技术领域

本发明涉及一种氧化锌的生产方法，特别涉及 一种高纯纳米氧化锌的生产方 法。

背景技术

目前来自钢厂的烟尘灰 （包括高炉、 转炉、 电炉）， 又称钢厂烟尘灰， 每生 产一吨钢铁将会产生 35〜90kg的钢厂烟尘灰， 这种钢厂烟尘灰一般含铁 15〜 30%、 含氧化硅 4〜5%、 锌 5〜22%、 可燃烧的固定炭 25 -〜 55% 、 氧化钙 2〜5%、 氧化镁 1〜2%以及钛、 钒和碱金属等。 通常条件下， 一般作为烧结的原料来生产 烧结矿， 在钢厂内部循环利用， 随着循环的富集， 入炉锌负荷愈来愈高， 严重影 响高炉的正常运行。

目前限制高炉锌负荷的方法： 一是限制循环用钢厂烟尘灰用量； 二是钢厂烟 尘灰选矿处理 ； 三是采用火法和湿法处理。第一种不是降低高 炉锌负荷经济的、 有效的方法， 而且带来环境污染。 第二种是把锌富集到尾泥中， 但铁精、 炭精、 尾泥三种产品失调， 仍失去较高的铁、炭资源。 第三种又分为火法和湿法处理, 火法有直接烧结法、 球团处理法、 直接还原法处理。 但锌、 铅及碱金属仍未得到 解决。 湿法又分为酸法和碱法， 酸法工艺成熟， 不升温锌浸取率仅 80%左右， 升 温可达 95%， 但铁也高达 60%， 除铁困难， 又浪费铁， 设备腐蚀严重， 也达不到 环保要求。 但碱法浸取率更低。 现有湿法提锌存在问题总体特点是锌浸取率低 ， 浸渣难以循环利用， 无法达到环保要求， 设备腐蚀严重， 对原料要求敏感， 工艺 难以优化， 生产效益低与钢厂产量不相匹配等。 目前我国钢铁企业含锌粉尘配入 烧结循环利用方式已经对高炉、烧结生产和钢 铁厂环境带来巨大危害， 对粉尘的 处理十分迫切。

最理想的方法是进行锌的选择性浸出，使锌进 入溶液中， 锌得到有价值的回 收利用。

另一方面， 高纯度氧化锌一般是指氧化锌的质量分数在 99. 7%以上， 高纯氧 化锌是现代工业不可缺少的一种高科技原料， 用途广泛， 主要用于玻璃、 饲料、 陶瓷、 染料、 油漆、 造纸、 橡胶、 农药、 炼油、 镀锌、 特种钢材、 合金、 国防科 技等数十种行业企业， 无论是玻璃、 造纸， 还是橡胶、 炼油等都对氧化锌需求量 很大， 并且纯度要求非常高。

目前生产高纯氧化锌的方法， 主要是间接法， 间接法一般以锌锭为原料， 通过电解还原，或高温气化， 空气氧化再冷凝收集制得氧化锌，不同的锌锭 原 料，生产出的氧化锌纯度也不一样，此工艺主 要生产 99. 5%-99. 7%的氧化锌。

氨法是制备氧化锌的一种常用方法， 目前氨法 （氨 -碳铵联合浸出法生产氧 化锌） 的一般步骤包括： 对含锌物料使用氨 -碳铵联合浸取制得锌氨络合液， 经 净化、 蒸氨结晶、 干燥煅烧制得氧化锌产品， 一般氧化锌含量 95-98%。

这种传统的氨法制备氧化锌一直没有应用于烟 尘灰的处理， 主要原因在于：

1.因为钢厂烟尘灰含锌率低 （一般含 Zn%=5_22 )， 浸出液含锌浓度低， 浸 取剂消耗量大， 成本高， 企业无法承受。

2.因为杂质成分复杂， 生产得到的只能是普通活性氧化锌产品且合格 率低， 产品价格较低经济效益差。

3.常规手段浸取时， 烟尘灰的浸出率低， 回收率低 ， 铁、 炭资源回收也没 形成完整链条， 烟尘灰的价值未得到体现。

纳米氧化锌 （ZnO)是一种粒径介于 1-100 nm之间、面向 21世纪的新型高 功能精细无机产品， 表现出许多特殊的性质， 如非迁移性、 荧光性、 压电性、吸 收和散射紫外线能力等， 利用其在光、 电、 磁、 敏感等方面的奇妙性能， 可制造 气体传感器、 荧光体、 变阻器、 紫外线遮蔽材料、 图像记录材料、 压电材料、压 敏电阻、 高效催化剂、 磁性材料和塑料薄膜等。

目前生产纳米氧化锌的方法， 主要有化学沉淀法、 溶胶-凝胶法、 微乳液法 以及水热合成法等。但是所采用的原料都是含 锌量在 50%以上的锌焙砂或纯锌盐 等。

目前已公开的氨浸法生产纳米氧化锌技术， 都是低温水解法如：

中国专利申请号 92103230. 7公布了一种针对传统氨络合法生产氧化锌的� � 进技术， 将净化后的锌氨络合液加水稀释， 使部分锌氨络合液水解， 得到碱式碳 酸锌 （氢氧化锌与碳酸锌之比为 2 : 1 )， 然后继续加热直至锌氨络合液分解完毕， 经高温煅烧得到 30-lOOnn的纳米氧化锌。

该技术专利以下问题需要解决： 水解后， 未离解的锌氨络合液在加热分解过程中， 新产生的碱式碳酸锌会在 原有晶核表面继续生长，促使原水解的晶体长 大， 容易造成碱式碳酸锌结晶体粒 径不均匀， 使最终产品粒径不易控制。

增加 4-10倍的水量， 降低了制取过程中的效率， 增加能耗， 增加后端水处 理成本。

中国专利申请号 200610130477. 7公布了一种针对传统氨络合法生产氧化锌 的改进技术， 将锌氨络合液， 连续与 1 : 2-20的热水或热的母液混合， 母液经加 热保温后循环用于锌氨络合液的水解， 制得 10-50nn的纳米氧化锌。

该技术专利以下问题需要解决：

母液水解后氨不能完全分离出去， 重复叠加达不到水解的效果， 最终将是锌 氨络合液与锌氨络合液的混合。

以上两种专利实质上都是设法在低温下， 利用水的大量稀释使溶液的 PH值 发生轻微改变而水解结晶获得部分纳米结晶体 ， 实际上仅仅依靠 pH值轻微的改 变只能获得在锌浓度较高时情况下极少一部分 水解（从氧化锌在氨水溶解度曲线 图中可以查到）。 其实高浓度的锌氨液析出的效率高、 能耗低， 低浓度的锌氨液 析出的效率低、能耗高，人为加大水的比例量 生产纳米氧化锌在技术上是可行的， 但在经济效益方面未必可行。

另外， 目前氨浸法生产氧化锌过程中， 析氨后均以碱式碳酸锌结晶出来，分 解温度高（氢氧化锌理论分解初使温度约 125°C， 碳酸锌约 300°C )， 为得到高纯 产品， 必须保证足够高的分解温度， 一般控制温度 50CTC以上， 才能使碱式碳酸 锌分解完全。 如申请号为 200610130477. 7的中国专利申请， 煅烧温度高达 550 °C。 高温煅烧严重影响氧化锌的比表面积及分散性 、 流动性， 继而影响其应用领 域。

综上所述，对于钢厂烟尘灰的处理， 如何在含锌量低的矿物中有效浸出其中 的锌， 并得到高纯纳米氧化锌， 同时克服传统的方法的缺点， 成为本行业亟待解 决的技术难题。 发明内容

本发明的发明目的之一在于： 针对上述存在的问题， 提供一种有效回收钢厂 烟尘灰中的锌并制备高纯纳米氧化锌的方法。 本发明采用的技术方案是这样的： 一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯纳米 氧化锌的方法， 包括以下步骤：

浸取钢厂烟尘灰、 净化除杂、 精制处理、 蒸氨结晶和干燥煅烧： 在浸取钢厂烟尘灰步骤之前， 向待处理的钢厂烟尘灰中加入熟石灰得到混 合料， 并加水保持混合料含水量 8-10%， 然后进行混合活化， 所加入的熟石灰的 量， 按重量比计， 为钢厂烟尘灰的 3-5% ；

将混合活化后的钢厂烟尘灰用氨水-碳铵液作� �浸取剂进行浸取； 其中，所 述浸取剂中 NH ₃ 的摩尔浓度 c (NH ₃ ) =4. 5-7mol/L， CO/的摩尔浓度 c (CO/—) = 0. 95-1. 5 mol/L, 在每立方米浸取剂中添加 0. 3_0. 5kg氟硅酸钠；

在净化除杂后， 进行精制处理， 方法为： 净化除杂处理后的液体中， 加入 磷酸铵和表面活性剂， 加入量为每立方米净化除杂处理后的液体中 l_3kg磷酸 铵、 10_50g表面活性剂；

净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧步骤均采用目 前普通氨法制备氧化锌的工艺 参数。

本发明首先将现有的氨法制备氧化锌的技术应 用于对钢厂烟尘灰的处理，同 时， 在现有的氨法的工艺基础上， 在氨浸步骤之前， 增加了预处理， 即钢厂烟尘 灰中加入熟石灰进行混合活化的步骤， 同时在浸取液中， 加入适量的氟硅酸钠， 另外， 在净化除杂后， 增加了精制处理的步骤。

首先， 要得到高纯度的氧化锌， 首先需要保证钢厂烟尘灰中的锌能尽可能地 浸出， 这样一方面可以提高锌的回收率， 另一方面， 在浸出液中锌浓度越大，杂 质浓度相对比例就越小， 能保证在同等工艺条件下制得更高纯度的氧化 锌。

由于烟尘灰的单质铁含量高， 不能用强酸浸出， 不仅消耗大量的酸， 还使铁 等大量溶出， 净化困难。铁酸锌在酸性中溶出也很缓慢， 所以本发明采用氨法浸 出， 熟石灰粉对烟尘灰起到疏松、蓬化作用， 烟尘灰中脉石的超细微粒对浸取剂 也起到一定的隔阻作用 ， 为了解决这个问题， 本申请的发明人通过大量实验得 出： 适量的氟硅酸纳能破除超细微粒对含锌颗粒包 裹作用， 实现超细微粒分层上 浮， 从而将锌暴露， 使其较完全地浸泡在浸出液中。

其次， 要得到纳米级的氧化锌， 需要抑制晶体颗粒的长大， 现有氨法生产得 到的纳米氧化锌之所以粒径大小和粒径分布范 围不尽人意，最重要的原因是在处 理过程中晶体的不断长大，尤其对于钢厂烟尘 灰这种低锌含量的原料处理。为了 解决上述问题， 本申请的发明人通过大量实验， 在净化除杂后， 增加精制处理的 步骤， 在净化除杂处理后的溶液中， 加入适量的磷酸铵和表面活性剂， 结合高速 搅拌下能有效抑制结晶体的生长。

其中：

混合活化过程中的化学反应为：

Ca (OH) ₂ + ZnSi0 ₃ + → CaSi0 ₃ I + Zn (OH)

Fe ³⁺ +30H— →Fe (OH) ₃ ί

浸取步骤的化学反应方程式为：

ΖηΟ+ηΝΗ ₃ +Η ₂ 0→ [Ζη (ΝΗ ₃ ) η] ²⁺ +20Η—

ZnFe ₂ 0 ₄ +nNH ₃ +4H ₂ 0→ [ Zn (NH ₃ ) n ] ²⁺ +2Fe (OH) ₃ i +20W

ZnFe ₂ 0 ₄ +nNH ₃ +H ₂ 0→ [Zn (NH ₃ ) n ] ²⁺ +Fe ₂ 0 ₃ i +20W

Zn ₂ Si0 ₄ +2nNH ₃ → 2 [Zn (NH ₃ ) n] ²⁺ + Si0 ₄ ⁴ —

ZnSi0 ₃ + nNH ₃ +2NH ₄ HC0 ₃ → [Zn (NH ₃ ) n] C0 ₃ + Si0 ₂ · H ₂ 0+ (NH ₄ ) ₂ C0 ₃

Zn (OH) ₂ +nNH ₃ → [Zn (NH ₃ ) n ] ²⁺ +20H—

ZnC0 ₃ + nNH ₃ → [Zn (NH ₃ ) n] C0 ₃

其中 n=l〜4;

净化除杂过程中发生的反应：

S ₂ 0 ₈ ² — + Mn ²⁺ + 2NH ₃ · H ₂ 0 + H ₂ 0→ Mn 0 ( OH) ₂ \ + 2NH ₄ ++2S0 ₄ ² — + 2H+ SA ² — +2Fe ²⁺ +6H ₂ 0 →2S0 ₄ ² — + 2Fe (OH) ₃ + 6H+

As0 ₄ ³ — +Fe ³ —→FeAs0 ₄ I

As0 ₃ ³ — + S ₂ 0 ₈ ² — + H ₂ 0 → 2S0 ₄ ² — + As0 ₄ ³ — + 2H ⁺

2H ₃ As0 ₃ + 8Fe (OH) ₃ → (Fe ₂ 0 ₃ ) ₄ As ₂ 0 ₃ · 5H ₂ 0 +10H ₂ 0

M ²⁺ + S ² → MS I M代表 Cu ²⁺ 、 Pb ²⁺ 、 Cd ²⁺ 、 Ni ²⁺ H _g ²⁺ 等离子

As ³⁺ + S ² —→As ₂ S ₃ ί

Y ²⁺ + Zn→Zn ²⁺ + Y其中 Y代表 ： Cu ²⁺ 、 Pb ²⁺ 、 Cd ²⁺ 、 Ni ²⁺ 等离子； 精制处理的反应式：

3 [Zn (NH ₃ ) n ] ²⁺ + 2 (NH ₄ ) ₃ P0 ₄ + 60H—→ [Zn (NH ₃ ) n] ₃ (P0 ₄ ) ₂ + 6NH ₃ · H ₂ 0

蒸氨步骤的反应方程式： [Zn (M ₃ ) ²⁺ +20H— = Zn (OH) ₂ i + iNH ₃ † i =1〜4

[Zn (NH ₃ ) ₄ ] C0 ₃ +H ₂ 0→ZnC0 ₃ · 2Zn (OH) ₂ · H ₂ 0 i +16NH ₃ 个

干燥煅烧的化学反应方程式：

Zn (0H) ₂ →Zn0 + ¾0个

ZnC0 ₃ · 2Zn (OH) ₂ · H ₂ 0 → 3ZnO +3H ₂ 0† +C0 ₂ 个

作为优选： 浸取待处理的钢厂烟尘灰时， 在每立方米的氨水-碳铵液中还添 加有 0. 03-0. 05kg的表面活性剂，如 SDS。

表面活性剂降低溶液表面能 ， 与氟硅酸钠配合作用， 可以破除超细微粒的 包覆作用提高浸取剂渗透能力， 进一步提高锌的回收率。

作为优选： 在每立方米的氨水 -碳铵液中还添加有 0. 5-lkg的二氰二胺。 二氰二胺作为氨稳定剂，可以减少浸取过程中 氨的挥发，改善浸取工作环境， 减少氨的损耗。

作为优选： 在浸取待处理的钢厂烟尘灰时， 采用湿法球磨， 活化浸取。 利用湿法球磨浸取， 可以破坏原来晶格结构进行边活化边浸出， 从而提高浸 出效率。

进一步的： 保证球磨机内浸出时间为 50〜60分钟， 球磨机出口物料全部通 过 140目筛。

利用球磨湿法浸取， 破坏了钢厂烟尘灰中铁酸锌等晶格结构 （机械活化）与 表面活性剂和熟石灰粉的化学活化相结合， 达到较高的浸出速度。 通过原料的 预先活化和球磨的机械活化以及活性剂 （氟硅酸钠、 SDS等） 的加入， 获得了 较高的浸出率。

作为优选： 在净化除杂步骤之前， 进行预蒸氨： 将浸取后得到的浸取液加热 至 95_105°C进行析氨， 直至浸取液中 c (NH ₃ ) 3mol/L， 然后按每立方米的浸取 液中加入 2-4kg过硫酸铵并搅拌进行氧化完全。 加热方式采用间接加热的方式。 当 c (NH ₃ ) 3mol/L时， 锌氨络合液接近饱和， 同时不使锌析出； 蒸氨结晶时， 温度控制在 105°C内， 蒸氨容器内搅拌的速度每分钟 600-900转。

预蒸氨过程发生的反应：

NH ₃ · H ₂ 0+NH ₄ HC0 ₃ →2NH ₃ † +C0 ₂ † +2H ₂ 0

(NH ₄ ) ₄ Si0 ₄ → Si0 ₂ i + 2NH ₃ † + 2H ₂ 0 过硫酸铵作为氧化剂， 除去铁、 锰、 砷等杂质

增加预蒸氨步骤， 一方面去除过多的游离氨， 降低了氨的络合能力， 同时因 为升高了温度， 使硅酸盐胶体及其杂质疑聚沉淀， 从而使杂质离子得以除去，利 于净化， 是能制得高纯产品原因之一； 另一方面可以去除溶液中大量的碳酸根离 子， 下一工序络合液脱氨结晶过程中有利于水解得 到氢氧化锌晶核， 减少碳酸锌 的组成， 能制得比表面积大的产品原因之一；

作为优选： 蒸氨结晶过程中， 随时检测蒸氨容器内溶液锌浓度， 当锌含量在 1-1. 5%时， 容器内加入氢氧化纳溶液， 加入量为每立方米溶液加入质量分数为 30%的氢氧化钠溶液 3-5升， 溶液中锌含量低于 0. 3%时， 结束蒸氨。

在蒸氨后期， 当络合液中锌浓度较低时， 通过加入氢氧化纳提高液体的 PH 值， 可以使 NH ₄ ⁺ 离子转为 NH ₃ 分子达到快速析氨、 快速结晶形成纳米氢氧化锌晶 核的效果。

作为优选： 蒸氨液每立方米加入质量百分数为 5%的硬酯酸钠溶液 3_5L。 在蒸氨过程中加入硬酯酸钠，使产生的纳米结 晶体受到封闭包裹， 不再继续 长大。

本发明的目的之二， 是提供一种高纯度且高性能的纳米氧化锌， 所采用的技 术方案是干燥煅烧的温度采用 150-300°C。

由于本发明的技术方案， 在蒸氨结晶步骤后， 得到的主要是氢氧化锌， 氢氧 化锌的分解温度低于碱式碳酸锌， 采用 150-30CTC的温度进行煅烧， 即可得到纯 度在 99. 7%及其以上的氧化锌， 因为氢氧化锌的晶核小于碱式碳酸锌， 所以最终 可以得到分布均匀粒径为 10_30nm， 而且比表面积 100m7g以上的优质纳米氧 化锌粉体。

综上所述， 采用上述技术方案， 将氨法应用于对钢厂烟尘灰的处理， 并对现 有氨法进行了技术改进， 在浸取前增加了活化步骤并在浸取时加入氟硅 酸钠、表 面活性剂和二氰二胺， 一方面钢厂烟尘灰达到了高效浸出， 后续工序 增加预蒸 氨以及在蒸氨过程中加入阻变剂以抑制晶体的 生长，得到粒径小且粒径均匀的纳 米氧化锌前驱体； 另一方面， 本发优选采用较低的煅烧温度， 可以得到较大比表 面积的高纯纳米氧化锌 （纯度可以达到 99. 7%)， 具有很高的实用价值和经济价 值； 另外， 本发明的处理方法能耗低、 效率高， 浸取剂循环利用， 彻底地解决了 钢厂高炉烟尘的锌负荷问题，既满足了钢厂对 有害成分锌以及碱金属的净化要求

(碱金属去除率达 99%; 锌提取率 90%以上）， 达到生产的良性循环， 又回收了钢 厂宝贵的铁、 炭资源， 铁、 炭得到富集， 铁含量由原来 15-30%提高到 18-38%， 炭发热量由原来约 1000-4500大卡 /公斤提高到 1600-5200大卡 /公斤； 铁、炭回 收利用率均达到 98%以上 ， 既节约了能源又创造了良好的经济效益。

本发明的创新点主要有： ω增加预蒸氨处理， 先赶走过多游离氨， 在蒸氨 时达到快速结晶的目的； （2)蒸氨过程中， 当锌氨络合液中氨浓度较低时， 通过加 入氢氧化纳提高液体的 ra值， 达到快速析氨的目的； （ 在锌氨络合液中加入表 面活性剂 （如 SDS)、 磷酸铵 ， 可以有效控制纳米氧化锌晶核的增长； （4)利用蒸 汽的动力实现高速搅拌， 控制纳米氧化锌结晶； 具体实施方式 下面对本发明作详细的说明。 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明， 并不用于限定本发明。

实施例 1

原料： 昆明某钢厂钢厂烟尘灰 1 #， 其成分按质量百分比计 （％) 为：

Zn9. 7% Fe27. 14% PbO. 85% CdO. 007% C28% 碱金属 （ k、 Na)

2. 9%

用于制备高纯纳米氧化锌的方法：

( 1 ) 活化： 取 500g钢厂烟尘灰 1 #， 加入 15g熟石灰得到混合料， 并加水 保持混合料含水量 8%， 然后进行混合活化，活化时间为 36小时；

( 2 )浸取： 将混合活化后的钢厂烟尘灰 1 ^# 用 1500ml氨水 -碳铵液作为 浸取剂进行浸取； 其中， 所述浸取剂中 NH ₃ 的摩尔浓度 c (NH ₃ ) =4. 5mol/L， CO/—的摩尔浓度 c (C0 ₃ ² — ) =1. 2 mol/L， 添加 0. 45g氟硅酸钠， 进行三段浸取， 各段浸取时间均为 2小时， 固液分离后， 所得锌氨络合液中锌 44. 38克（锌 回收率 91. 5%) ；

( 3 ) 净化除杂： 加入 1. 33g高锰酸钾搅拌 0. 5h ， 加入少量聚丙烯酰 胺溶液 （4mg/L) 过滤， 滤液按沉淀 Cu、 Cd、 Pb所需硫化钠的理论量的 1.2 倍加入硫化钠， 温度， 70°C， 搅拌时间 2h,过滤， 滤液加入 KMn0 ₄ 用量为 Fe 量的 2.7倍， 温度 80°C， 搅拌 lh (检测 Fe、 Mn合格）， 过滤， 滤液按置换 Cu、 Cd、 Pb所需理论锌粉的 2.5倍加入锌粉， 搅拌 30min，温度 60°C， 过滤；

(4)精制处理： 净化除杂处理后的液体中， 加入 lg磷酸铵、 0.05g表 面活性剂 SDS， 得到精制液；

(5) 蒸氨结晶： 将所得精制液置入蒸氨器中进行蒸氨， 溶液温度 105 V, 直至 [Zn ²⁺ ] =1.5g/L时停止蒸氨， 得到的乳浊液进行固液分离， 滤饼 按液固比 5: 1去离子水洗涤， 洗涤时间 lh，再过滤分离， 得到滤饼；

(6)干燥煅烧：滤饼 105°C干燥，得到粉体，经 30CTC马弗炉煅烧 50min， 取样检测得到纯度 Zn0%=99.72%；堆积密度 0.25g/m ² ,比表面积 103m7g的高 纯氧化锌粉体。 实施例 2

原料： 南方一钢厂钢厂烟尘灰 2# 其成分的质量百分比 （％) 为：

Zn6.2% Fe29.6% PbO.87% CI 5.24% Si8.7% 碱金属

( k、 Na) 3.47

用于制备高纯纳米氧化锌的方法：

(1) 活化： 取 500g钢厂烟尘灰 2#， 加入 25g熟石灰得到混合料， 并加水 保持混合料含水量 10%， 然后进行混合活化活化时间为 36小时；

(2)浸取： 将混合活化后的钢厂烟尘灰 2 ^# 用 1500ml氨水-碳铵液作为浸取 剂进行浸取； 其中， 所述浸取剂中 NH ₃ 的摩尔浓度 c(NH ₃ )=7mol/L， C0 ₃ ² —的摩尔浓 度 c(C0 ₃ ² — )=1.5 mol/L, 添加 0.75g氟硅酸钠、 0.075g的表面活性剂 SDS、 0.75g 的二氰二胺； 在浸取时， 采用球磨， 并保证球磨机内浸出时间为 30分钟， 球磨 机出口物料全部通过 140目筛，再进行三段搅拌浸取，各段浸取时间 均为 2小时， 固液分离后， 所得锌氨络合液中锌 28.46克 （锌回收率 91.8%) ；

(3) 预蒸氨： 将浸取后得到的浸取液加热至 95°C进行析氨， 直至浸取液中 c (NH ₃ ) =2.8mol/L, 然后加入 2g过硫酸铵并搅拌；

(4) 净化除杂： 加入 0.83g高锰酸钾搅拌 0.5h ， 加入少量聚丙烯酰 胺溶液 （4mg/L) 过滤， 滤液按沉淀 Cu、 Cd、 Pb所需硫化钠的理论量的 1.2 倍加入硫化钠， 温度， 70°C， 搅拌时间 2h,过滤， 滤液加入 KMn0 ₄ 用量为 Fe 量的 3.5倍， 温度 80°C， 搅拌 lh (检测 Fe、 Mn合格）， 过滤， 滤液按置换 Cu、 Cd、 Pb所需理论锌粉的 2.5倍加入锌粉， 搅拌 30min，温度 60°C， 过滤；

(5)精制处理： 净化除杂处理后的液体中， 加入 lg磷酸铵、 0.02g表 面活性剂 SDS， 得到精制液；

(6) 蒸氨结晶： 将所得精制液置入蒸氨器中进行蒸氨， 溶液温度 108 V， 蒸氨结晶过程中， 还加入质量分数为 5%的硬酯酸钠溶液 1.5ml， 随时检 测蒸氨设备内液体锌含量， 当锌含量在 1%时， 在蒸氨设备内加入质量百分 含量为 30%的氢氧化钠溶液 2.5ml,锌质量百分含量低于 0.3%时，停止蒸氨， 得到的乳浊液进行固液分离， 滤饼按液固比 5: 1去离子水洗涤， 洗涤时间 lh，再过滤分离， 得到滤饼；

(7)干燥煅烧：滤饼 105°C干燥，得到粉体，经 150°C马弗炉煅烧 80min， 取样检测得到纯度 Zn0%=99.85%；堆积密度 0.23g/m ² ,比表面积 110m7g的高 纯氧化锌粉体。 实施例 3

原料： 西南某钢厂钢厂烟尘灰 3#， 其成分按质量百分比计为：

Zn 15.4% Fe32.53% PbO.67% C25.28% Si 8.67% 碱金属 ( k、 Na) 2.52%

用于制备高纯纳米氧化锌的方法：

(1) 活化： 取 lkg钢厂烟尘灰 3 ^# ， 加入 40g熟石灰得到混合料， 并加水保 持混合料含水量 9%， 然后进行混合活化活化时间为 42小时；

(2)浸取： 将混合活化后的钢厂烟尘灰 3 ^# 用3000 氨水-碳铵液作为浸取 剂进行浸取； 其中， 所述浸取剂中 NH ₃ 的摩尔浓度 c(NH ₃ )=5.6mol/L， C0 ₃ ² —的摩尔 浓度 c(C0 ₃ ² — )=1.05 mol/L, 分别添加 1.2g氟硅酸钠、 0.3g的表面活性剂 SDS、 3g的二氰二胺； 在浸取时， 采用球磨， 并保证球磨机内浸出时间为 45分钟， 球 磨机出口物料全部通过 140目筛， 再进行三段搅拌浸取， 各段浸取时间均为 2 小时， 固液分离后， 所得锌氨络合液中锌 143.5克 （锌回收率 93.18%) ； ( 3) 预蒸氨： 将浸取后得到的浸取液加热至 105°C进行析氨， 直至浸取液 中 c (NH ₃ ) =2. 6mol/L, 然后加入 6g过硫酸铵并搅拌；

(4) 净化除杂： 加入 4. 3g高锰酸钾搅拌 0. 8h ， 加入少量聚丙烯酰胺 溶液 （4mg/L ) 过滤， 滤液按沉淀 Cu、 Cd、 Pb所需硫化钠的理论量的 1. 2 倍加入硫化钠， 温度， 70°C， 搅拌时间 2h,过滤， 滤液加入 KMn0 ₄ 用量为 Fe 量的 3. 5倍， 温度 80°C， 搅拌 lh (检测 Fe、 Mn合格）， 过滤， 滤液按置换 Cu、 Cd、 Pb所需理论锌粉的 2. 5倍加入锌粉， 搅拌 30min， 温度 60°C， 过 滤；

( 5)精制处理： 净化除杂处理后的液体中， 加入 3g磷酸铵、 0. 15g表 面活性剂 SDS， 得到精制液；

( 6) 蒸氨结晶： 将所得精制液置入蒸氨器中进行蒸氨， 溶液温度 108 V， 蒸氨结晶过程中， 还加入质量分数为 5%的硬酯酸钠溶液 15ml， 随时检 测蒸氨设备内液体锌含量， 当锌含量在 1%时， 在蒸氨设备内加入质量百分 含量为 30%的氢氧化钠溶液 15ml， 锌质量百分含量低于 0. 3%时， 停止蒸氨， 得到的乳浊液进行固液分离， 滤饼按液固比 5: 1去离子水洗涤， 洗涤时间 lh，再过滤分离， 得到滤饼；

( 7)干燥煅烧：滤饼 105°C干燥，得到粉体，经 250°C马弗炉煅烧 80min， 取样检测得到纯度 Zn0%=99. 83%；堆积密度 0. 24g/m ² ,比表面积 117m7g的高 纯氧化锌粉体。 实施例 4

原料： 昆明某钢厂钢厂烟尘灰 4#， 其成分按质量百分比计为：

Zn 9. 7% Fe27. 14% PbO. 85% CdO. 007% C 28% 碱金属 （ k、 Na) 2. 9%

用于制备高纯氧化锌的方法：

( 1 ) 活化： 取 lkg钢厂烟尘灰 4 ^# ， 加入 45g熟石灰得到混合料， 并加水保 持混合料含水量 8. 5%， 然后进行混合活化活化时间为 50小时；

( 2)浸取： 将混合活化后的钢厂烟尘灰 3 ^# 用3000 氨水-碳铵液作为浸取 剂进行浸取； 其中， 所述浸取剂中 NH ₃ 的摩尔浓度 c (NH ₃ ) =6. 2mol/L， C0 ₃ ² —的摩尔 浓度 c (C0 ₃ ² — ) =1. 25 mol/L, 分别添加 1. 35g氟硅酸钠、 0. 6g的表面活性剂 SDS、 2. 4g的二氰二胺； 在浸取时， 采用球磨， 并保证球磨机内浸出时间为 80分钟， 球磨机出口物料全部通过 140目筛， 再进行三段搅拌浸取， 各段浸取时间均为 2 小时， 固液分离后， 所得锌氨络合液中锌 90. 11克 （锌回收率 92. 9%) ；

( 3) 预蒸氨： 将浸取后得到的浸取液加热至 105°C进行析氨， 直至浸取液 中 c (NH ₃ ) =2. 6mol/L, 然后加入 6g过硫酸铵并搅拌；

(4) 净化除杂： 加入 2. 7g高锰酸钾搅拌 0. 8h ， 加入少量聚丙烯酰胺 溶液 （4mg/L ) 过滤， 滤液按沉淀 Cu、 Cd、 Pb所需硫化钠的理论量的 1. 2 倍加入硫化钠， 温度， 70°C， 搅拌时间 2h,过滤， 滤液加入 KMn0 ₄ 用量为 Fe 量的 3. 5倍， 温度 80°C， 搅拌 lh (检测 Fe、 Mn合格）， 过滤， 滤液按置换 Cu、 Cd、 Pb所需理论锌粉的 2. 5倍加入锌粉， 搅拌 30min， 温度 60°C， 过 滤；

( 5)精制处理： 净化除杂处理后的液体中， 加入 4g磷酸铵、 0. 08g表 面活性剂 SDS， 得到精制液；

( 6) 蒸氨结晶： 将所得精制液置入蒸氨器中进行蒸氨， 溶液温度 105 V， 蒸氨结晶过程中， 还加入质量分数为 5%的硬酯酸钠溶液 8ml， 随时检测 蒸氨设备内液体锌含量， 当锌含量在 1%时， 在蒸氨设备内加入质量百分含 量为 30%的氢氧化钠溶液 8ml， 锌质量百分含量低于 0. 3%时， 停止蒸氨， 得 到的乳浊液进行固液分离，滤饼按液固比 5: 1去离子水洗涤，洗涤时间 lh， 再过滤分离， 得到滤饼；

( 7)干燥煅烧： 滤饼 105°C干燥， 得到粉体，经 26CTC马弗炉煅烧 80min，取样 检测得到纯度 Zn0%=99. 85%；堆积密度 0. 27g/m ² ,比表面积 116m7g的高纯氧化锌 粉体。