專利名稱：一種制備氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋅粉體的制備方法，屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。
氧化鋅是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，其應(yīng)用領(lǐng)域有橡膠工業(yè)、陶瓷制品、防曬劑、醫(yī)藥、圖像紀(jì)錄材料、電熱紀(jì)錄紙、膠片印制等。制備氧化鋅粉體的方法有直接法、間接法、濕法和水熱法。間接法是將金屬鋅加熱溶解到鋅蒸發(fā)成鋅蒸汽，鋅蒸汽再氧化成氧化鋅；濕法是利用硫酸浸取，經(jīng)過碳酸鈉或碳酸氫鈉置換后，煅燒制得氧化鋅。直接法是將低含量的氧化鋅按比例加入煤、碳和水拌和后，進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎，攪拌后進(jìn)入壓密機(jī)壓密，制球進(jìn)行冶煉，溫度控制在1250℃左右，冶煉時(shí)間大約2.5個(gè)小時(shí)。冶煉生成的鋅蒸汽在氧化室內(nèi)氧化成氧化鋅。將氧化生成的氧化鋅經(jīng)過袋室收集后，放在馬氏爐內(nèi)煅燒，煅燒時(shí)間為1-2小時(shí)，然后冷卻到氧化鋅溫度在80℃以下過篩。水熱法合成氧化鋅是以氫氧化鋅作前軀體，在一定的溫度和壓力下經(jīng)過氫氧化鋅“脫水晶化”而生成氧化鋅。以上各種制作氧化鋅的工藝，都存在一個(gè)共同的特點(diǎn)(1)耗費(fèi)大量的能源；(2)需添加中間體；(3)工藝參數(shù)控制比較嚴(yán)格；(4)污染環(huán)境。
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種新的工藝路線。該工藝具有如下特點(diǎn)能耗低、不污染環(huán)境、無需中間體、制作成本低、工藝簡(jiǎn)單、輸出電能。
本發(fā)明的主要內(nèi)容是利用氣體電極(氧電極)作為正極1，鋅、鎂、鋁等金屬作為負(fù)極2，堿性水溶液或中性水溶液作為電解質(zhì)3。氧正極1和金屬負(fù)極2構(gòu)成化學(xué)電池對(duì)6的正負(fù)極，通過正極1和負(fù)極2的氧化還原反應(yīng)而達(dá)到兩個(gè)目的(1)電池對(duì)6輸出電能供生產(chǎn)氧化鋅后續(xù)加工和電池本身附屬裝置使用，(2)回收負(fù)極2放電最終產(chǎn)物氧化物和氫氧化物的混合物，再經(jīng)脫堿、漂洗、煅燒、粉碎過程而獲取氧化物或氫氧化物。
本發(fā)明的制備方法如下如圖1所示，將氣體電極(氧電極)作為電池對(duì)6的正極1，金屬鋅、鎂、鋁作為電池對(duì)6的負(fù)極2，負(fù)極2為金屬鋅或鋅合金時(shí)，電解質(zhì)3為堿性水溶液，電解質(zhì)3濃度控制在20％-45％(重量)范圍之內(nèi)，電解質(zhì)3可用氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)配置。負(fù)極2為金屬鋁、鎂或?qū)?yīng)的合金時(shí)，電解質(zhì)3為中性水溶液，電解質(zhì)3可用氯化鈉或氯化氨配置，電解質(zhì)3濃度控制在3％-40％范圍之內(nèi)。將正極1和負(fù)極2進(jìn)行裝配，在正極1和負(fù)極2之間有絕緣層4，并加入電解質(zhì)3水溶液，完成電池對(duì)6的裝配。電池對(duì)6通過外接負(fù)載5進(jìn)行放電，在電池對(duì)6放電的過程中，負(fù)極2將有氧化物或氫氧化物生成，隨放電深度的加深，氧化物或氫氧化物生成量逐漸增加，完成金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘驓溲趸锏倪^程。反應(yīng)完成以后的產(chǎn)物是電解質(zhì)水溶液，氧化物、氫氧化物、金屬的混合物，需通過分離→過濾→漂洗→沉積→過濾→焙燒這一過程，最終獲得濃度在95％以上的氧化物或氫氧化物。1在實(shí)現(xiàn)氧化物和氫氧化物回收的方法上，可采取電解質(zhì)水溶液固定的方式，也可采取電解質(zhì)3循環(huán)的方式。如圖2，圖3所示，在電池對(duì)6的外部有一個(gè)電解質(zhì)容器7、管道8、水泵9，在電池對(duì)6放電的過程中，電解質(zhì)水溶液3通過水泵9、管道8、電池對(duì)6一直處于流通狀態(tài)，在電解質(zhì)3循環(huán)流通的過程中，將負(fù)極2放電生成物從電池對(duì)6的內(nèi)部沖刷到電解質(zhì)容器7內(nèi)，使反應(yīng)生成物在電解質(zhì)容器7內(nèi)沉淀，以便回收。
電池對(duì)6可N(N為自然數(shù)1.2.3....)個(gè)串聯(lián)，如圖4所示。電池對(duì)6也可N(N為自然數(shù)1.2.3....)個(gè)并聯(lián)，如圖5所示。還可以N(N為自然數(shù)1.2.3....)個(gè)串并聯(lián)。
負(fù)極2結(jié)構(gòu)可為粉末狀、粒狀、板狀、箔狀，或其他不規(guī)則的幾何體。
負(fù)極又為金屬鋅或鋅合金時(shí)，金屬鋅或鋅合金的來源還可以采取如圖7所示工藝路線。


；圖1是電池對(duì)6為一塊正極的原理圖。
圖2是電池對(duì)6為一塊正極，電解質(zhì)3為循環(huán)狀態(tài)的原理圖。
圖3是電池對(duì)6為二塊正極，電解質(zhì)3為循環(huán)狀態(tài)的原理圖。
圖4是電池對(duì)6串聯(lián)工作原理圖。
圖5是電池對(duì)6并聯(lián)工作原理圖。
圖6是制備氧化物和氫氧化物工藝路線圖。
圖7是鋅礦石制作鋅粉、鋅板工藝路線圖。
圖例標(biāo)號(hào)說明；1-氣體電極(氧電極)2-負(fù)極3-電解質(zhì)4-隔膜5-外接負(fù)載6-電池對(duì)7-電解質(zhì)容器8-管道9-水泵實(shí)施例1如圖2，氧電極為正極1，鋅或鋅金屬為負(fù)極2，絕緣層4，氫氧化鉀水溶液(濃度為30％)為電解質(zhì)3，以上幾種構(gòu)成電池對(duì)6，在電池對(duì)6經(jīng)外接負(fù)載5放電的過程中(放電電流密度為50mA/cm2，工作電壓為1v)，負(fù)極2將產(chǎn)生氧化鋅或氫氧化鋅，由于電解質(zhì)3為循環(huán)狀態(tài)，負(fù)極2所產(chǎn)生的氧化鋅或氫氧化鋅被電解質(zhì)3帶入電解質(zhì)容器7內(nèi)，經(jīng)過沉積，將電解質(zhì)容器7上部的電解質(zhì)水溶液與沉積物分離，該沉積物是氧化鋅、氫氧化鋅鋅粉、氧化鉀水溶液的混合物，經(jīng)進(jìn)一步的過濾、分離、漂洗、過濾、煅燒(400℃)而得到不同等級(jí)的氧化鋅粉體。
實(shí)施例2如圖2，氧電極為正極1，鋁或鋁合金為負(fù)極2，絕緣層4，氯化鈉水溶液(濃度15％)為電解質(zhì)3，以上幾種構(gòu)成電池對(duì)6，在電池對(duì)6經(jīng)外接負(fù)載5放電的過程中(放電電流密度為30mA/cm2，工作電壓為1v)，負(fù)極2將產(chǎn)生氫氧化鋁，由于電解質(zhì)3為循環(huán)狀態(tài)，負(fù)極2所產(chǎn)生的氫氧化鋁被電解質(zhì)3帶入電解質(zhì)容器7內(nèi)，經(jīng)過沉淀，將電解質(zhì)容器上部的電解質(zhì)水溶液與沉淀物分離，該沉淀物是氫氧化鋁，氯化鈉水溶液、鋁或鋁合金的混合物，經(jīng)進(jìn)一步的過濾、分離、漂洗、干燥最終得到不同等級(jí)的氫氧化鋁粉體。
權(quán)利要求
1.一種氧化物或氫氧化物的制備方法，其特點(diǎn)是該制備方法為1)以氧電極為正極1、鋅或鋅合金為負(fù)極2、堿性水溶液為電解質(zhì)3，構(gòu)成單體電池對(duì)6；2)以氧電極為正極1、鎂或鎂合金及鋁或鋁合金為負(fù)極2、中性水溶液為電解質(zhì)3，構(gòu)成單體電池對(duì)6。由N(N為自然數(shù)1、2、3....)個(gè)單體電池對(duì)6組成串聯(lián)或并聯(lián)電路通過外接負(fù)載5進(jìn)行放電，由電池對(duì)6構(gòu)成的電路放電的過程中，負(fù)極2將生成與負(fù)極2金屬相對(duì)應(yīng)的氧化物或氫氧化物或氧化物與氫氧化物的混合物。經(jīng)過過濾、分離、漂洗、干燥、煅繞步驟后得到氧化物或氫氧化物粉體。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的制備方法，鋅或鋅合金、鋁或鋁合金、鎂或鎂合金可以是粉末板狀、粒狀、箔狀、板狀、粉末狀。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的制備方法，堿性水溶液電解質(zhì)3濃度范圍為15％-50％(重量)；中性水溶液電解濃度范圍為3％-40％(重量)。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的制備方法，堿性水溶液電解質(zhì)3可以是氫氧化鉀水溶液，也可以是氫氧化鈉水溶液；中性水溶液電解質(zhì)3可以是氯化鈉水溶液，也可以是氯化氨水溶液。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的制備方法，水溶液電解質(zhì)3在單體電池對(duì)6種，可以是固定狀態(tài)，也可以是通過外部管道8、電解質(zhì)容器7為循環(huán)狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的制備方法，負(fù)極2可以是純金屬鋅、純金屬鋁、純金屬鎂，也可以是鋅合金、鋁合金、鎂合金。
7.根據(jù)權(quán)力要求6所述的制備方法，可以直接使用市場(chǎng)銷售的金屬鋅和鋅合金，也可以使用由鋅礦石經(jīng)硫酸提取生成硫酸鋅。再經(jīng)電解而獲及金屬鋅或鋅合金。
全文摘要
一種制作金屬氧化物或氫氧化物粉體的方法。用氧電極作為正極，金屬鋅、鎂、鋁作為負(fù)極，采用堿性或中性水溶液為電解質(zhì)，有以上三種構(gòu)成一個(gè)電池對(duì)。在電池對(duì)通過外接負(fù)載放電的過程中，負(fù)極將產(chǎn)生成氧化物或氫氧化物或者氧化物與氫氧化物的混合體。負(fù)極的生成物在經(jīng)過過濾、漂洗、分離、干燥等過程后，最終獲取氧化物或氫氧化物粉體。
文檔編號(hào)C01G9/00GK1769531SQ20041007321
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者楊參 申請(qǐng)人:楊參