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氨法浸锌液制备活性氧化锌的技术及机理研究

2020-12-10阅读(493)

氨法浸锌液制备活性氧化锌的技术及机理研究

论文摘要

随着氧化锌需求的持续增长和人们环境保护意识的增强,含锌烟尘等低品位氧化锌物料制备活性氧化锌的技术越来越受到重视。氨法制备活性氧化锌是碱法制备氧化锌中的一种重要的方法,其工艺流程简单,生产成本低。氨法浸锌液结晶所得前驱体碱式碳酸锌,是制备活性氧化锌的主要原料。由于活性氧化锌用途不同,所需碱式碳酸锌的颗粒形貌与粒径也不同。目前国内外对氨配合法制备活性氧化锌的研究主要集中于氨法浸出含锌物料及碱式碳酸锌化学合成与热分解。关于锌氨配合物结晶行为特征的研究还未见报道,对多元体系下锌氨配合机理没有系统的认识。采用氨法制备活性氧化锌产品质量波动大,尚存在反应时间长,能耗高等不足。为了实现对蒸氨过程有效控制,深入的研究氨配合法制备活性氧化锌工艺,研究负离子配合物晶体结晶行为及晶体生长规律对氨法制备活性氧化锌工艺的影响非常重要。本文以氨法制备活性氧化锌反应体系中[Zn2+]T迁移轨迹为基础,以纯ZnO为实验对象,研究了不同参数条件对锌浸出率的影响,锌氨配离子结晶行为,前驱体碱式碳酸锌晶体生长规律,活性氧化锌制备工艺。还研究了阴离子浸出剂对锌浸出率的影响,阴离子杂质[Cl-]的转移。实验结果表明：不同阴离子铵盐对ZnO浸出率的影响十分明显,在相同的[NH4+]浓度下,阴离子配体配合能力越高,浸出效果越好；阴离子杂质[Cl-]能参与配合反应,以多元配合物的形式进入结晶物。锌氨配离子溶液蒸氨结晶过程受配合物离解速率控制,0-90min为碱式碳酸锌晶核形成期,晶体间碰撞概率越小,晶核平均粒径越小；90-240min为晶体长大期,碰撞概率越高晶体生长速率越快。碱式碳酸锌的热分解过程符合随机成核机理,分解速率越慢所制得活性氧化锌粒度越细；煅烧过程中分别以1000nm、500nm、200nm的碱式碳酸锌晶体为原料制得平均粒径489.67nm、251.56nm、131.32nm的活性氧化锌颗粒。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 活性ZnO的性质及用途
  • 1.1.1 活性ZnO的基本性质
  • 1.1.2 活性氧化锌的用途
  • 1.2 活性氧化锌制备方法
  • 1.2.1 火法
  • 1.2.2 湿法
  • 1.2.3 其他方法
  • 1.3 氨法制备活性氧化锌
  • 1.3.1 原料来源
  • 1.3.2 反应原理
  • 1.3.3 工艺流程
  • 1.4 活性氧化锌制备工艺比较
  • 1.5 研究的目的及意义
  • 1.6 研究思路
  • 第二章 实验原料及研究方法
  • 2.1 原料性质
  • 2.2 设备及主要试剂
  • 2.2.1 实验设备
  • 2.2.2 实验试剂
  • 2.3 研究方法
  • 2.3.1 实验流程与检测方法
  • 2.3.2 结晶方法
  • 2.3.3 煅烧方法
  • 2.3.4 实验装置
  • 第三章 氨法浸出含锌物料
  • 3.1 浸出原理
  • 3.1.1 浸出过程中的主要化学反应
  • 3.1.2 浸出反应中的亲核取代
  • 3.2 浸出过程中的传质与反应阻力
  • 3.2.1 气-固传质阻力
  • 3.2.2 液-固传质阻力
  • 3.2.3 反应阻力（Ks）
  • 3.3 浸出工艺条件优化
  • 3.3.1 铵盐配比对ZnO浸出的影响
  • 3.3.2 反应时间对ZnO浸出的影响
  • 3.3.3 搅拌速度对ZnO浸出的影响
  • 3.4 阴离子配体对ZnO浸出的影响
  • 3.4.1 不同阴离子浸出剂对ZnO浸出的影响
  • 3.4.2 氯的脱除对次氧化锌浸出的影响
  • -]离子对浸出剂的取代作用'>3.4.3 [Cl-]离子对浸出剂的取代作用
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 锌氨配合物结晶行为
  • 4.1 锌氨配合物结晶原理
  • 4.1.1 蒸氨结晶过程主要化学反应
  • 4.1.2 锌氨配离子的稳定性
  • 4.2 蒸氨过程溶液体系的变化
  • 4.2.1 体系中温差△T的变化
  • 2+]T离子的迁移轨迹'>4.2.2 [Zn2+]T离子的迁移轨迹
  • 3]T浓度对[zn2+]T浓度的影响'>4.2.3 [NH3]T浓度对[zn2+]T浓度的影响
  • 2+]T浓度的影响'>4.2.4 搅拌速度对[Zn2+]T浓度的影响
  • 2+]T浓度的影响'>4.2.5 反应温度对[Zn2+]T浓度的影响
  • 2+]T浓度对结晶率的影响'>4.2.6 [Zn2+]T浓度对结晶率的影响
  • 4.3 前驱体碱式碳酸锌的结晶行为
  • 4.3.1 碱式碳酸锌晶体粒度概率分布
  • 4.3.2 温度的对结晶物粒度的影响
  • 4+]：[NH3]T配比对结晶物粒度的影响'>4.3.3 [NH4+]：[NH3]T配比对结晶物粒度的影响
  • 4.3.4 碳酸氢铵添加方式对结晶物粒径的影响
  • -]的转移'>4.3.5 阴离子杂质[Cl-]的转移
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 碱式碳酸锌热分解特征
  • 5.1 碱式碳酸锌分解动力学
  • 5.1.1 碱式碳酸锌热失重曲线
  • 5.1.2 碱式碳酸锌分解动力学模型
  • 5.2 碱式碳酸锌煅烧行为特性
  • 5.2.1 焙烧温度的影响
  • 5.2.2 煅烧时间的影响
  • 5.2.3 碱式碳酸锌粒度的影响
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间的主要研究成果

    • 相关论文文献

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