[发明专利]一种由铜烟灰低温制取纳米氧化锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用铜烟灰低温制取纳米氧化锌的方法，属于炼铜行业的综合利用。

背景技术

本发明用原料来自铜加工厂企业，在铜生产过程中会产生除尘灰，由于锌金属的沸点低，锌金属液蒸汽压会蒸发，同时与空气中的氧发生反应，生成氧化锌颗粒，最后被除尘设施收集进入除尘灰中，一般行业上称为铜烟灰。

氧化锌（ZnO），俗称锌白，是锌的一种氧化物。难溶于水，可溶于酸和强碱。氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于釉药、轮胎、塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发旋旋旋光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。而纳米氧化锌的粒径尺寸介于微观粒子和宏观区域间，由于表面效应、小尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应等，作为催化剂时具有极高的催化活性，在磁性、光吸收、化学活性、热阻、熔点、溶解度等方面也表现出特殊的物理和化学性质。因此，纳米氧化锌的制备和应用引起了人们的广泛关注。

纳米氧化锌的备置方法有干式化学法、水热法、电化学法、氧化法等制造方法。干式化学法是利用Zn(II)的化合物与NaOH一步室温固相反应直接合成颗粒均匀，粒径约为20 nm的ZnO纳米粉体。该制备过程是按化学计量比将原料置于研钵中充分研磨，继而用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤数次后自然干燥。该方法虽然合成方法简单、产率高、但颗粒分布不均匀，容易引进杂质。水热法是将1.0 M的硝酸锌溶液按物质的当量比为2:1 加入浓度为1.0 M的尿素溶液，在110～250℃ 下高压反应槽中一步合成纳米氧化锌粉体。此法操作简便，原料易得，但需高温反应。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种在低温中由铜烟灰制取纳米氧化锌的方法。

本发明所述方法的工艺步骤如下：

（1）将含锌量5-50wt%的铜烟灰浸于浓度为5-40%硫酸溶液中，固体与液体的重量比为1:1-10，取其澄清硫酸锌ZnSO₄上层液；

（2）将硫酸锌ZnSO₄溶液含锌量调节控制在10g/L-140g/L，并将硫酸锌ZnSO4溶液酸碱值控制在pH=4-5.5；

（3）将步骤（2）得到的硫酸锌ZnSO₄溶液置于含有活性锌金属的反应槽中，反应槽中温度控制在40-60℃，反应槽中搅拌时间0.5-2小时，取其澄清硫酸锌ZnSO₄上层液；

（4）将步骤（3）得到的硫酸锌ZnSO₄溶液置于含有氢氧化钠NaOH反应液的反应槽中，调节氢氧化钠NaOH的pH值，使终反应pH值为7.5-9，反应槽中温度控制在60-90℃，反应槽中搅拌时间0.5-4小时，得到白色沉淀物；

（5）将步骤（4）得到的白色沉淀物，过滤并水洗，去除反应物中的可溶盐类，得到白色纳米级氧化锌。

本发明的有益效果：本发明所述一种由铜烟灰低温制取纳米氧化锌的方法简单有效、成本低、污染少、纯度高。

附图说明

图1为实施例一制备的白色纳米级氧化锌的透射电子显微镜图；

图2为实施例二制备的白色纳米级氧化锌的透射电子显微镜图。

具体实施方式

实施例一：

（1）将含锌量5wt%的铜烟灰浸于硫酸溶液（浓度为5%）中，固体与液体的重量比为1：1-10，取其澄清硫酸锌ZnSO₄上层液；

（2）将硫酸锌ZnSO₄溶液含锌量调节控制在10g/L，并将硫酸锌ZnSO₄溶液酸碱值控制在pH=4；

（3）将步骤（2）得到的硫酸锌ZnSO₄溶液置于含有活性锌金属的反应槽中，反应槽中温度控制在40℃，反应槽中搅拌时间0.5小时，取其澄清硫酸锌ZnSO₄上层液；

（4）将步骤（3）得到的硫酸锌ZnSO₄溶液置于含有氢氧化钠NaOH反应液的反应槽中，调节氢氧化钠NaOH的pH值，使终反应pH值为9，反应槽中温度控制在60℃，反应槽中搅拌时间0.5小时，得到白色沉淀物，得到白色沉淀物；

（5）将步骤（4）得到的白色沉淀物，过滤并水洗，去除反应物中的可溶性盐类，得到白色纳米级氧化锌。