[发明专利]一种利用低品位氧化锌矿生产高纯纳米氧化锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锌的生产方法，特别涉及一种高纯度纳米氧化锌的生产方法。 

背景技术

目前氧化锌产品的生产一般用含锌量高的矿进行焙烧成锌焙砂作原料，因为其含锌率较高，浸提相对容易。随着长年的开采，高品位矿源已越来越少，品位也逐渐降低，人们现己开始注意氧化锌矿的利用。但氧化锌矿通常含锌率较低（有价元素含量Zn 30%以下；Pb 0.15%；Cu 0.008%；Mn 0.06% ），且成分复杂，多以菱锌矿、锌铁尖晶石和异极矿存在，矿石中脉石成分氧化铁、氧化硅、氧化钙、氧化镁含量高（分别约Fe₂O₃4-7%；SiO₂3-5%；CaO30-32%；MgO 7-8%），含泥量也重。综合回收利用价值不大，而对锌的选矿、酸浸都较困难，选矿成本高，是国内外选矿长期存在的重大技术难题。近年来国内外对氧化锌矿的浸提的方法大多是，用含强酸的硫酸锌溶液对氧化锌矿浸出，虽然锌浸出率有所提高，但进入溶液的铁、硅量也高， 除铁困难，消耗试剂量大，洗涤液带走锌多。中国公开专利如CN1477217 A对上述方法做了改进，先采用含硫酸锌pH=3-4的溶液进行中性浸出，再进行低酸浸出工艺 。但锌铁尖晶石、异极矿在低酸情况下分解缓慢，浸出效率低 、成本高 、环境污染等问题仍然存在。国内外的许多冶金工作者都认为，含锌量低于20%的氧化锌矿不宜单独用湿法浸出工艺来处理。

最理想的方法是进行锌的选择性浸出，使锌进入溶液中，锌得到有价值的回收利用。

另一方面，高纯氧化锌一般是指氧化锌的质量百分含量在99.7%及其以上的氧化锌产品，高纯氧化锌是现代工业不可缺少的一种高科技原料，用途广泛，主要用于玻璃、饲料、陶瓷、染料、油漆、造纸、橡胶、农药、炼油、镀锌、特种钢材、合金、国防科技等数十种行业企业，无论是玻璃、造纸，还是橡胶、炼油等都对氧化锌需求量很大，并且纯度要求非常高。

纳米氧化锌 (ZnO)是一种粒径介于1-100 nm之间、面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。

目前生产纳米氧化锌的方法，主要有化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法以及水热合成法等。但是所采用的原料都是锌含量在50%以上的锌焙砂或纯锌盐（如硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌）等。

氨法是制备氧化锌的一种常用方法，目前氨法（氨-碳酸铵联合浸出法生产氧化锌）的一般步骤包括：氨-碳铵为浸取剂对含锌物料进行浸出制得浸取液，浸取液经净化、蒸氨结晶、干燥煅烧制得氧化锌产品。

这种传统的氨法制备氧化锌一直没有应用于低品位氧化锌矿的处理，主要原因在于：

1.因为矿物含锌率低，含泥量高，浸出液含锌浓度低，浸取剂消耗量大，成本高，企业无法承受。

    2.因为杂质成分复杂，生产的产品合格率低，产品价格低经济效益差。

3.常规手段浸取时，锌矿的浸出率低，浸出渣残余锌高浪费大，锌矿的价值得不到利用和体现。

目前已公开的氨浸法生产纳米氧化锌技术，比如：

中国专利申请号92103230.7公布了一种针对传统氨络合法生产氧化锌的改进技术，将净化后的锌氨络合液加水稀释，使部分锌氨络合液水解，得到碱式碳酸锌，然后继续加热直至锌氨络合液分解完毕，得到的碱式碳酸锌经高温煅烧制得30-100nn的纳米氧化锌。

该技术专利以下问题需要解决：

水解后，未分解的锌氨络合液在加热分解过程中，新产生的碱式碳酸锌会在原有结晶体表面生长，促使原水解的晶体长大，容易造成碱式碳酸锌结晶体粒径不均匀，使最终产品粒径不易控制。

中国专利申请号200610130477.7公开了一种针对传统氨络合法生产氧化锌的改进技术，将锌氨络合液，连续与1：2-20的热水或热的母液混合，母液经加热后循环用于锌氨络合液体的水解，制得10-50nn的纳米氧化锌。

该技术专利以下问题需要解决：

母液中氨不能完全分离出去，达不到水解结晶析出碱式碳酸锌的效果，如果氨分离干净又回到传统法需要较长的时间，导致析出颗粒粗大的碱式碳酸锌结晶。