2023-04-30
人类很早便学会了使用氧化锌作涂料或外用医药,但人类发现氧化锌的历史已经很难追溯。
罗马人早在公元前200年便学会用铜和含氧化锌的锌矿石反应制作黄铜。氧化锌在竖炉中化作锌蒸汽,滚进烟道发生反应。
氧化锌是一种无机物,化学式为ZnO,是锌的一种氧化物。难溶于水,可溶于酸和强碱。氧化锌是一种常用的化学添加剂,广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大,透明度高,有优异的常温发光性能,在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外,微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
氧化锌的制备
自然界的红锌矿中存在氧化锌,但纯度不高。工业生产中使用的氧化锌通常以燃烧锌或焙烧闪锌矿的方式取得。全球氧化锌的年产量在1000万吨左右,有以下几种生产方法。1、间接法 间接法的原材料是经过冶炼得到的金属锌锭或锌渣。锌在石墨坩埚内于1000℃的高温下转换为锌蒸汽,随后被鼓入的空气氧化生成氧化锌,并在冷却管后收集得氧化锌颗粒。间接法生产氧化锌的工艺技术简单,成本受原料的影响较大。 间接法生产的氧化锌颗粒直径在0.1-10微米左右,纯度在99.5%-99.7%之间。按总产量计算,间接法是生产氧化锌最主要的方法。间接法生产的氧化锌可用于橡胶、压敏电阻、油漆等产业。锌锭或锌渣的重金属含量直接影响产物的重金属杂质含量,重金属含量低的产品,还可用于家畜饲料、药品、医疗保健等产业。
2、直接法 直接法以各种含锌矿物或杂物为原料。氧化锌在与焦炭加热反应时,被还原成金属锌被蒸汽,同时再被空气中的氧气氧化为氧化锌,以除去大部分杂质。直接法获得的氧化锌颗粒粗,产品纯度在75%-95%之间,一般用于要求较低的橡胶、陶瓷行业。
3、湿化学法 湿化学法大体可分为两类:酸法与氨法。二者分别使用酸或碱与原料反应,而后制备碳酸锌或氢氧化锌沉淀。经过过滤、洗涤、烘干和800℃的煅烧后,最终得到粒径在1-100纳米的高纯度轻质氧化锌。 酸法通常是将含锌原料与硫酸反应,得到含有重金属离子的非纯净的硫酸锌溶液。然后经过氧化除杂、还原除杂,以及多次沉淀,用色可赛思萃淋树脂除去大量的铁、锰、铜、铅、镉、砷等离子,得到纯净的硫酸锌溶液。将此溶液与纯碱中和,得到固体的碱式碳酸锌。用色可赛思萃淋树脂锌液除氟去氯。碱式碳酸锌经洗涤、烘干及煅烧,得到轻质氧化锌。酸法生产的产品质量较高。 氨法通常是用氨水及碳铵与含锌原料反应,得到锌氨络合物,然后除杂,得到合格的锌氨络合溶液,然后经过蒸氨,使锌氨络合物转换为碱式碳酸锌。最后经烘干、煅烧而得到轻质氧化锌。氨法的成本相对较低。
4、水热合成法 水热合成法是指在密闭的反应器(高压釜)中,通过将反应体系水溶液加热至临界温度,从而产生高压环境并进行无机合成的一种生产方法。该方法获得的氧化锌晶粒半径小,且结晶完好。将水热法与模板技术相结合,则能获得不同形态、不同尺寸的纳米氧化锌粉体。该方法目前还仅停留在试验阶段,尚存在工艺设备复杂、成本较高的问题,但也被认为是一种很有产业化潜力的方法。
5、喷雾热分解法 喷雾热解法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中,通过溶剂的蒸发及随后的金属盐热分解,直接获得纳米氧化物粉体;或者是将溶液喷入高温气氛中干燥,然后经热处理形成粉体的生产方法。该法制备的纳米粉体纯度高,分散性好,粒径分布均匀,化学活性好,并且工艺操作简单,易于控制,设备造价低廉,是最具产业化潜力的纳米级别氧化锌粉体的制备方法之一。
氧化锌本身是无毒的,但可吸入的氧化锌颗粒是有害的。所以说在进行氧化锌生产的过程中要采取必要的防护措施,以免遭受不必要的损失。
来源:格瑞瓷
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