專利名稱：用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備電子和橡膠工業(yè)中所使用的高純度氧化鋅的方法，更具體地，涉及一種利用在不銹鋼副產(chǎn)物的回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵，通過該二次粉塵制備使用于電子和橡膠工業(yè)中的高純度氧化鋅的方法。
背景技術(shù)：
在煉鐵和煉鋼過程中所產(chǎn)生的粉塵通常包含15%至20%的鋅，已公開的方法是， 使粉塵與還原劑一起成型之后進(jìn)行熱濃縮并回收氧化鋅的方法(韓國專利1997-0013538 和日本特許專利公開1992-261590)。S卩，利用含氧化鋅的LD轉(zhuǎn)爐煉鋼粉塵和電弧爐(EAF)煉鋼粉塵作為原材料，和來自廢棄輪胎的碳黑、廢棄活性炭或焦炭作為還原劑，回收氧化鋅的方法。上述組分基于化學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)混合，隨后制成小球和小塊并干燥并加入到液體燃料加熱型還原爐中，并在 1000°C至1500°C精煉1至3小時，之后通過集塵器回收蒸發(fā)的氧化鋅(SiO)。然而，該方法中制備的氧化鋅為60%至90%的&10，因此存在的缺點是不能用作要求高純度氧化鋅的鐵素體或橡膠原材料。高純度氧化鋅通常是通過揮發(fā)高純度的金屬鋅(Zn)而制備。關(guān)于制備高純度氧化鋅的濕法，一種制備高純度氧化鋅粉末的方法(日本公布專利公報2003-339317)特征在于，使原材料(例如包含高純度Si的廢鋼(scrap))經(jīng)歷酸浸或電解萃取，并進(jìn)行溶劑萃取。隨后，通過活性炭處理移除雜質(zhì)，并且使該移除了雜質(zhì)的溶液通過堿性溶液進(jìn)行中和而獲得氫氧化鋅，再對氫氧化鋅進(jìn)行燒結(jié)以獲得氧化鋅。本發(fā)明人已開發(fā)出一種自副產(chǎn)物制備高純度氧化鋅的方法(韓國專利申請 1998-0056706，和韓國專利注冊第401991號)。即，一種制備ZnO的方法包括向廢棄Si電鍍?nèi)芤褐刑砑酉喈?dāng)于在廢棄Si電鍍?nèi)芤褐蠸i摩爾數(shù)的1/200至1/50的Κ0Η，進(jìn)行攪拌和老化處理而使雜質(zhì)被吸附并進(jìn)行過濾；向KOH溶液中添加含Si的溶液(其通過過濾移除雜質(zhì))，且進(jìn)行混合以維持溶液的PH為13或更高而以便進(jìn)行中和反應(yīng)，并進(jìn)行攪拌處理1小時或更多以自水溶液中直接獲取SiO ；以及在重復(fù)過濾和洗滌所獲得的氧化物之后進(jìn)行干
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發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題在不銹鋼副產(chǎn)物的回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵與常用碳鋼粉塵相比鋅濃度 (約30% )高很多，因此鋅回收的再循環(huán)具有充分的經(jīng)濟(jì)性。然而，在該粉塵中除了 !^e以外包含高濃度的Ni、Cr、Mn或Mg，因此通過常用雜質(zhì)純化方法制備高純度氧化鋅是不可能的。本發(fā)明的目的在于，提供一種方法，其改進(jìn)雜質(zhì)純化工藝，由此從二次粉塵中更加經(jīng)濟(jì)地制備高純度氧化鋅，所述二次粉塵在不銹鋼副產(chǎn)物的回收過程中產(chǎn)生。
技術(shù)方案在下文中，對本發(fā)明進(jìn)行說明。本發(fā)明涉及一種使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其包括通過用酸性水溶液對不銹鋼粉塵回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵進(jìn)行浸出，從而選擇性地溶解鋅以制備鋅水溶液；過濾所述鋅水溶液和殘余物，從而從鋅水溶液中分離和移除第一組雜質(zhì)；在移除了第一組雜質(zhì)的水溶液中添加含金屬鋅組分的粉塵而移除第二組雜質(zhì)；在移除了第二組雜質(zhì)的水溶液中添加NaOH從而在pH為14或更高的條件下將鋅溶解于堿性鋅水溶液中并過濾；向堿性鋅水溶液中添加高純度氯化鋅以使OH摩爾數(shù)與Si摩爾數(shù)的比例為2. 0至3. 0， 在水溶液中直接制備高純度氧化鋅淤渣；對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行洗滌并移除NaCl ；以及對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行過濾和干燥。作為用于浸出所述二次粉塵的酸性水溶液可包括鹽酸、硫酸和硝酸水溶液，其中優(yōu)選的酸性水溶液為鹽酸水溶液。所述第一組雜質(zhì)可為鐵、鉻、鎳、鉛、硅或氟中的一種或多種。所述第二組雜質(zhì)可為鉛和鎘中的一種或兩種。所述高純度氯化鋅可為純化廢棄鋅電鍍?nèi)芤憾@得的氯化鋅水溶液，或使鋅副產(chǎn)物與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)以使相對于氯化鋅的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而純化的氯化鋅水溶液。另外，本發(fā)明還涉及一種使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其包括通過用酸性水溶液對不銹鋼粉塵回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵進(jìn)行浸出，從而選擇性地溶解鋅以制備鋅水溶液；過濾所述鋅水溶液和殘余物，以自鋅水溶液中分離和移除第一組雜質(zhì)；在移除了第一組雜質(zhì)的水溶液中添加含金屬鋅組分的粉塵而移除第二組雜質(zhì)；在移除了第二組雜質(zhì)的水溶液中添加堿性化學(xué)物質(zhì)，從而通過氫氧化物對鋅和第三組雜質(zhì)進(jìn)行中和和沉淀；過濾所述水溶液以獲取中和鹽和氯化物；在如上所述的方式獲得的中和沉淀物中添加 NaOH而在pH約14或更高的條件下將鋅溶解于堿性鋅水溶液中并過濾；向堿性鋅水溶液中添加高純度氯化鋅以使OH摩爾數(shù)與Si摩爾數(shù)的比例為2. 0至3. 0，在水溶液中直接制備高純度氧化鋅淤渣；對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行洗滌并移除NaCl ；以及對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行過濾和干燥。作為用于浸出所述二次粉塵的酸性水溶液可包括鹽酸、硫酸和硝酸水溶液，其中優(yōu)選的酸性水溶液為鹽酸水溶液。所述第一組雜質(zhì)可為鐵、鉻、鎳、鉛、硅或氟中的一種或多種。
所述第二組雜質(zhì)可為鉛和鎘中的一種或兩種。所述第三組雜質(zhì)可為錳和鎂中的一種或兩種。所述高純度氯化鋅可為純化廢棄鋅電鍍?nèi)芤憾@得的氯化鋅水溶液，或使鋅副產(chǎn)物與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)并且以使相對于氯化鋅的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％ 而純化的氯化鋅水溶液。有益效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，從二次粉塵中能夠更加經(jīng)濟(jì)地制備在電子和橡膠工業(yè)中所使用的高純度氧化鋅，所述二次粉塵在不銹鋼副產(chǎn)物回收過程中產(chǎn)生。
具體實施例方式下面，對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于不銹鋼副產(chǎn)物回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵，優(yōu)選應(yīng)用于本發(fā)明的二次粉塵為，以重量％計，其包括1-10 %的T-Fe、1-6%的Si、2_8 %的Ca、0. 1-2.0% 的 Mn、20-45 % 的 Si、1-5 % 的 Mg、0. 1-1 % 的 Ni、0· 3-2 % 的 Cr、0· 1-1 % 的 Cd、1-8 % 的 Pb 和 3-10% 的 K。下表1示出可應(yīng)用于本發(fā)明的不銹鋼副產(chǎn)物回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵的一個實例，對其組成進(jìn)行二次分析的結(jié)果。表 權(quán)利要求
1.一種使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其包括通過用酸性水溶液對不銹鋼粉塵回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵進(jìn)行浸出，從而選擇性地溶解鋅以制備鋅水溶液；過濾所述鋅水溶液和殘余物，從而從鋅水溶液中分離和移除第一組雜質(zhì)； 在移除了第一組雜質(zhì)的水溶液中添加含金屬鋅組分的粉塵而移除第二組雜質(zhì)； 在移除了第二組雜質(zhì)的水溶液中添加NaOH而在pH為14至15的條件下將鋅溶解于堿性鋅水溶液中并過濾；向堿性鋅水溶液中添加高純度氯化鋅并使OH摩爾數(shù)與Si摩爾數(shù)的比例為2. 0至3. 0， 在水溶液中直接制備高純度氧化鋅淤渣；對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行洗滌并移除NaCl ；和對高純度氧化鋅淤渣進(jìn)行過濾和干燥。
2.權(quán)利要求1的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中在向堿性鋅水溶液中添加高純度氯化鋅而在水溶液中直接制備高純度氧化鋅淤渣之前，所述方法進(jìn)一步包括在移除了第二組雜質(zhì)的水溶液中添加堿性化學(xué)物質(zhì)，從而通過氫氧化物對鋅和第三組雜質(zhì)進(jìn)行中和和沉淀；過濾所述水溶液以獲取中和鹽和氯化物；和在如上所述的方式獲得的中和沉淀物中添加NaOH而在pH約14至15的條件下將鋅溶解于堿性鋅水溶液中并過濾。
3.權(quán)利要求1的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述用于浸出二次粉塵的酸性水溶液為鹽酸、硫酸和硝酸水溶液中的一種。
4.權(quán)利要求2的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述用于浸出二次粉塵的酸性水溶液為鹽酸、硫酸和硝酸水溶液中的一種。
5.權(quán)利要求3的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述用于浸出二次粉塵的酸性水溶液為鹽酸水溶液，并且所述鹽酸水溶液包含約5-18%的鹽酸并且浸出pH為4至 6。
6.權(quán)利要求4的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述用于浸出二次粉塵的酸性水溶液為鹽酸水溶液，并且所述鹽酸水溶液包含約5-18%的鹽酸并且浸出pH為4至 6。
7.權(quán)利要求1的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述第一組雜質(zhì)為鐵、 鉻、鎳、鉛、硅或氟中的一種或多種，所述第二組雜質(zhì)為鉛和鎘中的一種或兩種。
8.權(quán)利要求2的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述第一組雜質(zhì)為鐵、 鉻、鎳、鉛、硅或氟中的一種或多種，所述第二組雜質(zhì)為鉛和鎘中的一種或兩種，所述第三組雜質(zhì)為錳和鎂中的一種或兩種。
9.權(quán)利要求1的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中通過酸性水溶液浸出二次粉塵，并對從鋅水溶液分離的殘余物(淤渣)進(jìn)行酸清潔后過濾，并且將過濾所獲得的濾液添加至鋅水溶液中而使用。
10.權(quán)利要求2的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中通過酸性水溶液浸出二次粉塵，并對從鋅水溶液分離的殘余物(淤渣)進(jìn)行酸清潔后過濾，并且將過濾所獲得的濾液添加至鋅水溶液中而使用。
11.權(quán)利要求7的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中用于移除鉛和鎘中的一種或兩種的含鋅粉塵或淤渣的金屬鋅含量為40%至90%。
12.權(quán)利要求8的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中用于移除鉛和鎘中的一種或兩種的含鋅粉塵或淤渣的金屬鋅含量為40%至90%。
13.權(quán)利要求11的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述含鋅粉塵是在精煉金屬鋅過程中獲得的粉塵，并且所述含鋅淤渣是自電鍍鋅過程的鋅球狀殘余物而獲得的淤渣。
14.權(quán)利要求12的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述含鋅粉塵是在精煉金屬鋅過程中獲得的粉塵，并且所述含鋅淤渣是自電鍍鋅過程的鋅球狀殘余物而獲得的淤渣。
15.權(quán)利要求2的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中用于通過氫氧化物對鋅和第三組雜質(zhì)進(jìn)行中和和沉淀的堿性化學(xué)物質(zhì)為氫氧化鈣。
16.權(quán)利要求2的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述中和鹽為CaC12， 所述氯化物是KCl。
17.權(quán)利要求1至16中任一項的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述高純度氯化鋅為純化廢棄鋅電鍍?nèi)芤憾@得的氯化鋅水溶液，以及使鋅副產(chǎn)物與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)并且使相對于氯化鋅的干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而純化的氯化鋅水溶液中的一種。
18.權(quán)利要求17的使用二次粉塵制備高純度氧化鋅的方法，其中所述高純度氯化鋅為，作為所述鋅副產(chǎn)物使用了對碳鋼粉塵進(jìn)行二次蒸發(fā)和濃縮的二次粉塵、使該二次粉塵與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)并且使相對于氯化鋅干重Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si < 0. 5重量％而純化的氯化鋅水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備電子和橡膠工業(yè)所使用的高純度氧化鋅的方法，其目的在于，提供一種利用不銹鋼粉塵回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵而制備電子和橡膠工業(yè)中所使用的高純度氧化鋅的方法。本發(fā)明的要點是，制備高純度氧化鋅的一種方法，其中通過鹽酸水溶液對不銹鋼粉塵回收過程中所產(chǎn)生的二次粉塵進(jìn)行浸出，從而選擇性地溶解鋅以制備鋅水溶液；移除鐵、鉻、氟、鉛以及鎘等雜質(zhì)；添加NaOH而在pH為14-15的條件下將鋅溶解于堿性鋅水溶液中并過濾；添加高純度氯化鋅并使OH摩爾數(shù)與Zn摩爾數(shù)的比例為2.0至3.0，直接制備高純度氧化鋅；進(jìn)行洗滌并移除NaCl；對高純度氧化鋅進(jìn)行過濾和干燥。根據(jù)本發(fā)明，工業(yè)副產(chǎn)物粉塵可轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒兌妊趸\的來源以能夠?qū)崿F(xiàn)高附加價值的產(chǎn)品化。
文檔編號C01G9/02GK102325725SQ200980157304
公開日2012年1月18日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者卞泰鳳, 安重喆, 樸甫河, 樸賢, 李在永 申請人:Posco公司, 浦項產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院