HO+2CO+3NaSO

2.3活性氧化鋅制備方式

將制備好的堿式碳酸鋅通過閃蒸干燥機進行干燥處理，放入在600℃～650℃的轉窯中，在煅燒2h～3h之后，則可以獲得質量分數為95%以上的活性氧化鋅。

3.結果與討論分析

3.1雙氧水溶液用量對除雜效果的影響

通過將500ml的硫酸鋅溶液加入到雙氧水溶液用量不同的有機沉淀劑中，常溫攪拌60min之后進行過濾處理、中和反應、洗滌處理、干燥之后則可以獲得堿式碳酸鋅。在對其進行經絡和滴定、原子吸收分光廣度分析，可以獲得其參數信息，具體如下表：

分析上表可以發現，在雙氧水溶液中有機沉淀劑中硫酸鋅溶液的體積分數為1%的時候，其則可以有效的去除鐵以及重金屬離子，也可以有效的除去含有的錳離子，并且對于堿式碳酸鋅中鋅元素并沒有產生不良影響。

3.2 ?過硫酸銨溶液用量對除雜效果的影響

將500ml的硫酸鋅溶液放入在過硫酸銨溶液含量不同的有機螯合劑中，將其放置在70℃～80℃中進行攪拌處理，在60min之后在加入片堿調節PH值后繼續攪拌，20min之后在對其進過濾處理、中和反應、洗滌以及干燥處理，最終獲得堿式碳酸鋅。對其進行經絡、滴定、原子吸收分光光度計分析，具體結果如下表：

分析結果數據可以發現，過硫酸銨溶液可以有效的祛除在硫酸鋅溶液中的鐵、錳以及重金屬元素，對于鐵離子具有較為顯著的祛除效果。

3.3反應溫度對除雜效果的影響

將500 m L的硫酸鋅溶液添加5ml的雙氧水溶液或5ml的過硫酸銨溶液，分析在溫度條件不同的狀況之下，兩種除雜劑的效果。其具體結果如下表：

綜合數據分析可以發現，兩種除雜劑會受到溫度的影響而出現不同程度的差異，在低溫環境中雙氧水溶液效果顯著，可以有效除雜，因此在常溫中可以合理應用;而過硫酸銨溶液則在高溫環境中效果顯著，在70℃～80℃中除雜效果顯著。

3.4不同反應時間對除雜效果產生的影響

將500ml的硫酸鋅中添加5ml的雙氧水溶液或過硫酸銨溶液添加劑。分析不同反應時間中兩種試劑的效果。獲得數據具體如下表：

分析數據可以發現，雙氧水溶液反應相對較為迅速，其反應實踐中并不會對除雜產生較大的影響，而過硫酸銨溶液則在30min～40min的區間中除雜效果顯著。

4.結論

將有雙氧水溶液作為主要的除鐵、錳元素以及重金屬的試劑，其最佳工藝就是在硫酸鋅溶液體積分數的1%，而沉淀質量分數則為整體的40%。在常溫狀況之下攪拌50min～60min，進行過濾。在進行碳酸鈉中和反應、洗滌以及干燥則可以獲得堿式碳酸鋅。將過硫酸銨溶液作為主要的溶劑，進行鐵、錳以及重金屬的處理，其最佳工藝就是在硫酸鋅溶液體積分數的1%，在溫度為70℃～80℃的環境中，提供60min～70min的反應，加入少量片堿反應20min之后進行過濾，通過碳酸鈉進行中和、洗滌以及干燥處理最終可以獲得堿式碳酸鋅。

結束語：

進行堿式碳酸鋅的生產過程中通過兩種不方式進行除雜方法，其具有工藝簡單、反應條件溫和，其反應速度快的特征，可以有效規避在傳統工藝應用中產生的環境污染、成本高以及工藝發展的問題，在實踐中合理應用效果顯著。

參考文獻：

[1]蘇小莉，左國強，蔡天聰.熱分解堿式碳酸鋅制備特定晶粒尺寸納米氧化鋅及機理研究[J].無機鹽工業，2017（8）.

[2]張憲璽，王曉娟，翟冠杰.堿式碳酸鋅煅燒制備納米氧化鋅[J].無機化學學報，2002，18（10）：1037-1041.

[3]馬正先，韓躍新，劉春生.堿式碳酸鋅熱分解機理及動力學[J].中國工程科學，2003，5（10）：78-82.

[4]侯新剛，郝亞莉，王玉棉.納米微晶堿式碳酸鋅的制備[J].蘭州理工大學學報，2008，34（6）：60-64.