锌烟灰制取碱式碳酸锌的最优工艺参数研究（三）

2.3碱式碳酸锌的制备

以二次净化后的硫酸锌溶液为原液,经碳酸氢铵沉淀可制备碱式碳酸锌。之所以选用碳酸氢铵而非碳酸钠作沉淀剂,主要考虑到碳酸钠沉淀制备出的碱式碳酸锌纯度较低,成本较高，而目钠离子杂质较难洗涤除去,影响了产品质量。碳酸氢铵沉淀锌的反应式如下:

6NH₄HCO₃+3ZnSO₄=ZnCO₃.Zn(OH)₂↓+5CO₂↑+3(NH₄)₂SO₄

沉锌效果主要取决于反应温度及碳酸氢铵的过量系数。温度过高,碳酸氢铵大量分解,产生碱式碳酸锌晶核会迅速长大，造成碱式碳酸锌产品颗粒大,活度低;温度过低,生成的碱式碳酸锌易结块，导致过滤困难,经试验探索碳铵沉淀反应温度50C为宜。此外,碳酸氢铵的过量系数也对沉锌效果有较大影响,碳酸氢铵不足时,沉锌率将降低;碳酸氢铵过量时,过量的铵离子将与锌发生络合反应而使沉锌率降低。碳酸氢铵过量系数对沉锌率的影响见图5。

由图5可知,碳酸氢铵过量系数在1.1~1.2之间为宜。经实验证明 ,碳酸氢铵沉锌的较优工艺条件为:温度46℃,沉锌时间1 h,碳酸氢铵的用量为理论用量的1.2倍。

碱式碳酸锌的洗涤非常重要,采用多次倾析洗涤以降低溶液中S0₄²的浓度,然后把沉淀放入烧杯中加乙醇搅拌均匀后离心过滤。在100 ℃温度下烘干,得到碱式碳酸锌产品。

试验产出的碱式碳酸锌固体呈白色，进一步借助扫描电镜分析方法对产物的微观结构、颗粒和形态进行表征,结果见图6;碱式碳酸锌产物X射线衍射谱图7。采用TG、DTA、DTG等热分析手段研究碱式碳酸锌的热分解过程[1],结果见图8。

从图6可见,碱式碳酸锌为白色絮状固体，粒径<5 um。由图7可以获得碱式碳酸锌各元素的化合物状态、原子间相互结合的方式，从而可进行价态分析，得出化合物的组成。进一步由图8可知，碱式碳酸锌于90℃左右开始缓慢地失去吸附水和结晶水,并于200℃左右开始分解,在300 ℃左右分解过程基本结束。

3结论
      1)硫酸浓度液固比浸出时间、浸出温度对锌烟灰中锌、铁浸出率的影响较大,在硫酸浓度1 mol/L、液固比7:1浸出时间2.5 h、温度60℃的条件下,锌的浸出率可达97%以上。

2)采用两步除杂：第一步氧化除铁、锰等;第二步锌粉置换铜、铅等,达到良好的效果。
3)试验证明利用锌烟灰制取获得的碱式碳酸锌,其主要存在形式为Zn₃CO₃(OH)₄o

杨卫严1,廖爱民2
(1.中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330002; 2沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳10003)