[发明专利]一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸锌的制备方法，具体而言，涉及一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法，属于无机化工技术领域。 

背景技术

磷酸锌又名磷锌白，广泛用于涂料防锈行业。涂料用磷酸锌也是较早得以应用的一种无公害防锈颜料。其原理是磷酸锌盐涂料能在金属表面形成一层不动态被膜致密覆盖物，使金属表面钝化，起到保护基体表面不受腐蚀达到防锈的目的。 

经过多年的研究发展，目前制备磷酸锌的方法主要有两种：一种是直接法，即以高等级氧化锌（ZnO≥99.7%）与工业磷酸（H₃PO₄≥85%）直接反应得到；该法对于原料氧化锌的品质要求较高，由于是固-液反应，生成的磷酸锌易在未反应的氧化锌表面发生包裹现象，影响氧化锌的转化率，降低磷酸锌产品的品质。同时，高等级氧化锌价格昂贵，且原料氧化锌的费用占生产成本的70%，由此直接增加了磷酸锌产品的生产成本。另一种是复分解法，即间接法，是用硫酸锌直接与磷酸二氢钠或磷酸钠热溶液搅拌反应制得；该法生产工艺相对较复杂，易产生大量的水溶性杂质，产品洗涤困难，因水溶性物质过高使得产品质量难以控制，纯度无法得到保证。

申请号200910114623.0公开了一种生产高纯磷酸锌的方法，是以可溶性锌盐、可溶性碳酸盐或碳酸氢盐为原料，一定条件下在水溶液中反应生成碳酸锌或碱式碳酸锌沉淀，然后再与磷酸反应生成磷酸锌，产品收率达到95%以上，二水磷酸锌含量为98%以上，其中硫酸根含量小于0.05%，氯离子含量小于0.05%，铅≤0.0025%，镉≤0.0025%，可作为高级涂料用原料。该方法属于间接法，以可溶性无机锌盐为原料，原料来源有限，成本相对较高，无法实现对现行氧化锌矿氨-铵盐浸工艺的对接应用。此外，陈樑等（云南化工，2001年第3期）采用低品位氧化锌为原料，氨-碳铵混合液为溶剂，将氧化锌提取净化，转化为溶于水的锌铵络合物再与磷酸反应，实现液-液反应，也存在原料成本较高，来源有限的缺点，而且产品杂质含量较高。 

我国具有丰富的氧化锌矿资源，主要用于提取金属锌，但随着世界对金属锌需求量的越来越大，高品位氧化锌矿产资源也随之不断开发与枯竭。因此，经济合理地利用低品位氧化锌矿资源具有十分重要的意义。本发明以低品位氧化锌矿为原料制备磷酸锌的方法，迄今未见报道。 

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，提供一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法。该方法的原料来源丰富，工艺简单，产品杂质含量低，收率高，成本较低。 

为实现上述发明目的，本发明采取的具体技术方案如下： 

一种利用低品位氧化锌矿制备磷酸锌的方法，其特征在于：以低品位氧化锌矿为原料，经氨-铵盐浸出、净化获得氨浸净化液，于氨浸净化液中加入沉淀剂，常温搅拌反应30～50min，静置10～20min，经液固分离后得到锌铵复盐中间体；将锌铵复盐中间体溶于水，配制成浓度为30～70wt%的溶液，再按锌铵复盐中间体中Zn²⁺：Na₃PO₄摩尔比为1：0.56～0.66，配置浓度25～50wt%的磷酸三钠溶液，并在60～90℃的搅拌状态下，将磷酸三钠溶液缓慢加入到锌铵复盐中间体保温反应30～50min，然后过滤，滤饼经洗涤、在110～130℃下烘干1～3h即得到PO₄^3-含量≥45%、Zn²⁺含量≥45%、重金属含量极低的高纯粉状二水磷酸锌产品。

所述低品位氧化锌矿的锌含量≤14%。 

所述沉淀剂为质量比浓度98%的硫酸或质量比浓度36.5%的盐酸。 

所述沉淀剂按氨浸净化液Zn²⁺：H₂SO₄或HCl为1：2.03～2.56的摩尔质量比加入。 

所述经液固分离后得到的锌铵复盐中间体可在60～80℃、烘干1～2.5h后备用。经烘干后的锌铵复盐中间体除用于制备磷酸锌外，也可直接做为锌铵复盐初级无机化工产品。 

所述低品位氧化锌矿氨浸净化液是以氨-硫酸铵溶液或氨-氯化铵溶液为浸出剂，氧化锌矿浸出液在常温下加入过量Zn粉反应60～100min，经固液分离后，所得氨浸溶液再与H₂O₂、Fe₂(SO₄)₃溶液按1000：1～4：5～30的体积比，在40～70℃下反应60～120min，经固液分离后得到。