講座氧化鋅生產方法

鋅冶煉知識講座之四氧化鋅生產方法目錄1、氧化鋅的物理化學特性2、氧化鋅的應用3、氧化鋅的生產4、直接法氧化鋅5、間接法氧化鋅6、精餾法氧化鋅7、濕法氧化鋅8、特種氧化鋅9、納米氧化鋅10、氧化鋅生產的發(fā)展方向和趨勢11、其他一、氧化鋅的物理化學特性

氧化鋅（俗稱：鋅白、顏料白、中華白或鋅花）是一種重要的化工原料。

白色六角晶體或粉未，無毒、無臭，俗稱鋅白。其結晶形態(tài)有無定形、球狀和針狀。無定形的密度是5.42～5.782克/立方厘米，球狀和針狀的密度是5.5克/立方厘米.它是兩性氧化物，溶于酸、堿和氯化銨溶液中，不溶于水和乙醇。

在空氣中能吸收二氧化碳和水。加熱至1800℃升華，在高溫時呈黃色，冷后恢復白色，因它帶有堿性，因而可與油類調制成涂料，著色力和

遮蓋力較大。

在1250～1400度范圍內有熔結現象，1200度時有微量升華，1300度升華加快。

一般氧化鋅的粒徑在0.15～0.7微米，特別是在接近0.4微米的時候氧化鋅的遮蓋力最好；折射率一般為1.95～2.1152、氧化鋅的應用氧化鋅是一種重要的化工原料，廣泛應用于多個行業(yè)。

在橡膠工業(yè)中，氧化鋅在橡膠硫化過程中，與有機促進劑，硬脂酸等起反應時生成硬脂酸鋅，能增強硫化橡膠的物理性能，也用作天然橡膠、合成橡膠及膠乳的硫化活性劑和補強劑以及著色劑。

在涂料工業(yè)中，在白色顏料中(二氧化鈦、硫化鋅、鉛白等)，鋅白吸收紫外線的能力最強，同其它白色顏料比較，遮蓋力雖低，但著色力很高，約為鉛白的二倍。針狀鋅白的遮蓋力比一般產品要好，用于涂料不易粉化，涂膜表面很少有細裂現象，若和其它白色顏料混用，則可提高耐候性。氧化鋅可用于油墨、漆布的著色。

日用：陶瓷行業(yè)制釉、塑料行業(yè)作為紫外線穩(wěn)定劑、印染工業(yè)中氧化鋅用作印花防染劑，在火柴中用于中和牛皮膠的酸性增加膠粘效果。醫(yī)藥工業(yè)：用作橡皮膏原料，以及乳膠手套等。

鋅品制造：顏料鋅鉻黃和醋酸鋅、碳酸鋅、氯化鋅等的制造?；ば袠I(yè)：生產合成甲醇時作催化劑、合成氨脫硫劑

飼料工業(yè)：作為酶的一種主要金屬成分，對許多生物生長起催化作用，影響新陳代謝，被當作除了氮以外的第二重要養(yǎng)分。

電子工業(yè)：是壓敏電阻的主要原料，也是制造電子結構元件的磁性材料---鐵氧體的主要構成物。

玻璃工業(yè)：增加透明度、光亮度和抗張力變形，減少熱膨脹系數。。

其他：化妝品、焰火、光學、照相、復印、電池、硝銨炸藥、香煙濾嘴、煙霧彈等都大量使用氧化鋅產品?橡膠輪胎54%化工制品原料16%陶瓷14%涂料6%農業(yè)7%其他8%3、氧化鋅的生產

普通氧化鋅包括直接法、間接法、蒸餾法、濕法氧化鋅（氨法、堿法）、納米法氧化鋅等。

古代長期作為煉銅的副產品產物，木炭還原用于生產黃銅、青銅、膏藥等。

18世紀中，德國化學家發(fā)現用燃燒金屬鋅得到氧化鋅；1781年法國開始試驗室生產氧化鋅，直到1840年開始工業(yè)化生產，代替鉛白作為白色顏料，由于其無毒、不變色、有較好的遮蓋力而廣泛應用。

1850年，美國新澤西鋅業(yè)公司改進了焙燒爐，在爐蓖上放煤，再覆蓋鋅礦和煤的混合物，冶煉還原，爐口處得到氧化鋅（直接法、美國法），經過不斷改進，在中國沿用至今。4。直接法氧化鋅

直接法也稱“韋氏爐”法，因首先出現在美國，又稱“美國法”。直接法生產氧化鋅，優(yōu)點是成本較低，熱效率高。含鋅的原料在1000-1200℃下，被含碳物質(主要是煤)還原。鋅原料的含鋅質量分數在60%-70%、燃燒氣中含有的鋅蒸氣和

CO，可導入氧化設備，使氧化反應進行完全，再經過熱交換器，冷卻后進入布袋分離器，以收集成品。直接法生產的氧化鋅為針狀結構，是工業(yè)等級氧化鋅。直接法氧化鋅因含有未能完全分離的雜質，白度也較差，無脫出雜質的能力，所以對原料要求很高，適合的原料越來越少。3-1直接法氧化鋅生產：鋅焙砂、煤的質量ZnPbCdCuFeSAsSbSiO2一級砂660.060.0150.1670.250.020.035二級砂590.120.0300.200.400.035三級砂590.150.400.250.550.40?名稱成份及含量（%）固C≥灰份≤揮發(fā)物≤S≤無煙粉煤702091無煙塊煤7515913-2直接法氧化鋅生產主要技術指標序號指標名稱單位數量備注—鋅白爐1床能力t/m2.d22鋅揮發(fā)率%923爐內溫度℃950-12504鋅金屬直收率%86~885鋅金屬回收率%90~946渣含鋅%5/8二氧化鋅單耗1鋅金屬t/t0.88/0.922塊煤t/t0.63底煤t/t0.94電Kwh/t100~1405水t/t183-3直接法氧化鋅生產主要廠家序號生產廠家生產能力爐數1湖南水口山二廠、四廠1400072柳州鋅品有限公司28000143柳州有色冶煉股份有限公司1200064泗頂鉛鋅礦

（柳州斯柳公司）1000055廣西人民機械廠600036廣西環(huán)江縣都川冶煉公司600037蘭州化工原料廠

（蘭州黃河）600038河南洛陽藍天化工廠600039貴港格雷夢化工冶煉有限公司12000610甘肅成縣藍天實業(yè)總公司6000311湖南金大乘化輕集團14000712天津新鋅化工廠60003序號生產廠家生產能力爐數13柳州富鑫化工公司6000314柳州振賢化工公司8000415柳州立銀公司6000316衡陽市湖東化工廠5000317有色桃林鉛鋅礦鋅品廠（湖南）5000318廣西武宣新興冶化公司6000319高邑縣力達化工有限公司8000420河北省高邑永昌鋅業(yè)有限公司8000421廣西河池吉朗6000322河南洛陽金島化工有限公司4000223無錫市澤輝化工有限公司10000524江都市匯源鋅品有限公司6000325桂林恭城龍星60003直接法氧化鋅的改進

1。機械進團礦，減少工人勞動強度，減少加料時間，利于節(jié)約能源。

2。高溫煙氣的余熱回收，增加余熱鍋爐，可得2噸/小時的蒸汽，用于其他地方。

3。改進生產工藝參數，提高產量、產品質量等級率和鋅回收率。

4。適應目前市場優(yōu)質原料越來越少的局面，開發(fā)合適的原料進行生產。5。尋找合適的煤種使用，減低生產成本。5、間接法氧化鋅間接法也叫法國法，是將金屬鋅裝入耐火坩堝（黏土或石墨），以煤氣或重油燃燒加熱到1200℃以上，用熱空氣氧化，生成的氧化鋅經冷卻管冷

卻后，用旋風分離器、布袋收塵器捕集。用該法生產氧化鋅，由于鋅錠的純度較高，因而產品質

量好，可生產出高等級的氧化鋅，通常氧化鋅產

品主含量達99.7%(優(yōu)等品率97%)。

該法生產熱效率低、能耗大、成本偏高，且受鋅錠價格影響很大。國內間接法生產廠家序號生產廠家生產能力爐數1貴港格雷蒙化工冶煉有限公司1400082上海京華化工廠150007（3大連氧化鋅有限公司2000084揚州鋅品股份有限公司400025安慶造漆廠500036安慶市鑫泰化工有限責任公司650047山東省鄒平縣苑城福利化工廠300028蘭州黃河鋅品有限責任公司100006（黃河牌）9河北高邑縣永昌鋅業(yè)有限公司8000510江蘇天力鋅業(yè)有限公司16000811海寧市天隆織物整理有限公司5000312滄州杰威化工有限公司30002序號生產廠家生產能力爐數13柳州永承鋅品公司4000214無錫市澤輝化工有限公司6000315江都市匯源鋅品有限公司2000216高郵市中韻鋅業(yè)有限公司5000317江都市根林鋅業(yè)有限公司4000318上海躍江實業(yè)有限公司4000219石家莊市鑫源鋅業(yè)化工廠3500220石家莊奧泰鋅業(yè)有限公司3600221揚州盛豐鋅業(yè)有限公司2500222欒城縣振興冶煉廠200026、精餾法氧化鋅生產原理：生產原料為粗鋅，利用鋅與其中雜質的沸點和熔點的不同，在密閉隔絕空氣的碳化硅塔盤里，利用煤氣燃燒間接加熱方式，在

1100度溫度條件下采用多次蒸發(fā)、冷凝的過程，使鋅與鉛、鎘、鐵、銅等雜質元素分離，得到較為純潔的鋅蒸汽，冷凝即得99.995%的零號鋅，導入氧化爐，與空氣接觸，發(fā)生放熱氧化反應，得到高溫的氧化鋅粉，經過不銹鋼管道自然冷卻，裝包即得高級品（優(yōu)級品）

99.7~99.9%的氧化鋅產品。原料：一般為5#粗鋅，成分為：鋅＞98.7%、鉛＜1.5%、鎘＜0.5%、鐵＜0.05%、銅＜0.005%、雜質總和＜1.3%主要設備：熔化爐、加聊器、鉛塔、鉛冷凝器、下延部、精煉爐、鎘塔、鎘冷凝器、氧化爐、不銹鋼冷卻管道、風機中間產物：鋅浮渣、硬鋅、粗鉛、爐頂粉等產量等級：含氧化鋅99.7~99.9%的高級品主要消耗：以每噸氧化鋅計算：耗鋅0.815噸、耗煤0.55噸、電力70度主要產能：遼寧葫蘆島鋅廠10000噸/年、廣東韶關冶煉廠10000噸/年、水口山四廠5000噸/年、柳州鋅品股份公司8000噸/年、貴陽化工原料廠5000噸/年、生產特點：產量大、氧化鋅質量好、工藝流程長、需要消耗大量昂貴的碳化硅塔盤材料、一般為前段生產工藝有電爐煉鋅、豎罐煉鋅、鼓風爐粗鋅等得到粗鋅的企業(yè)所采用。7、濕法氧化鋅

濕法氧化鋅出現于1925年，由英國專利公布了德國I·G·Farbenindustrie公司的生產，將硝酸鋅溶液噴在熱氣流加熱的沸石上，制備了活性氧化鋅。

二戰(zhàn)前后，德國將活性氧化鋅用于軍品的橡膠中。隨后日本、蘇聯也開始研究試制活性氧化鋅。

我國于六七十年代開始研究該工藝，1958年天津第三橡膠廠試制成活性氧化鋅，1965年天津曙光化工廠進行了活性氧化鋅的試制。1969

年上海京華化工廠和冶金部長沙有色金屬設計院在上海京華化工廠進行了活性氧化鋅的中試。隨后化工部天津化工研究院在吉林染料廠進行了中試生產。

改革開放前國內生產活性氧化鋅的工廠由于投產快，生產經驗不足，產品質量差，一般產量在300～1000t/a，八十年代中期以來，為追求氧化鋅的高品位和低成本，濕法氧化鋅的工藝研究進入了十分活躍的時期，技術上有了重大突破，開發(fā)出不同的生產工藝如硫酸法、碳銨法、硫銨法、氯銨法等。濕法氧化鋅的生產廠家

近年來，我國有十幾個廠采用該工藝生產活性氧化鋅，且產品產量逐年上升，1999年生產活性氧化鋅約4萬噸，約占我國氧化鋅總產量的20%。采用濕法生產活性氧化鋅的工廠有：蘭州黃河鋅品公司、上海京華化工廠、洛陽蘭天化工廠、吉化公司染料廠、無錫大眾化工有限公司、天津新鋅化工廠等，目前年產量約為10萬噸左右。

1993年由化工部技術督局提出，化工部天津化工研究院歸口，制定和頒布了HG/T2572～1994工業(yè)活性氧化鋅標準。濕法氧化鋅的生產方法

氨法也稱氨配合法或氨浸法，其采用一定碳化度的氨水與次氧化鋅反應生成鋅氨絡合物進入溶液與雜質分離，再經凈化分解、干燥焙燒得到氧化鋅。

酸法是采用硫酸浸取次氧化鋅或含鋅原料，生成硫酸鋅進入溶液，與雜質分離，再經凈化分解、干燥焙燒得到氧化鋅。酸法生產氧化鋅是傳統工藝。根據碳化使用的原料不同分為純堿法和碳銨法，二者產生的母液洗水也不一樣，使用純堿碳化得到硫酸鈉母液，使用碳銨碳化得到硫酸銨母液。由于母液和大量洗水進行處理所用成本較高，目前大多直接排放，造成嚴重環(huán)境污染，這也是酸法生產氧化鋅的瓶頸。但酸法生產氧化鋅活性較高，幾乎不用采取特別措施。氨法生產氧化鋅的特點

氨法生產氧化鋅由于采用分解沉淀工藝，幾乎不產生廢水污染，這也是近年來新上濕法氧化鋅裝置多采用氨法的原因。但氨法生產裝置設計上要做好蒸氨尾氣回收工作，達標排放。氨法氧化鋅的技術難點在蒸氨工藝及氨回收工藝的控制，其直接影響產品的活性（BET比表面積）、堆積密度、顆粒大小等物理指標。氨法生產氧化鋅首先由天津化工研究院在國內工業(yè)化成功。化工行業(yè)標準《工業(yè)活性氧化鋅》進行了修訂，已經批準執(zhí)行。8、特種氧化鋅1。橡膠專用氧化鋅:是多功能橡膠配合劑，主要用于天然膠、合成膠及膠乳的硫化活性劑兼補強劑，白色膠料的著色劑，添充劑，氯丁膠的硫化劑及增加導熱性能的配合劑，尤其是制造透明及與食品接觸的橡膠制品不可缺少的無機活性劑。分高級（98~99.7%)、普通(90~98%)、雜件專用(80~90%).

2.陶瓷專用氧化鋅是一種重要的陶瓷化工熔劑原料，特別在建筑陶瓷墻地磚釉料與低溫瓷釉料用量較多。在藝術陶瓷釉料中也廣泛使用。在陶瓷業(yè)中，氧化鋅被普遍用于磚瓦釉，及粗陶的半透明釉和工藝餐器皿的透明粗釉或熟釉。分高級陶瓷、玻陶專用；主要控制鐵：

0.01-0.05%，總硫（SO42-）

0.02-0.05%。

3。涂料專用氧化鋅：具有良好的顏料性能，因而被廣泛應用于涂料工業(yè)，特別是防銹漆和底漆，配方中氧化鋅用量有時可高達30%，主要是95~98%粉。特種氧化鋅生產（二）4。醫(yī)藥原料專用氧化鋅的藥品具有較強的收斂及抗菌作用。能與油脂中的游離脂肪酸生成油酸鋅及脂酸鋅，對皮膚起保護作用；也通過毛囊吸收到細胞內，促進核酸和核蛋白的合成，參與細胞的能量代謝，起到促進組織修復的作用。臨床適用于惡急性皮炎、濕疹等。氧化鋅含量99~100.5%（以

ZnO干品計），鐵≤200

ppm、鉛≤50

ppm、砷

≤5

ppm、鎘≤10

ppm。5。飼料添加劑專用氧化鋅用于飼料中微量元素鋅的添加劑。特點是：氧化鋅與其他鋅源相比，單位鋅的成本明顯低，利

于較低飼料添加劑成本；氧化鋅為干性粉狀鋅源，在飼料中穩(wěn)定性好，不含水，不結塊，不變性，便于飼料加工和長期貯存。對飼料中維生

素影響小。氧化鋅做鋅源，比其他鋅源更易被動物吸收，補鋅效果好，一般品位為99~99.9%，鉛、鎘、砷≤10

ppm。特種氧化鋅生產（三）

6。石油添加劑專用氧化鋅廣泛用于發(fā)動機、內燃機油及液壓油等多種潤滑油中，以減輕染料氣體對發(fā)動機部分的高溫磨損、腐蝕作用。一般氧化鋅含量97~99.5%,鉛0.1-0.2%、氯化物0.01%、硫酸鹽

0.2%。7.熒光屏專用氧化鋅：一般氧化鋅含量99.5%,篩分值(通過

44μm的孔)≤0.3%、鉛≤10PPm、氯化物和鐵≤10PPm、鈣和鎘≤10PPm、錫≤2PPm、鎳錳鈷銅≤1PPm、砷≤0.5PPm、水溶物0.2%。8。電子專用氧化鋅:制造電子結構元件的磁性材料—鐵氧體，電視機，收音機，電氣通訊裝置及變阻器等均采用這類磁性材料氧化鋅避雷器具有保護特性好，通流能力大，耐污能力強，結構簡單，可靠性高等特點，能對輸變電設備提供最佳保護。一般氧化鋅含量99.7%,鉀≤10PPm、鈉≤10PPm、鐵≤20PPm、鎘≤50PPm、銅≤2PPm、鉛≤0.037%9、納米氧化鋅

納米氧化鋅是一種新型高功能精細無機材料，其粒徑介于1—100

nm之間，又稱超氧化鋅．

由于顆粒尺寸的細微化，使得納米氧化鋅產生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏

觀量子隧道效應等，因而使得納米氧化鋅在磁、光電、敏

感等方面具有一些特殊的性能，主要用來制造氣體傳感器、熒光體、紫外線屏蔽材料、變阻器、記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。納米氧

化鋅廣泛應用于橡膠、日用化工、涂料、電子等工業(yè)領域

的重要的功能材料，有望在抗菌、凈化空氣、污水處理中

發(fā)揮巨大作用。

由于納米氧化鋅重要的應用價值和奇異特性，使得納米氧化鋅的制備已成為近年來納米材料制備領域的研究熱點之一。

隨著對納米粉體性能研究的深入，制備納米氧化鋅粉體材料的方法也出現了很多。

以物料狀態(tài)來分可歸納為固相法、液相法和氣相法3類，液相法有直接沉淀法、均勻沉淀法、溶膠—凝膠法、微乳液法和水熱法等。

氣相法有激光加熱法、氣相反應合成法、超聲噴霧高溫分解法和化學氣相氧化法等。

固相法不易保證成分準確均勻，而且機械球磨混合不可能獲得粒度分布均勻的粉料，還帶來研磨介質的污染問題。

氣相法成本較高，難以實現大規(guī)模生產。液相法是通過液相合成粉料，由于組分分散在液相中，各組分的含量可精確控制，并可實現分子／

原子水平上的均勻混合，通過工藝條件的精確控制，可使生成的粉料

晶粒尺寸小、粒度分布窄。

直接沉淀法是液相法中最簡單可行的一種，也是目前國內外制備納米氧化鋅的主要方法。其實質是在鋅的可溶性鹽溶液(如ZnSO4、ZnC12、Zn(NO3)3等)中加入一種沉淀劑(如Na2CO3、NH3﹒H2O、

(NH4)2C2O4等)，首先制成另一種不溶于水的鋅鹽或鋅的堿式鹽、氫氧化鋅等，然后再通過加熱分解的方式制得納米氧化鋅粉體。納米氧化鋅的指標項

目指標優(yōu)等品一等品合格品氧化鋅（ZnO）含量，％≥93—9693—9693—96水分≤0.70.70.7灼燒失量，％1—41—41—4鹽酸不溶物含量，％≤0.020.050.08氧化鉛含量（以Pb計），％≤0.010.050.08氧化錳含量(以Mn計)≤0.0010.0030.006氧化銅含量（以Cu計）,%≤0.0010.0030.003細度(45μm試驗篩篩余物),%≤0.10.40.8比表面積 m2

/g≥453535堆積密度

g/ml≤0.350.400.50平均粒徑,nm≤5070100納米氧化鋅的主要生產方法：?1.

固相反應法2.氣相法?????直接沉淀法均勻沉淀法噴霧熱解法溶膠—凝膠法（S-G法）水熱法微乳液法9.醇鹽水解法10、氧化鋅生產的發(fā)展方向和趨勢1相關產業(yè)高速發(fā)展帶來的機遇：橡膠輪胎行業(yè)是使用氧化鋅數量最多的行業(yè)，目前仍占到氧化鋅總量的60%左右。包括直接法氧化鋅、間接法氧化鋅、濕法氧化鋅。到2010年，子午線輪胎基本上能保持每年20%的增長。國際一流的輪胎企業(yè)紛紛在中國建廠。像米其林、普利斯通、倍耐力、固特異等世界一流的跨國公司，已基本完成在國內的布局。高檔輪胎所需的氧化鋅，給國內氧化鋅生產企業(yè)提供了廣闊的市場發(fā)展空間。因此國內間接法氧化鋅、活性氧化鋅和含量99%上的直接法氧化鋅前景較好。

國內發(fā)展比較快的磁性材料行業(yè)，在過去5年間年增長率為28%。磁性材料作為一種新型材料，有著廣泛的應用范圍，而且市場前景比較好。特別是鋅錳鐵氧體要占軟磁產量的60%以上，其氧化鋅用量比較大。國內磁體材料企業(yè)，基本上是民營企業(yè)占主導地位。而磁性材料高端產品基本上被國外企業(yè)壟斷，中國磁材行業(yè)的產值還不到日本的一家大企業(yè)的產值，如日川，日立，ＴＤＫ等。隨著我國磁性材料行業(yè)的科研投入和高端產品的不斷開發(fā)，對高純度、高質量的氧化鋅需求會進一步擴大，國內氧化鋅企業(yè)在生產規(guī)模，產品質量，技術水平的提高上要再上臺階。2國家政策導向：根據“十一五”規(guī)劃的國家產業(yè)政策導向，我國高速公路、鐵路、新農村建設、電力電網等基礎設施仍要加快建設，與之相關配套產業(yè)的行業(yè)對氧化鋅的需求呈穩(wěn)定增長趨勢。我國的能源工業(yè)、石油化學工業(yè)、化肥等行業(yè)所需的催化劑、脫硫劑等產品，新材料、新能源、新科技中相關的一些新興行業(yè)都要用到氧化鋅，使得氧化鋅的應用領域不斷拓展。納米氧化鋅、活性氧化鋅等功能氧化鋅，在壓敏電阻、壓敏陶瓷、磁性材料、光電等行業(yè)的應用也有廣闊的前景。

近兩年盡管氧化鋅的總量增加不少，但新材料行業(yè)使用氧化鋅的增幅遠大于傳統行業(yè)。作為氧化鋅行業(yè)的發(fā)展，應

該瞄準新材料行業(yè)，高科技行業(yè)，以適應我國科技的發(fā)展。在一些使用氧化鋅的高科技行業(yè)、新材料行業(yè)，國內能夠

生產高品質氧化鋅系列產品的廠家不多，能被國外強勢企

業(yè)選中的更少，應抓住機遇，發(fā)展功能氧化鋅。轉變當前

低品位、產品單一、同質化惡性競爭的趨向。3來自資源的挑戰(zhàn)：氧化鋅行業(yè)是一個消耗資源性的行業(yè)。直接法氧化鋅消耗優(yōu)質量鋅礦資源，間接法氧化鋅消耗鋅錠資源，濕

法