氧化鋅常識(shí)

1、1普通氧化鋅的生產(chǎn)工藝及制備方法進(jìn)展普通氧化鋅包括直接法氧化鋅、間接法氧化鋅和濕法氧化鋅。其中直接法氧化鋅占10%20%，間接法氧化鋅占70%氣80%，而濕法氧化鋅只占1%2%。直接法也稱“韋氏爐”法，因首先出現(xiàn)在美國，又稱“美國法”。直接法生產(chǎn)氧化鋅，優(yōu)點(diǎn)是成本較低，熱效率高。含鋅的原料在10001200℃下，被含碳物質(zhì)(主要是煤)還原。鋅原料的含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%70%。反應(yīng)設(shè)備一般選用回轉(zhuǎn)窯。常用的回轉(zhuǎn)窯長30m，直徑2.5m左右

2、。燃燒氣中含有的鋅蒸氣和CO，可導(dǎo)入氧化設(shè)備，使氧化反應(yīng)進(jìn)行完全，再經(jīng)過熱交換器，冷卻后進(jìn)入布袋分離器，以收集成品。直接法生產(chǎn)的氧化鋅為針狀結(jié)構(gòu)，是工業(yè)等級(jí)氧化鋅。直接法氧化鋅因含有未能完全分離的雜質(zhì)，白度也較差，但因價(jià)格較低而有一定的銷路。間接法出現(xiàn)于19世紀(jì)中葉，法國使用金屬鋅在坩堝中高溫氣化，并使鋅蒸氣氧化燃燒，而收集到氧化鋅粉末，因此也稱為“法國法”。工業(yè)上，間接法生產(chǎn)ZnO是先將鋅塊在高溫下熔融而蒸發(fā)成鋅蒸氣，進(jìn)而氧化生成Zn

3、O。產(chǎn)品品型及物理性能與氧化的條件有關(guān)，而產(chǎn)品的純度與所用的鋅塊純度有關(guān)。間接法也可使用鋅渣等低規(guī)格的含鋅原料，但需要采用氣液相的分離技術(shù)，預(yù)先分離出Cd，Pb，F(xiàn)e及Al等雜質(zhì)，以提高鋅蒸氣的純度。除去雜質(zhì)的措施如下：1)采用坩堝法或馬弗爐法，使不易蒸發(fā)的Fe和Pb等雜質(zhì)成渣而分離；2)采用分餾法，使高溫蒸發(fā)的原料蒸氣中的Cd，Pb，F(xiàn)e，Al及Cu等雜質(zhì)在通過由碳化硅材料制成的分餾塔板時(shí)得以分離；3)采用二室爐分離法，原料預(yù)先在一室

4、爐中分離雜質(zhì)，進(jìn)入第二室后，在無氧存在的條件下進(jìn)行蒸餾，以提高鋅蒸氣的純度，如純度不夠，還可以繼續(xù)用分餾法分離少量的Pb；4)采用回轉(zhuǎn)窯法，在回轉(zhuǎn)窯中使物料熔化、蒸餾，并有部分氧化，可控制溫度、CO2及O2的分壓等操作條件，以減少Pb雜質(zhì)的含量，還可控制生成的氧化鋅的顆粒和晶體形狀。間接法生產(chǎn)的氧化鋅為無定形，可制成光敏氧化鋅、彩電玻殼用氧化鋅、藥用氧化鋅及飼料級(jí)氧化鋅等。濕法是以ZnSO4或ZnCl2為原料，經(jīng)去除雜質(zhì)，加入Na2CO

5、3溶液，生成Zn2(OH)2CO3沉淀，再經(jīng)過漂洗、過濾、干燥，將所得干粉焙燒得ZnO。所制得的ZnO具有較大的比表面積，所以也有稱其為活性ZnO。其反應(yīng)式如下：ZnSO4Na2CO3→ZnCO3Na2SO4沉淀中可能含有一定量的Zn(OH)2，焙燒后釋放出CO2和水蒸氣，而得到ZnO。2活性氧化鋅生產(chǎn)方法及改進(jìn)2.1有機(jī)化合物的堿性還原法1951年日本特許公報(bào)昭26113報(bào)道了這種方法。即用有機(jī)化合物的堿性還原廢鋅，再用水洗凈，加熱到

6、高溫，單獨(dú)或混以少量的硫，生產(chǎn)適合橡膠填料用的活性氧化鋅。2.2通入二氧化碳的方法此法的要點(diǎn)是各種含鋅原料用稀硫酸浸取。制得的硫酸鋅溶液經(jīng)凈化，除去鐵、錳等雜質(zhì)。凈化后的硫酸鋅溶液，同廉價(jià)的碳酸氫銨和氨水(少量)反應(yīng)，生成堿式碳酸鋅沉淀。然后洗滌沉淀，再經(jīng)干燥和焙燒，得到活性氧化鋅產(chǎn)品。該生產(chǎn)方法使用的碳酸氫銨價(jià)格比較便宜，成本低廉。3納米氧化鋅的生產(chǎn)及研究進(jìn)展3.1固相法張永康等以Na2CO2和ZnSO47H2O為原料，分別研磨，再混

7、合研磨，進(jìn)行室溫固相反應(yīng)，首先合成前軀體ZnCO3，然后于200℃熱分解，用去離子水和無水乙醇洗滌，過濾、干燥后制得純凈的ZnO產(chǎn)品，粒徑介于6.012.7nm。也有人以草酸和醋酸鋅為原料，用室溫固相反應(yīng)首先制備前驅(qū)物二水合草酸鋅，然后在微波場(chǎng)輻射分解得到納米氧化鋅，平均粒徑約8nm。室溫固相反應(yīng)法，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程短，操作方便，至今未見工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道。3.2氣相法氣相法又可分為氣體中蒸發(fā)法(電阻加熱法、高頻感應(yīng)加熱法、等離子體

8、加熱法、電子束加熱法和激光加熱法等)、化學(xué)氣相反應(yīng)法、化學(xué)氣相凝聚法和濺射法等。1)激光加熱氣相沉積法采用激光蒸發(fā)、凝聚技術(shù)，在極短時(shí)間內(nèi)使金屬產(chǎn)生高密度蒸氣，形成定向高速金屬蒸氣流。然后用金屬蒸氣與氧氣反應(yīng)而制備出粒徑為1020nm的ZnO。此種方法具有能量轉(zhuǎn)換效率高、可精確控制的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高，產(chǎn)率低，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2)化學(xué)氣相氧化反應(yīng)法孫志剛等以氧氣為氧源，鋅粉為原料，在高溫(550℃)下以氮?dú)庾鬏d氣，進(jìn)行氧化反應(yīng)。該法制