次氧化锌
2017-06-06 17:49:59
次氧化锌一般是由锌矿直接提取制成的较低品位氧化锌,其成分还是ZnO,只是品位一般为45%~65%.所谓“次"是指品位次.在我国广西,广州,云南,湖南等等地方产量较大.其用途主要是进一步加工电解锌或氧化锌.次氧化锌是一种白色或微带黄色的细微粉末,易分散在橡胶和乳胶中,是天然橡胶、合成橡胶的补强剂,活性剂及硫化剂,也是白色胶料的着色剂和填充剂。胶料中加入活性氧化锌后,能使橡胶具有良好的耐磨性,耐撕裂性和弹性。用于油漆、油墨、漆布的着色,印染工业用的印花防染剂,在火柴工业中用于中和牛皮胶的酸性,增加胶粘效果,医药工业用作橡皮膏的原料,此外也用于颜料锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等的制造,合成甲醇的催化剂,合成氨的脱硫剂,玻璃和釉料生产,颗粒细的活性氧化锌(粒径0.1um左右)可用作聚烯烃和聚氯乙烯等塑料的光稳定剂,氧化锌也用于压敏、光催化、光电极、涂料、彩电显影等领域。次氧化锌也可作白色颜料。由于活性氧化锌具有良好的活化性能,在橡胶制品中得到了越来越广泛的应用,如在V型带中不仅能等量代替普通的氧化锌,且能减少1/2—1/3的用量,使橡胶的各种性能指标稳定,硫化性能不受影响,降低了生产成本。细粒的次氧化锌可用作医药品。由于氧化锌对紫外线吸收能力强,人们越来越重视氧化锌在化妆品的应用,如开发的粒径为0.01—0.04um的次氧化锌微粒子,其紫外线的吸收率、透明度均比历来用的二氧化钛微粒子好。
高砷次氧化锌综合回收技术
2019-01-21 18:04:24
一、前言
韶关冶炼厂两个系统的鼓风炉渣经烟化沪回收的次氧化锌达10000 t左右,其主要化学成份见表1。
表1 次氧化锌的化学成份元素ZnPbAsGeAg成份(%)50.28~54.225.21~16.184.17~9.740.022~0.0550.008~0.023
另外还有少量的C,S,Cl,F等,晶相表明:Zn,Pb,As以氧化物形态存在,Ge大部分以锗酸盐形态存在,Ag则被包含于Pb中。
目前绝大部分的次氧化锌返回烧结配料,这种处理方式有三个不足之处。
(一)由于次氧化锌中含砷总量近1000 t,韶关冶炼厂全厂约50%的砷富集进次氧化锌中,是该厂砷的汇聚点,同时每年从铅锌精矿中带人的砷约为500~800 t,如不及时处理。砷将会在系统中不断富集循环,对环保造成巨大的压力。
(二)砷的不断富集,各物料中砷含量将会越来越高,而高砷物料对该厂主体工艺—ISF炉有不可忽视的负面影响,同时给有价稀散金属锗、铟回收带来困难。
(三)次氧化锌返烧结配料时,粉尘大且含砷高,造成操作环境恶劣,同时配料加入过多的次氧化锌使烧结块的强度和成块率下降,影响烧结块的质量和产量。
因此,寻找合适的处理次氧化锌的方法,综合回收铅锌锗砷等有价金属,产出市场受欢迎的产品则能变废为宝,获得可观的经济效益。
二、试验原理及工艺流程
将次氧化锌加硫酸及少量水混合,则锌、铅迅速生成硫酸盐,发生的反应式主要有:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O (1)
PbO + H2SO4 = PbSO4+H2O (2)
ZnGeO3 +H2SO4 = ZnSO4 + GeO2+H2O (3)
As2O3十3H2O=2H3AsO3 (4)
在350~550℃烙烧时,H3ASO3被重新分解,H2O和As2O3挥发:
2H3AsO3=AS2O3+3H2O (5)
而硫酸锌要在大于600℃时才能分解,硫酸铅的熔点则达1170℃,并且在950℃以上开始分解,这两种产物在此温度下都会留在焙砂中,不被挥发;由于次氧化锌中有少量碳,GeO2可能被部分还原成GeO,另外由于次氧化锌中的Cl, F存在也可能生成GeCl4,GeF4而造成有部分被挥发;而Cl,F则主要生成HCI,HF挥发出去。
将焙砂水浸时,硫酸锌溶于水中,锗也有30%溶解,而铅银则被富集在渣中以便进一步回收。其主要工艺流程图如图1。图1 硫酸焙烧水浸综合回收次氧化锌原则流程
三、试验部分
(一)直接酸浸
将次氧化锌加硫酸直接浸出:1/s= 5∶1,温度70~90℃,时间1.5h,终酸10~20 g/L,浸出时,Zn有96%被浸出,As,Ge约浸出94%、70%, F、Cl浸出90%以上,而Pb、Ag银留在渣中,浸出液的化学成份(g/L);Zn90~100,As8~20,Ge0.1~0.2,F0.1~0.2,Cl0.1~0.2,酸浸液中的As、F、Cl含量都较高,要将其直接净化成电解液,难度十分大。
(二)硫酸焙烧
将次氧化锌加直接酸浸量酸耗110%~120%的硫酸和少量水混匀,然后将混料放入石墨坩埚中焙烧。试验考察了不同焙烧温度、硫酸量、焙烧时间等参数。
1、不同硫酸量对物料挥发率的影响
各取200 g次氧化锌加90mL,100mL,110mL,120mL,130mL硫酸于400℃焙烧7h,金属挥发率如图2。F,Cl在这种酸度范围挥发较彻底。图2 不同硫酸量对金属挥发率的影响
由图2可知,在这种酸度范围内,铅、锌全部在焙砂中,砷锗则随加酸量的增加而增加,在加入硫酸110~120mL(即加入直接酸浸耗酸量 110%~120%)时效果较好,砷的挥发率为90%以上。
2、不同焙烧温度对金属挥发率的影响
各取200 g次氧化锌加120 mL硫酸及少量水混匀,于300℃、350℃、400℃、500℃烙烧7h。F、Cl在较低温度范围内挥发完全,而砷则在350℃以上挥发可达90%以上,锗的挥发为40%左右,而铅、锌几乎不被挥发。挥发温度取400~500℃较合适。见图3。图3 不同焙烧温度对金属挥发率的影响
3、焙烧时间对金属挥发率的影响
各取200 g次氧化锌加115 mL硫酸(98%)及少量水于400~500℃焙烧3h、4h、5h、6h、7h,F、C1在3h就几乎挥发完全,金属挥发率曲线变化如图4。 图4 不同焙烧时间对金属挥发率的影响
由图4知,锌、铅始终没有什么挥发,砷、锗随时间增加挥发率增加。在5h左右时砷的挥发率达到90%以上,试验取焙烧时间5h较好。
综合以上条件,硫酸焙烧的最佳条件为:加入次氧化锌重量的1.1~1.2倍的硫酸,在400~500℃焙烧5h,便可获得理想的焙烧结果。
(三)焙砂酸漫将焙砂加水浸出,条件I/s= 5∶1,温度70℃,时间1.5 h,浸出终点pH=3,浸出渣量为次氧化锌的30%,浸出液及渣的化学成份如表2。
表2 焙砂水浸液及渣的化学成份物料ZnPbGeAsFCl1#液(g/L)105.280.0220.0320.300.00120.00381#渣(%)3.1451.700.0140.40——2#液(g/L)101.550.0140.0330.160.002650.00382#渣(%)2.5256.140.0120.21——3#液(g/L)107.210.0170.0290.170.001850.002963#渣(%)3.8352.620.0200.40——
由表2知,浸出液中的As都在0.3g/L以下,F、Cl已符合电解要求,只要对酸浸液稍加处理就可得到合格的电解前液,而渣被富集成含铅50%以上含砷小于0.4%的铅精矿,可以返烧结配料或另外处理。
四、工业试验
工业试验共处理9.2 t次氧化锌,产出17.36t焙砂,0.75 t烟尘。试验利用回转窑进行脱砷、氟、氯,窑长12 m,直径1.2m倾斜度5。。试验条件为:次氧化锌:硫酸=1∶0.91,焙烧时间5 h,焙烧温度为450~550℃,进料500kg/h。由于加入的硫酸量几乎是与次氧化锌反应的量,所以烟囱的烟气几乎没有。其技术指标为:脱砷率在85%~95%,而F、Cl的脱除率大于95%,而Ge的挥发率比小型试验好,小于30%,而Pb、Zn、Ag几乎不挥发,焙砂中的砷小于0.5%,扩大试验中次氧化锌、焙砂及烟尘的化学成份的平均值如表3。
表3 工业试脸中次氧化锌、焙砂及烟尘的化学成份(%)物料PbZnAsGeAgFCl次氧化锌13.9052.895.420.0310.02250.06430.030焙砂7.5027.400.370.0120.0150.001180.00070烟尘6.002.6732.350.00290.0023——
由表3可知,工业试验与小型试验基本吻合。
五、结语
(一)采用“硫酸焙烧-水浸”处理次氧化锌,工艺流程简单,铅、锌直收率高,成本低,所耗试剂少。在小型试验的基础上,工业试验证明该工艺能较好脱除次氧化锌的砷、氟、氯。
(二)在焙烧条件为:温度400~500℃,加酸量为次氧化锌重的110%~120%,焙烧时间为5 h,焙砂水浸条件为:1/s=5∶1,时间1.5 h,温度60~80℃,铅的直收率大于99%,锌的直收率为98%,砷的脱除率为90%,锗的直收率为60%。原料中的98%的锌、60%左右的锗、0.5%左右的砷进入浸出溶液,而铅、银全部留在渣中,浸出渣含铅50%以上,含砷小于0.4%。
(三)该工艺一个不足之处是锗在流程中分散,增加了锗的回收成本,降低了锗的回收率。
氧化锌
2017-06-27 14:42:42
氧化锌是锌的一种氧化物。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。氧化锌生产厂家主要集中在辽宁(大连)、山东(潍坊)、河北(高邑、邢台)、江苏、浙江等地,生产的氧化锌以99.7%含量的为主,俗称997(99.7)氧化锌。近年,纳米氧化锌以其优异的纳米特性,增长迅速,应用领域也越来越广泛。
纳米氧化锌
2017-06-06 17:49:59
纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间,是一种面向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。纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米。由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景,因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。纳米氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料,俗称远红外陶瓷粉。而这种远红外线反射功能纤维是通过吸收人体发射出的热量,并且再向人体辐射一定波长范围的远红外线,除了可使人体皮下组织中血液流量增加,促进血液循环外,还可遮蔽红外线,减少热量损失,故此纤维较一般纤维蓄热保温。纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级,同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比,其比表面积大、化学活性高,产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整,并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能,其紫外线遮蔽率高达98%;同时,它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。
氢氧化锌和氧化锌
2019-02-21 12:00:34
在Zn2+的可溶盐的溶液中参加适量的碱,能够沉积出白色的氢氧化锌:
Zn2++2NaOH=Zn(OH)2↓+2Na+
成四羟基合锌酸Zn(OH)2是的氢氧化物,既可溶于酸生成锌盐,又可溶于强碱生成配离子,或称为锌酸盐:
Zn(OH)2+2H+= Zn2++2H2O
Zn(OH)2+2OH-=[ Zn(OH)4]2-
Zn(OH)2还能溶于NH3水中生成四合锌酸根配离子,而Al(OH)3则不溶于NH3水:
Zn(OH)2+4NH3 == [ Zn(NH3)4]2++2OH-
这也是差异Al(OH)3和Zn(OH)2的办法之一。 Zn(OH)2受热时易脱水生成白色的氧化锌ZnO:
Zn(OH)2 加热 ZnO+H2O
[Zn(OH)4]2-和[Zn(NH3)4]2+ 在加热或加酸的条件下,配离子崩溃,又生成Zn(OH)2:
[Zn(NH3)4]2++2OH- 加热 Zn(OH)2↓+4NH3↑
Zn(OH)2和ZnO都是共价型的化合物。Zn(OH)2常常用作造纸的填料。 ZnO是一种闻名的白色的颜料,俗名叫锌白。它的长处是遇到H2S气体不变黑,由于ZnS也是白色的。在加热时,ZnO由白、浅黄逐渐变为柠檬黄色,当冷却后黄色便退去,运用这一特性,把它掺入油漆或参加温度计中,做成变色油漆或变色温度计。 因ZnO有收敛性和必定的灭菌才能,在医药上常调制成软膏运用,ZnO还可用作催化剂。 在Zn2+盐中参加Na2CO3溶液,得到的是碱式碳酸锌的白色沉积,而不是Zn(OH)2:
2Zn2++3CO32-+2H2O === Zn2(OH)2CO3↓+2HCO3-
氧化锌
2017-06-06 17:49:59
氧化锌俗称锌白,是锌的一种氧化物。氧化锌难溶于水,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。氧化锌主要以白色粉末或红锌矿石的形式存在。红锌矿中含有的少量锰元素等杂质使得矿石呈现黄色或红色。氧化锌晶体受热时,会有少量氧原子溢出(800 °C时溢出氧原子占总数0.007%),使得物质显现黄色。当温度下降后晶体则恢复白色。氧化锌在脂肪酸中可发生缓慢的反应,生成相应的羧酸盐,如油酸盐和硬脂酸盐。氧化锌可以与硫化氢发生反应,在工业生产中该反应常用来除去混合气体中的硫化氢.氧化锌与浓氯化锌水溶液混合时生成碱式氯化锌,具有类似水泥的硬化性质,常用于牙科手术。氧化锌和磷酸反应生成的四水合磷酸锌(Zn3(PO4)2·4H2O)也具有相同的性质。氧化锌与镁粉、铝粉、氯化橡胶、亚麻籽油接触会发生剧烈反应,发生起火或爆炸的危险。含有氧化锌的软膏与水混合暴露在紫外线光下则可产生过氧化氢。更多有关氧化锌的咨询,欢迎登陆上海有色网锌专区!
活性氧化锌的生产
2019-02-14 10:39:49
A 性质和用处 活性氧化锌为白色或微黄色球状微细粉末,密度5.47g/cm3,熔点1800℃,不溶于水,溶于酸、碱、氯化按和中。在湿润空气中能吸收空气中二氧化碳生成碱式碳酸锌。 按化工部HG2572-94标准,普通氧化锌粒度0.5μm,球状,比表面积35~45 m2/g。活性氧化锌表面能吸附气体分子构成单分子吸附层,据此可计算出其比表面积,判别其活性度。 活性氧化锌和氧化锌在化学成分上是相同的,它们的差异首要表现在物理性质上,因此用处也不尽相同。活性氧化锌的纯度低于用直接法或间接法出产的氧化锌,但其特有的物理、化学性质能显示出其优越性。氧化锌一般用于橡胶工业,它首要作为天然橡胶、合成橡胶及乳胶的活化剂。活性氧化锌的颗粒细微呈球状,具有很大的表面积,具有杰出的分散性与杰出的吸附性,因此能促进橡胶的硫化、活化和防老化效果,能加强硫化进程,进步橡胶制品的耐撕裂性、耐磨性。 活性氧化锌还用于白色乳胶的着色剂和填充剂、氯丁橡胶中的硫化剂、塑料工业的光稳定剂、合成工业中的脱硫催化剂,还可用于涂料、珐琅、颜料等化工工业。在橡胶工业顶用活性氧化锌比用普通氧化锌可削减1/3~1/4的用量。 B 出产工艺 a 锌盐纯碱法 锌盐纯碱法,通常是用98%的硫酸与含锌物料(大都为90%的粗氧化锌,要求含As量0.2%;亦可用锌冶炼厂的锌烟尘、锌废液、初级氧化锌、含锌档次低的菱锌矿等)浸出,得到硫酸锌溶液,借KMn04氧化和锌粉置换除掉硫酸锌溶液中的铁、铜、锡等杂质,通过净化的硫酸锌溶液参加纯碱中和得碱式碳酸锌沉积。沉积物锻烧得活性氧化锌。锌盐纯碱法出产活性氧化锌的出产工艺流程如下图所示。
[next]
b 配合法 配合法是用碳酸氢按和来浸出粗氧化锌或锌烟尘、菱锌矿等物料,使氧化锌溶解生成锌络合物,再净化溶液,锌络合物分化即得活性氧化锌。浸法流程简略,成本低,但得到的活性氧化锌的质量比锌盐纯碱法差一些。络合物法的出产流程如下图所示。 在浸出槽中按配料比参加碳铵、配成溶液,在拌和下参加粗氧化锌,加热到40℃反响约2h,反响彻底后将料浆输送到压滤机过滤,即得到浸出液和滤渣,其首要反响式如下: Zn0+3NH3·H20+NH4HC03 ==== Zn(NH3)4 C03+4H20 浸法能够处理含锌烟尘,或菱锌矿。我国各大矿山贮藏着很多的氧化锌矿待开发利用。氧化矿中锌首要以菱锌矿形状存在,含锌档次低,用惯例法难以提取。将氧化锌矿(菱锌矿)用浸取,络合物法可获得符合要求的活性氧化锌。[next] C 产品质量标准 工业活性氧化锌(HG/T 2572-94)化工部部颁标准如下表所示。该标准适用于碳酸锌分化制得的工业活性氧化锌,该产品首要用作橡胶或电缆的补强剂、活性剂(天然橡胶)、天然橡胶和氯化橡胶的硫化剂。工业活 性氧化锌部颁标准(HG/T 2572—94)项目目标一等品合格品氧化锌(ZnO)含量/%95~9895~98水分含量/%≤0.7≤0.7水溶物含量/%≤0.5≤0.7灼烧失量/%1~41~4不溶物含量/%≤0.02≤0.05氧化铅(以Pb计)含量/%≤0.01≤0.05氧化锰(以Mn计)含量/%≤0.001≤0.003氧化铜(以Cu计)含量/%≤0.001≤0.003细度(45μm实验筛筛余物)/%≤0.1≤0.4比表面积/(m2·g-1)≥45≥35堆积密度/(g·cm-3)≤0.35≤0.40
氧化锌的用途
2017-06-06 17:49:59
氧化锌的用途主要集中在橡胶制造;硅酸盐工业;医药卫生;着色材料;电子领域;在橡胶制造方面,氧化锌的用途:工业生产的氧化锌有50%流向橡胶工业。氧化锌和硬脂酸作为橡胶硫化的重要反应物,是橡胶制造的原料之一。氧化锌和硬脂酸的混合加强了橡胶的硬化度。氧化锌也是汽车轮胎的重要添加剂。除了硫化作用,氧化锌能大大提高橡胶的热传导性能,从而有助于轮胎的散热,保证行车安全。氧化锌添加剂同时也阻止了霉菌生物或紫外线对橡胶的侵蚀。在硅酸盐工业方面,氧化锌的用途:氧化锌是水泥的一种添加剂,能缩减水泥的硬化时间,并提高水泥的防水性能。在玻璃、陶瓷的制作中,氧化锌可用作助熔剂,降低玻璃和陶瓷的烧结温度。添加铝、镓和氮的氧化锌的透明度达90%,可用作玻璃涂料,让可见光通过的同时反射红外线。涂料可涂在窗户玻璃的内或外,以达到保温或隔热的效果。在医药卫生方面,氧化锌的用途:氧化锌具有除臭、抗菌的功能,因而常被添加入棉织物、橡胶、食品包装等。在食品中添加的氧化锌不仅具有一定的防腐作用,更能作为锌源为人体补充必需的锌元素。 氧化锌可用于改良皮肤健康状况,如婴儿爽身粉、尿布疹药膏、锌膏、抗头屑洗发水和防腐药剂。混有约0.5%氧化铁的氧化锌被称为炉甘石,制造用于治疗急性瘙痒性皮肤病的炉甘石洗剂。一些运动绷带也掺入了氧化锌,防止运动员在运动中发生软组织损伤。在着色材料方面,氧化锌的用途:氧化锌在颜料中称为锌白,[2]其透明度介于立德粉和二氧化钛之间。中国白是一种特殊的锌白,是画家绘画的一种颜料。锌白相对于传统的白铅,在阳光下能保持永久,它不会受含硫空气的污染,而且无毒、价廉。在电子领域方面,氧化锌的用途:氧化锌在常温下的能带隙很高,因此常用来制造激光二极管和发光二极管。而相对于能带隙同样很高的氮化镓,氧化锌具有更大的激子结合能(室温下约60meV),因而发光亮度更高。此外,氧化锌在高能射线和湿化学腐蚀下的稳定性也是其被广泛应用的重要原因。掺有铝元素的氧化锌被用作透明电极,该复合材料的成本和毒性比传统的氧化铟锡要小得多。氧化锌已经在太阳能电池和液晶显示屏上得到应用。随着氧化锌的用途更多的被开发,氧化锌已经成为了工业和生产也不可或缺的重要材料.
废氧化锌
2017-06-06 17:49:54
废氧化锌自身基本面压力尤在,特别是下游需求未见起色,而随着废氧化锌的价格的走高上游售货有意愿的恢复.从相关企业了解到由于近年来我国锌精矿品位逐年下降导致冶炼成本不断提高,加上近年来积压的尾矿,废氧化锌等材料今年的使用率也有所增加,企业对于生产成本的敏感性大大增加。因此在今年二季度出现反季节的大幅下跌后,企业惜售情绪也较以往更为强烈。所以尽管产量数据较高,但实际流通到市场的量可能并没有数据公布的那么多。局部的供应紧张是促使锌价急转回升的原因,但我们认为在价格低位时,基于成本敏感性导致的价格回升力度会较为强劲,而随着近期氧化锌的快速走高,企业出货意愿的恢复将继续对国内氧化锌价格形成压制,毕竟从产量数据来看近几个月国内精矿和精锌产量仍然居高不下,因此除非下游消费有实质性增长,否则就基本面而言对国内氧化锌价格不应看得过高。短期内积累的废氧化锌的压力也会有一次释放的过程,整体下半年废氧化锌维持高位振荡的可能性较大。
钠米级氧化锌的生产
2019-02-21 13:56:29
A 概述 纳米材料是指颗粒标准为纳米量级(1~100nm)的超细材料,因为纳米材料具有壳层结构,颗粒的表面占很大的份额,并且是无序的类气状结构,而在颗粒内部则存在有序-无序结构。纳米材料绪构的特性导致了它具有一些原先材料所不具有的四大效应。即: (1)小尺度效应; (2)表面与界面效应; (3)量子尺度效应; (4)微观量子地道效应。 因为纳米材料自身所具有的独特性质,使其在力学、磁性、热力学、光学、催化、生物活性等许多方面表现出许多奇特的物理和化学功用。 B 纳米氧化锌的用处 纳米氧化锌归于纳米级金属氧化物,加压下熔点约1800℃,常压下1720℃提高,呈针状或球状结构,是一种新式高功用精密无机产品。纳米材料的四大效应在纳米氧化锌上相同得到充沛表达,使其在很多范畴表现出巨大的使用远景。 纳米氧化锌的使用首要是微米级或亚微米级氧化锌的代替商场和依据其纳米特性开发的新式商场两大类。有如下首要用处: (1)抗菌添加剂;(2)防晒剂;(3)压电材料;(4)催化剂;(S)橡胶添加剂;(6)气体传感器;(7)荧光物质与陶瓷电容器;(8)图画记载材料;(9)吸波材料;(10)导电材料等等。 C 纳米氧化锌的制备办法 纳米材料的制备在当时材料科学研讨中占有极为重要的方位,新的制备工艺和进程的研讨对纳米材料的微观结构和功用具有重要的影响。纳米氧化锌的制作进程有必要处理一些要害技能问题,首要有:尺度、描摹及其散布的操控;聚会体的操控与涣散;表面的形状、缺点、粗糙度、成分的操控(包含表面润饰和包裹);化学组分和微观结构的均匀性操控;纯度的操控;工艺安稳性、质量可重复性的操控;纳米材料的安稳性及保存、运送技能;环境保护等。 现在,实验室实验制备纳米氧化锌的办法首要分化学法和物理法两大类,如下表所示。纳米氧化锌的首要制备办法及特色办法制备进程特色化学法溶胶凝胶法 先制备出金属化合物,再经溶解、溶胶、凝胶进程而固经,再经低温热处理得到纳米粉体产品颗粒均匀,进程易操控,但需经后处理,产品有必定的聚会水热组成法 高温高压在水溶液或水蒸汽中组成,再经别离和后续处理得到纳米粉体 不需高温烧结,产品直接为晶态,聚会较少,粒度均匀,形状规矩有机液相组成法 选用在有机溶剂中可以安稳存在的金属有机化合物和某些特殊性质的无机物为反响质料,在恰当的条件下组成纳米粉体 纯度高,功用好,可以制备出具有半导体性质的纳米材料化学法直接沉积法 在含有一种或多种粒子的可溶性金属盐溶液参加沉积剂后,在必定的反响条件下构成不溶性的氢氧化物或盐类从溶液中分出,并将溶液华夏有阴离子洗去,热分化后得到纳米粉本 质料简略、价廉,进程易操控,但也需经后处理,产品有部分聚会现象固般配位化学法 以草酸和醋酸盐为质料,在室浊下使用固般配位化学法反响首要制得前驱物,如二水合草酸锌,进而前驱物经热分化制得纳米粉体 无需溶剂,产率高,反响条件易把握其他化学法 如电解法、气溶胶法、化学气相沉积法 能制备质量较高的纳米材料,对设备要求较高,不利于大规模出产物理法气相冷凝法 经过真空蒸发、加热、高频感应等办法使质料气化或构成等离子体,再经气聚会冷、成核、操控晶体长大,制备纳米材料 纯度高,工艺进程无其他杂质污染,反响速度快,结晶安排好,但技能设备要求较高物理破坏法 通入机械破坏、电火花爆破等得到纳米粉体 操作简略,产品纯度低,粒度散布不均匀深度塑性变形法 原材料在准静压效果下发作严峻塑性形变,使材料的尺度细化到纳米量级 材料纯度高,粒度可控,设备要求高其他物理法 物理气相堆积法、低能聚会束堆积法 能出产纳米薄膜材料等,但仪器设备要求高,出产成本较高[next]
跟着纳米材料科学技能的进一步开展,新的制备组成工艺不断地提出得到使用。德国拜耳公司(Bayer Co.)首要向商场供给纳米氧化锌产品,之后又呈现比利时的产品,而现在的首要供货供应商却来自日本和美国。下表给出部分车外有关供应商的产品技能目标。部分国外厂商纳米氧化锌技能目标技能目标Nanophase Tech. Co.Ltd.American Chemet of ZincBayer Co.Silox Co.Ltd.ZnO/%99.00(USP)96.59595Pb/%0.0030.00250.0030.003Cd/%0.0030.0150.0030.003Fe/%0.0040.0060.0040.005As/%0.00020.002----Mn/%--0.0010.0010.001Cu/%--0.0010.0010.001表面积S.A./(m2·g-1)15~352140~8040P.F.外形瘤状 球形瘤状
现在国内现已工业化使用的纳米氧化锌出产办法,首要有均匀沉积法和热解-气化-冷凝法。现仅介绍归于湿法冶金的均匀沉积法如下: 质料:、尿素(沉积剂)等。 机理:粒径小、粒度散布均匀是高品质超细颗粒有必要具有的基本特征之一。为了到达上述意图,在制备粉体进程中,期望晶核的构成及核的成长进程得到很好的操控。一般选用滴加沉积剂直接与反响物反响生成沉积的办法,很难避免沉积剂部分浓度过高而形成溶液中部分过饱和度过大,会使溶液中一起进行均相成核和非均相成核,形成沉积粒度涣散不均匀。在以尿素为均匀沉积剂制备纳米氧化锌的进程中,沉积剂不是直接与反响,而是经过尿素水解,生成的构晶离子OH-,CO2与反响。 尿素水解引起的系列反响为: CO(NH2)2+3H20 ==== CO2↑+2NH3·H20 (1) CO2+H20 ==== CO32-+2H+ (2) NH3·H20 ==== NH4++OH- (3) 因此,由供给的锌离子与碳酸根离子、氢氧根离子和水反响生成碳酸锌沉积的反响为 3Zn2++CO32-+40H-+H20 ==== ZnC03·2Zn(OH)2·H20↓ (4) 式(1)、式(2)、式(3)是慢反响,式(4)是快反响。尿素溶液在加热下缓慢水解是整个反响的操控过程,因此不会形成溶液中反响物浓度的俄然增大,构晶离子均匀散布在溶液的各个部分,与反响物可到达分子水平的混合,因此可以保证整个溶液中均匀地反响生成沉积。 出产工艺均匀沉积出产纳米氧化锌一般工艺流程如下图所示。 选用相似的均匀沉积工艺,由西北大学、化工科技总院及其他厂商以产学研形式建成了年产loot纳米氧化锌出产线,所产纳米氧化锌各项目标均到达国际先进水平。