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碱式碳酸锌的干燥方法

发布日期:2020/3/27 8:36:18

背景及概述[1][2]

碱式碳酸锌呈白色无定形粉末状,相对密度4.42~4.45。溶于稀酸、碱,微溶于氨和铵盐,不溶于水、乙醇、丙酮。300℃分解为二氧化碳和氧化锌。与H2O2作用,放出CO2,形成过氧化物。在250~500℃按不同时间加热冷至室温可发生荧光现象。其用途有:制乳胶薄膜制品、颜料、人造丝、催化脱硫剂,医药上用为轻型收敛剂、防腐剂、消毒剂和皮肤保护剂。

制备[2]

一种碱式碳酸锌的生产方法,包括以下步骤:

(1)将次氧化锌加入到硫酸溶液中,搅拌反应生产硫酸锌溶液;

次氧化锌与硫酸反应的化学方程式为:

ZnO+HSO=ZnSO+HO

在此反应过程中,有一些副产物生成,其反应的化学方程式为:

PbO+HSO=PbSO↓+HO(PbSO以沉淀的形式析出)

FeO+HSO=FeSO+HO

CuO+HSO=CuSO+HO

CdO+HSO=CdSO+HO

MnO+HSO=MnSO+HO

(2)向硫酸锌溶液中加入高锰酸钾和锌粉进行除杂,得除杂硫酸锌溶液;

高锰酸钾的加入可以除掉反应液中的二价铁离子和二价锰离子,即除去反应液中的FeSO和MnSO,其反应方程式为:

2HO+3MnSO+2KMnO=KSO+5MnO↓+2HSO

14HO+6FeSO+2KMnO=KSO+6Fe(OH)↓+5HSO+2MnO↓

MnSO与高锰酸钾反应生成二氧化锰沉淀,即除去锰离子;FeSO与高锰酸钾反应生成氢氧化铁沉淀,即除去铁离子;

(3)向除杂硫酸锌溶液中加入碳酸钠水溶液,在温度为50-55℃的条件下,搅拌反应至溶液的pH为6.5-7.5,然后在温度为45-65℃的条件下,继续搅拌反应0.5-1h;

硫酸锌与碳酸钠反应的化学方程式为:

3ZnSO+3NaCO+3HO=ZnCO·2Zn(OH)·HO+3NaSO+2CO↑

当溶液的pH达到6.5-7.5,再在温度为45-65℃的条件下,继续搅拌反应0.5-1h,可以使硫酸锌与碳酸钠充分混合进行反应;

(4)过滤反应液,用纯化水洗涤滤饼至滤液不含硫酸根离子,干燥滤饼并粉碎,得碱式碳酸锌。因碱式碳酸锌不溶于水,用水洗涤滤饼可以除掉溶于水的杂质,即除去硫酸根。

干燥方法[3]

传统碱式碳酸锌干燥方法采用的热能量来源多为燃煤、燃油或天然气,通 过燃烧这些燃料对碱式碳酸锌进行直接或间接干燥,这种方法往往造成大量的 能源浪费,排出大量二氧化碳、二氧化硫等污染性气体,不利于节能环保。

例如,有些生产碱式碳酸锌的厂家用燃煤锅炉蒸汽间接对碱式碳酸锌进行 干燥,每干燥一吨碱式碳酸锌产品要消耗0.7吨标煤,而每燃烧一吨标煤要排放 2.6吨二氧化碳和8.5公斤二氧化硫。如果一家工厂每天产3吨碱式碳酸锌,那 么每天需要排放5.6吨二氧化碳废气和18公斤二氧化硫废气,而二氧化碳、二 氧化硫废气是形成雾霾天气的主要原因,与当前节能环保政策大相背离。

CN201410401834.3提出一种碱式碳酸锌干燥装置,解决了现有技术中碱式碳酸锌干燥 过程浪费能源、排放废气、不环保的问题。本发明的技术方案是这样实现的:一种碱式碳酸锌干燥装置,包括:干燥室和太阳能热水器,所述干燥室的 下面设有干燥床;所述干燥床由自上而下依次设置的导热金属板、散热水管和泡沫保温板组成;所述太阳能热水器的输出端通过热水输送管与所述散热水管的一端连接,所述散热水管的另一端通过回流管与所述太阳能热水器的输入端连接。

本发明的工作原理如下:

将含有水分的碱式碳酸锌物料放在干燥室内的干燥床的导热金属板上,并 将物料摊开,室外的阳光透过干燥室顶部和四周的塑料薄膜或玻璃辐射到碱式 碳酸锌物料的上表面上;与此同时,太阳能热水器内的热水在热水循环泵的作 用下经热水输送管进入干燥床内的散热水管内,散热水管产生的热量通过导热 金属板传递给碱式碳酸锌物料的下表面。

这样就实现了碱式碳酸锌物料上下表面同时受热干燥,干燥过程中产生的 湿蒸汽通过干燥室顶部和两侧的窗口排出,加快了干燥速度。

散热水管内的热水经过热传导降温后,通过回流管流回太阳能热水器中, 重新被加热,如此反复循环,不断对干燥床上的物料进行加热干燥。

由于碱式碳酸锌产品在阳光照射下温度不高,不分解,因此干燥后不会改 变产品质量。

应用[4]

碱式碳酸锌可用于制备氧化锌:称取碱式碳酸锌(D90=3.86μm)3g,加入悬浮煅烧装置中,煅烧温度为500℃,气体流速为0.3L/min,反应30min,得浅黄色氧化锌粉体,即为纳米氧化锌,其 SEM图如图1所述,采用SKC-1型光透式粒度分析仪(南京工业大学)检测其粒径 为0.76μm(D90),采用金埃谱V-sorb2008比表面积仪测得该样品比表面积为 34.066m2/g,以EDTA-EDTA配位滴定法检测该粉末中氧化锌含量为99.8%。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN201811027886.3 一种碱式碳酸锌的生产方法

[3] CN201410401834.3 一种碱式碳酸锌干燥装置

[4] CN201510148057.0 一种流态化煅烧碱式碳酸锌制备纳米氧化锌的方法

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