利用锌渣生产七水硫酸锌

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1、利用锌渣生产七水硫酸锌赵萍　高安全　王　芳（开封大学　开封　475004）摘　要　利用锌渣生产水硫酸锌具有生产工艺简便、成本低、消除环境污染等优点，而且产品质量各项指标均能达到国家标准。关键词　七水硫酸锌；锌渣；酸解1前言七水硫酸锌在人造纤维、电解、电镀涂料、农药、化工试剂等工业产品中具有广泛的用途[1]，并随着经济的快速发展，需求量逐渐增大。目前，我国生产七水硫酸锌的主要原料金属锌，生产成本较高。为了降低生产成本，综合利用资源，消除环境污染，我们进行了利用工业废渣——锌渣生产七水硫酸锌的实验，实验结果比较理想。2原料及成份（1）锌渣磷化废渣、平罐炉锌厂的下脚料和烟道灰、钢管厂

2、热镀锌液冷却后的热镀锌渣、印刷厂制版过程中的粉状锌和烂版泥等。本试验所用的锌渣成份如表1所示：（略）3工艺流程和主要工艺简介利用锌渣生产七水硫酸锌的工艺流程如下图所示[2]：锌渣→粉碎→酸解→过滤→氧化→沉淀→过滤→置换→过滤↑↑↑↓H2SO4Ca(OC1)2CaOZnSO4·7H2O←包装←烘干←脱水←结晶←蒸发（1）酸解：先往带有搅拌器的反应低釜中加入浓度为20-25%的硫酸溶液（硫酸用量为理论量的1.5倍），开动搅拌，再把经粉碎的锌渣缓慢加入反应釜中，连续搅拌2小时。由于反应放热，反应过程不经加热，物料温度可上升到80-90oC，酸解终点时，控制pH为4.8-5.0。酸解

3、进行中主要的化学反应式如下：①ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O②FeO+H2SO4===FeSO4+H2O③CaO+H2SO4===CaSO4+H2O④PbO+H2SO4===PbSO4↓+H2O⑤CdO+H2SO4===CdSO4+H2O酸解反应中生产的PbSO4，绝大部分会沉淀，进入渣中。溶液中加入一定量的絮凝剂进行澄清，然后将溶液进行过滤，所得滤液再进行氧化除铁。（2）氧化除铁：滤液中含ZnSO4约320g/L，并含有FeSO4、CuSO4、CdSO4等杂质[3]。这些杂质可分两步除去，先是氧化除铁，然后再置换除铜、镉等。由于Zn(OH)2的溶液积（1.80×1

4、0-14）与Fe(OH)2的溶液积（1.64×10-14）非常接近，而Fe(OH)3的溶液积（1.1×10-14）与Zn(OH)2的溶液积有一定差别，所以，要从滤液中除去铁，并避免损失锌，就必须使铁呈三价铁离子形式存在。为此，滤液中加入过量5%的Ca(OC1)2溶氧化液，使Fe2+→Fe3+，并进一步生成Fe(OH)3沉淀。为了中和反应中产生的游离酸，需往氧化后的滤液中加入适量的CaO，将溶液pH调至5，搅拌30分钟后，再加热近沸，待Fe(OH)3完全析出后过滤。Fe(OH)3是一咱絮凝剂，并具有吸附作用，可吸附溶液中的Cu(OH)2和Cd(OH)2，使其形成沉淀而除去。不同p

5、H值的氧化液对铁去除率及锌的损失率的影响不同，如表2所示[4]（略）由表2可见，随着氧化液pH增加，铁的去除率提高，但锌损失率也随之上升，当pH为3.5-5.0时，铁去除率可达96.25-99.60%。（3）置换除铜、镉等：除铁后的滤液加入锌粉，以除去Cu2+和Cd2+等杂质。锌粉用量为理论计算量的1.5倍，先用少量稀硫酸除去金属锌按下列反应置换出金属铜和镉：Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4Zn+CdSO4===Cd+ZnSO4由于锌和镉的标准电位非常接近，相差只有0.36V，因此置换过程要加入过量的锌粉。（4）蒸发结晶：硫酸锌在水中的溶解度随温的降低而减少。因此，先蒸发

6、除水，使其达到饱和溶度，然后冷却至常温，使硫酸锌从溶液中结晶析出，再放入离心机中脱水，产品经化验合格后送去烘干，即得固体七水硫酸锌。4产品质量采用上述工艺生产的七水硫酸锌，按照国家标准检验，其结果如表3所示：（略）由表3可以看出，采用此工艺生产的七水硫酸锌，各项指标均能达到HG/T2326-92*化工行业标准。5结果与讨论（1）锌渣粉碎粒度对反应速度及产品得率的影响。由实验得知，锌渣粉碎越细，反应速度越快，而产品得率却是由小→大→小的变化。其原因可能是锌渣粉碎过细，虽然加大了接触面积，但也加快了副反应速度，而且过细的粉碎还会导致过滤困难，成本提高。综合考虑，锌渣粉碎粒度以80目

7、左右为佳。（2）酸解温度和时间对锌浸出率的影响。在固液化1:5及中强搅拌条件下，酸解温度和时间对锌浸出率的影响如表4所示：表4酸解温度和时间对锌浸出率的影响（略）由表4看出，随着酸解温度升高和时间的增加，锌浸出率有所提高，但当酸解温度在80-90oC酸解2-3小时，锌浸出率变化不大。从经济角度考虑，在充分搅拌下，以酸解温度85oC，反应时间2小时为宜。（3）通入空气对氧化应速度的影响。锌渣中含有二价铁，必须将其转化为三价铁。由实验可知，通入空气可以加快氧化反应速度，当通入空气量为0.9m3/