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从氧化锌矿中制备纳米氧化锌新工艺研究

作　者: 许多丰
导　师: 彭金辉；何国才
学　校: 昆明理工大学
专　业: 冶金工程
关键词: 微波超声波氧化锌矿净化纳米氧化锌新工艺
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本课题研究了从氧化锌矿中制备纳米氧化锌的新工艺,系统地完成了从氧化锌矿制备纳米氧化锌的全流程试验研究,并进行了微波脱水和煅烧纳米氧化锌的半工业化试验。本论文的主要研究结果如下: 1、系统地进行了氧化锌矿的浸出试验研究,并讨论了影响氧化锌矿浸出率的各种因素。试验确定了氧化锌矿浸出的最佳条件:液固比5:1、搅拌速度200r/min、粒度-120+160目、酸浸时间4.0h和硫酸浓度25%:在此条件下,锌的浸出率大于92.0%。 2、全面地完成了联合法除铁的试验研究,并分析讨论了影响除铁效果的各种因素,确定了联合法除铁的条件:反应时间1.5小时、反应温度90-92℃、pH值5.2～5.4、过氧化氢达到理论值的1.8倍、过氧化氢的加入时间45min。在此条件下得到的除铁效果较好。同时确定了加锌粉除铜、镉等杂质的条件为:反应温度70-80℃、pH5.2～5.4、反应时间1～1.5h、加入锌粉的量为理论值的2.8倍。 3、引入超声波辐射制备纳米氧化锌前驱体碱式碳酸锌的新技术,研究了超声波辐射制备前驱体的机理,分析并讨论了影响前驱体质量的各种因素,确定了最佳的前驱体制备条件为:硫酸锌浓度1.8～2.0mol/L、碳酸氢铵的浓度1.4～1.6mol/L和超声波辐射23～28min。 4、采用微波加热煅烧前驱体制备纳米氧化锌的新技术,研究了微波辐射加热煅烧前驱体制备纳米氧化锌的机理,分析并讨论了影响纳米氧化锌质量的各种因素,确定了最佳的煅烧时间为8～15min。 5、采用日本岛津产EPMA-1600型电子探针对产物纳米氧化锌的微观结构、粒度和形态进行表征。结果表明:纳米氧化锌的形貌为球形,且分散均匀、粒度均匀,其平均粒径为110nm、比表面积为58.723m~2/g,锌的直收率大于91%。 6、最后,完成了微波加热脱水及煅烧制备纳米氧化锌的半工业化试验。总之,本课题开发了一种节能、高效、高综合利用、环境友好的新型超细粉体制备技术,该研究方法在科学上具有创新性,在实践上具有重要的应用研究价值,特别是对于我国丰富的锌资源来说,该研究方法对开发附加值高的锌品具有重要的研究意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章概述  9-23
  1.1 课题研究的背景、科学依据以及意义  9
  1.2 纳米氧化锌的用途  9-11
  1.3 国内外纳米氧化锌的制备方法及研究进展  11-20
    1.3.1 固相反应法  12-13
    1.3.2 气相法  13
    1.3.3 直接沉淀法  13-15
    1.3.4 均匀沉淀法  15-16
    1.3.5 喷雾热解法  16-17
    1.3.6 溶胶—凝胶法(S-G法)  17
    1.3.7 水热法  17-19
    1.3.8 微乳液法  19-20
    1.3.9 醇盐水解法  20
  1.4 纳米氧化锌的国内生产情况及市场分析  20-21
  1.5 本课题拟研究的内容、方法及分析方法  21-22
    1.5.1 本课题拟研究的内容和方法  21
    1.5.2 试验分析方法  21-22
  1.6 本章小结  22-23
第二章微波及超声波理论简要概述  23-37
  2.1 微波应用简介  23-24
  2.2 微波加热的原理  24-26
  2.3 微波加热的特点  26-28
  2.4 微波加热系统  28-29
  2.5 超声波简介  29
  2.6 超声波空化原理  29-35
    2.6.1 空化的基本概念及空化产生的几种效应  29-30
    2.6.2 超声波空化理论要点  30-34
    2.6.3 超声波与媒质作用的机理  34-35
  2.7 本试验所用的超声波装置介绍  35
  2.8 本章小结  35-37
第三章氧化锌矿浸出及浸出液的净化试验  37-53
  3.1 浸出简介  37
  3.2 浸出原料分析  37
  3.3 浸出机理及方法  37-40
    3.3.1 浸出机理  37-39
    3.3.2 浸出方法及装置  39-40
  3.4 浸出结果与讨论  40-45
    3.4.1 影响因素的分析  40
    3.4.2 硫酸浓度对浸出结果的影响  40-41
    3.4.3 液固比对浸出率的影响  41-42
    3.4.4 浸出温度对浸出率的影响  42-43
    3.4.5 粒度对浸出率的影响  43
    3.4.6 搅拌速度(强度)对浸出率的影响  43-44
    3.4.7 酸浸时间对浸出率的影响  44-45
  3.5 浸出液的净化试验  45
  3.6 硫酸锌浸出液除铁试验  45-51
    3.6.1 现行的硫酸锌溶液除铁方法  45-47
    3.6.2 本试验的除铁方法  47-51
  3.7 除铜、镉等杂质  51-52
  3.8 本章小结  52-53
第四章超声波微波联合法制备纳米氧化锌试验  53-65
  4.1 沉淀剂选择  53
  4.2 前驱体的制备原理  53-54
  4.3 前驱体的制备方法及装置  54-55
  4.4 超声波辐射制备前驱体的试验结果与讨论  55-58
    4.4.1 硫酸锌和碳酸氢铵溶液浓度对产物的影响  55
    4.4.2 碳酸氢铵溶液加入方式和速度对产物的影响  55-56
    4.4.3 超声波辐射对前驱体粒径的影响  56
    4.4.4 超声波辐射对前驱体分散性的影响  56-58
    4.4.5 陈化时间对前驱体的影响  58
  4.5 微波辐射加热煅烧制备纳米氧化锌的原理  58-59
  4.6 微波辐射煅烧装置及产物检测方法  59
  4.7 微波辐射加热煅烧试验结果及讨论  59-63
    4.7.1 微波辐射与传统加热煅烧的比较  59-61
    4.7.2 微波辐射时间对产物的影响  61-62
    4.7.3 微波辐射功率对产物的影响  62-63
  4.8 产物表征  63
  4.9 本章小结  63-65
第五章微波脱水和煅烧半工业化试验  65-71
  5.1 微波脱水半工业化试验  65-67
  5.2 微波加热煅烧半工业试验  67-69
  5.3 本章小结  69-71
第六章结论  71-73
参考文献  73-79
致谢  79-81
附录  81

从氧化锌矿中制备纳米氧化锌新工艺研究

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