氧化锌常识

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1、1 普通氧化锌的生产工艺及制备方法进展   普通氧化锌包括直接法氧化锌、间接法氧化锌和湿法氧化锌。其中直接法氧化锌占10%-20%，间接法氧化锌占70%气80%，而湿法氧化锌只占1%-2%。   直接法也称“韦氏炉”法，因首先出现在美国，又称“美国法”。直接法生产氧化锌，优点是成本较低，热效率高。含锌的原料在1000-1200℃下，被含碳物质(主要是煤)还原。锌原料的含锌质量分数在60%-70%。反应设备一般选用回转窑。常用的回转窑长30m，直径2.5m左右。燃烧气中含有的锌蒸气和CO，可导入氧化设备，使氧化反应进行完全，再经过热交换器，冷却后进入布

2、袋分离器，以收集成品。直接法生产的氧化锌为针状结构，是工业等级氧化锌。直接法氧化锌因含有未能完全分离的杂质，白度也较差，但因价格较低而有一定的销路。   间接法出现于19世纪中叶，法国使用金属锌在坩埚中高温气化，并使锌蒸气氧化燃烧，而收集到氧化锌粉末，因此也称为“法国法”。工业上，间接法生产ZnO是先将锌块在高温下熔融而蒸发成锌蒸气，进而氧化生成ZnO。产品品型及物理性能与氧化的条件有关，而产品的纯度与所用的锌块纯度有关。   间接法也可使用锌渣等低规格的含锌原料，但需要采用气-液相的分离技术，预先分离出Cd，Pb，Fe及Al等杂质，以提高锌蒸气的纯

3、度。除去杂质的措施如下：1)采用坩埚法或马弗炉法，使不易蒸发的Fe和Pb等杂质成渣而分离；2)采用分馏法，使高温蒸发的原料蒸气中的Cd，Pb，Fe，Al及Cu等杂质在通过由碳化硅材料制成的分馏塔板时得以分离；3)采用二室炉分离法，原料预先在一室炉中分离杂质，进入第二室后，在无氧存在的条件下进行蒸馏，以提高锌蒸气的纯度，如纯度不够，还可以继续用分馏法分离少量的Pb；4)采用回转窑法，在回转窑中使物料熔化、蒸馏，并有部分氧化，可控制温度、CO2及O2的分压等操作条件，以减少Pb杂质的含量，还可控制生成的氧化锌的颗粒和晶体形状。   间接法生产的氧化锌为无

4、定形，可制成光敏氧化锌、彩电玻壳用氧化锌、药用氧化锌及饲料级氧化锌等。   湿法是以ZnSO4或ZnCl2为原料，经去除杂质，加入Na2CO3溶液，生成Zn2(OH)2CO3沉淀，再经过漂洗、过滤、干燥，将所得干粉焙烧得ZnO。所制得的ZnO具有较大的比表面积，所以也有称其为活性ZnO。其反应式如下：   ZnSO4+Na2CO3→ZnCO3+Na2SO4   沉淀中可能含有一定量的Zn(OH)2，焙烧后释放出CO2和水蒸气，而得到ZnO。   2 活性氧化锌生产方法及改进   2.1 有机化合物的碱性还原法   1951年日本特许公报昭26-113

5、报道了这种方法。即用有机化合物的碱性还原废锌，再用水洗净，加热到高温，单独或混以少量的硫，生产适合橡胶填料用的活性氧化锌。   2.2 通入二氧化碳的方法   奥地利专利报道了这种方法。即在充满含水蒸气的二氧化碳的密闭容器中，加入高纯大粒子的氧化锌(例如湿法制得的氧化锌)，温度保持在常温以上，使氧化锌转化为碱式碳酸锌，然后再加热分解，可以得到粒径0.05μm左右的活性氧化锌。   2.3 草酸锌分解法   1958年，在天津橡胶三厂化验室，中国首次试制出活性氧化锌。制备方法是将草酸铵和氯化锌两种溶液分别加热到70℃，再将氯化锌加入到草酸铵溶液中，得到

6、很细的草酸锌沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，再在400℃焙烧100min，得到活性氧化锌。该法的缺点是草酸铵价格太贵，不适合工业性生产。   2.4 碱法   波兰专利报道了碱法的工业生产情况。6.5m3质量分数为42%的氢氧化钠，在2h内加入到含2000kg锌、720kg硝酸钠(用作氧化剂)和10m3水的混合物中。在90℃下，8h后锌完全溶解。然后降温至30℃，通入二氧化碳，过滤氧化锌和氢氧化锌沉淀，干燥、焙烧，得到活性氧化锌。   商连弟等研究了用镀锌废渣制备活性氧化锌。首先用硫酸溶解镀锌废渣，除去铁、铜、锰等，再用碳酸铵中和，过滤、水洗、烘干、焙烧

7、，制备出比表面积40.5m2/g的活性氧化锌。   2.5 添加甲醇和水玻璃法   苏联发明证书介绍，溶解锌盐于水中，同氢氧化钠混合搅拌，加入甲醇，再加入工业水玻璃(Na2SiO3)。将生成的沉淀物滤出，水洗、干燥。得到的活性氧化锌比普通氧化锌颗粒细得多，用于橡胶中能提高硫化速度2倍。   2.6 大比表面积活性氧化锌的制备方法   根据美国专利2888323报道，将氯化锌或硫酸锌溶解在甲醇或丙醇中，在0℃左右通入氨气，生成氢氧化锌沉淀，沉淀用甲醇洗涤。所得到的活性氧化锌经X射线衍射分析，比表面积达600m2/g。   另据西德专利报道，碱金属碳酸盐

8、或碱金属氢氧化物溶液与锌盐溶液反应，生成物在450-900℃喷雾干燥，得到比表面积为100-130m2/g和