СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА
METHOD OF PRODUCING ZINC OXIDE

Изобретение относится к способу получения химически чистого оксида цинка с высокой удельной поверхностью, который может быть использован в промышленности как компонент катализаторов, сорбентов, люминофоров.
Уровень техники
2
Известен способ получения оксида цинка, включающий окисление металлического цинка и термообработку, заключающийся в том, что электрохимическое окисление металлического цинка осуществляют в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 2-5 мас.%, при плотности переменного синусоидального тока промышленной частоты 1,0-2,0 А/см и температуре 50-90°С, термообработку проводят при 105-400°С [Патент RU 2002116348 А, C01G 9/02, опубл. в БИ №7, 2004 г.].
Недостатками аналога являются высокие затраты электроэнергии на окисление металлического цинка и наличие жидких отходов.
Известен способ получения оксида цинка из цинксодержащего техногенного сырья, включающий выщелачивание цинксодержащих материалов раствором едкого натра, очистку раствора от кремнезема оксидом кальция, разложение раствора затравкой в виде оксида цинка, отделение выпавшего осадка оксида цинка, сушку и прокалку последнего с получением конечного продукта, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса и повышения степени извлечения ценного компонента при переработке техногенного сырья с повышенным содержанием оксида свинца ввод оксида кальция осуществляют непосредственно на выщелачивание, куда одновременно подается дополнительно элементарная сера [Патент RU 99102265 А, С22В 19/34, опубл. в БИ №7, 2000 г.].
Недостатками аналога являются большое количество технологических операций и наличие в готовом продукте ряда примесей, ограничивающих его применение в качестве сырья для производства катализаторов и сорбентов.
2
2
2
4
2
2
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ приготовления оксида цинка из цинксодержащего сырья. Способ включает подачу измельченного цинксодержащего сырья совместно с газовоздушной смесью в предварительно разогретую до 1300-1400°С камеру циклонной печи, восстановление цинка, испарение его с последующим окислением воздухом и фильтрацией полученных паров, при этом в качестве цинксодержащего сырья используют предварительно высушенные шламовые отходы производства химволокна с содержанием Zn 5-40 мас.%, а восстановление проводят в атмосфере следующего состава, об.%: СО 3,8-4,45, НО 20,5-21,7, O 0,1-0,2, СН 0,56-1,26, СО 6,95-9,01, N 59,5-63,75, Н 3,9-4,02. При этом указанные шламовые отходы сушат до остаточной влажности 5-8% [Патент RU 2077158 C1, C01G 9/02, опубл. в БИ №6, 1997 г.].
2
Недостатком прототипа является низкая удельная поверхность получаемого оксида цинка, составляющая 2-3 м/г.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является увеличение удельной поверхности оксида цинка.
2
3
Поставленная задача решена созданием способа получения оксида цинка из цинксодержащего сырья, включающего операции измельчения и обработку газовоздушной смесью, при этом в качестве цинксодержащего сырья используют порошок металлического цинка, обработку сырья газовоздушной смесью проводят совместно с его измельчением при температуре 60-100°С в течение 30-90 мин при пропускании газовой смеси, содержащей водяной пар, воздух и аммиак при мольном соотношении компонентов HO:воздух:NH=(0,25-0,5):1:(0,05-0,12), и дополнительно осуществляют прокаливание при температуре 150-200°С в течение 1,5-2,5 часов.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Пример 1
2
3
В стакан электромагнитного измельчителя загружают металлический порошок цинка и мелющие тела из гексаферрита бария. В течение 90 мин измельчения через штуцера, расположенные на крышке стакана, в реакционный объем подают газовую смесь, состоящую из водяного пара, воздуха и аммиака при мольном соотношении: HO:воздух:NH - 0,25:1:0,05. Температура проведения процесса составляет 60°С и поддерживается термостатированием измельчающего устройства. Затем осуществляют прокаливание при 150°С в течение 2,5 часов, в результате чего образуется оксид цинка.
Пример 2
2
3
В стакан электромагнитного измельчителя загружают металлический порошок цинка и мелющие тела из гексаферрита бария. В течение 30 мин измельчения через штуцера, расположенные на крышке стакана, в реакционный объем подают газовую смесь, состоящую из водяного пара, воздуха и аммиака при мольном соотношении: HO:воздух:NH - 0,5:1:0,12. Температура проведения процесса составляет 100°С и поддерживается термостатированием измельчающего устройства. Следующей операцией является прокаливание при 180°С в течение 2 часов, в результате чего образуется оксид цинка.
Пример 3
2
3
В рабочий объем вибрационной мельницы загружают металлический порошок цинка. В течение 50 мин измельчения через штуцера, расположенные на крышке стакана, в реакционный объем подают газовую смесь, состоящую из водяного пара, воздуха и аммиака при мольном соотношении: HO:воздух:NH - 0,35:1:0,1. Температура проведения процесса составляет 80°С и поддерживается термостатированием измельчающего устройства. Затем осуществляют прокаливание при 200°С в течение 1,5 часов, в результате чего образуется оксид цинка.
Удельную поверхность синтезированного оксида цинка измеряли методом БЕТ [Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость: Пер. с англ. 2-е изд. - М.: Мир, 1984. - 306 с.], полученные данные представлены в таблице.
Таблица
Пример № п/п
Удельная поверхность, м<sup>2</sup>/г
Пример 1
27
Пример 2
30
Пример 3
28
Прототип
2-3
Из приведенной таблицы видно, что использование заявленного изобретения позволяет увеличить поверхность оксида цинка 12-15 раз по сравнению прототипом.