从副产锌泥制备饲料级氧化锌

田伟军

(湖南化工职业技术学院，湖南株洲 412004)

从副产锌泥制备饲料级氧化锌

田伟军

(湖南化工职业技术学院，湖南株洲 412004)

研究了以次硫酸氢钠甲醛副产锌泥为原料，经化浆、净化、过滤、洗涤、干燥、煅烧制备饲料级氧化锌的工艺过程，重点考察了制备工艺中除杂条件以及煅烧温度和煅烧时间对产品质量的影响。结果表明:采用去离子水化浆，采用质量分数为27.5%的过氧化氢水溶液氧化除去少量次硫酸氢钠甲醛，以锌粉置换出重金属，再用硫化钠作沉降剂除去剩余的微量的重金属，控制煅烧温度为900℃、煅烧时间为4 h，可制备出纯度达到99.5%的饲料级氧化锌产品。经检测，制备的氧化锌符合HG/T 2792—1996《饲料添加剂氧化锌》一等品标准。

锌泥;净化;煅烧;饲料级氧化锌

饲料级氧化锌无味、无毒、质细腻、微量元素锌含量高，是一种重要的饲料添加剂。与饲料级硫酸锌等含锌饲料添加剂相比，其生物学利用率高、单位锌的成本明显低，利于降低饲料添加剂成本［1］。研究表明，来自饲料氧化锌的锌(2 000～3 000 mg/kg)对仔猪具有促生长和抗菌作用，增加到一定的合理量可替代抗生素的作用［2－4］。饲料氧化锌作为饲料微量元素锌的良好添加剂及部分抗生素的替代品，必将有一个好的市场前景。笔者以湖南中成化工有限公司次硫酸氢钠甲醛副产物氧化锌泥为原料，经化浆、净化、过滤、洗涤、干燥、煅烧等工序，制备了符合HG/T 2792—1996《饲料添加剂 氧化锌》(一等品)的饲料级氧化锌。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

原料:氧化锌泥、双氧水(H2O2质量分数为27.5%)、硫化钠(Na2S)、去离子水。锌泥化学组成:w(ZnO)=80%，w［Zn(OH)2］=15%，含有少量Zn，w(Pb)=0.005%，w(As)=0.001%，w(Cd)= 0.005%，含有少量NaHSO2·HCHO·2H2O。

仪器:1 000 mL烧杯、磁力搅拌器、真空抽滤装置、烘箱、马弗炉等。

1.2 工艺流程及实验原理

1)锌泥化浆 向1 000 mL烧杯中加入5 00 mL去离子水，称取100 g氧化锌泥加入烧杯中，启动磁力搅拌器常温搅拌30 min，使锌泥悬浮于水中，备用。

2)氧化除杂 采用双氧水(H2O2质量分数为27.5%)作为氧化剂，能有效除去锌泥中残余的次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)和单质锌，同时又避免引入新的杂质。氧化除杂反应如下:依据锌泥中单质锌和次硫酸氢钠甲醛的含量可计算出双氧水的理论消耗量。

3)除微量重金属 在次硫酸氢钠甲醛的生产过程中，Pb、Cd等重金属杂质以可溶性盐的形式存在于副产锌泥中，在锌泥化浆并经双氧水氧化后，向悬浮液中加入锌粉可置换出Pb、Cd等重金属，再加入硫化钠可除去剩余的微量的重金属。

4)过滤与洗涤 将净化除杂的氧化锌悬浊液进行真空抽滤(剩余的沉降在底层的少量沉积物含有重金属杂质，可用于加工重金属盐或氧化物)，所得滤渣放在烧杯中采用500 mL去离子水洗涤，再送真空抽滤系统过滤，滤液可部分回收用于锌泥化浆。

5)干燥与煅烧 将过滤所得滤饼放在烘箱内在105～110℃干燥2 h，然后转入马弗炉中在900℃煅烧4 h，冷却后研磨即得到饲料级氧化锌。

2 结果与讨论

2.1 净化条件分析

实验采用双氧水氧化除去次硫酸氢钠甲醛，同时将单质锌转化为Zn(OH)2。在做双氧水用量实验时，分别选择了理论用量的1倍、2倍、3倍进行对比分析，结果发现控制双氧水用量为理论用量的2倍可有效除去杂质。因此，实验确定除杂用双氧水的用量为理论用量的2倍。

饲料级氧化锌对重金属含量(Pb、Cd、Cu等)的控制相当严格，原料液的净化在很大程度上影响最终产品质量。实验采用锌粉置换重金属和以硫化碱为沉淀剂沉淀出剩余的微量的重金属效果较好。为避免在除杂过程中带入大量新的杂质，硫化钠的加入量过量20%即可，并且须静置沉降24 h。

2.2 干燥、煅烧条件分析及产品质量测定

干燥及煅烧条件对饲料级氧化锌产品质量的影响很大［5－7］。实验中分别选择不同的煅烧温度和煅烧时间进行对比实验，结果见图1和图2。由图1可知:500℃煅烧所得氧化锌纯度较低，约为91.2%，主要原因为氢氧化锌未彻底分解;随着温度的升高氧化锌纯度呈明显上升趋势，900℃时氧化锌纯度达到99.5%;继续升高温度氧化锌纯度上升幅度不大。因此，实验确定煅烧温度为900℃。由图2可以看出，煅烧时间对氧化锌纯度的影响较大。煅烧时间为2 h时氧化锌纯度为93.5%，物料没有完全烧透;煅烧时间为4 h时氧化锌纯度达到99.6%;继续延长煅烧时间氧化锌纯度上升幅度不大，而且可能导致产品过烧出现流动性下降现象。因此，实验确定煅烧时间为4 h。

图1 煅烧温度对氧化锌纯度的影响

图2 煅烧时间对氧化锌纯度的影响

在实验确定的最佳条件下制备的氧化锌产品质量分析数据与HG/T 2792—1996《饲料添加剂 氧化锌》(一等品)比较，结果见表1。

表1 实验制备的饲料级氧化锌产品分析结果与部颁标准(一等品)对比 %

2.3 三废治理

实验过程中产生的废渣主要是除杂过程中产生的重金属和重金属硫化物，重金属及重金属硫化物可回收用于制备重金属无机盐。净化除杂后的过滤母液加烧碱中和至pH在7左右可达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》，达标排放。滤饼洗涤水可部分回收用于锌泥化浆，另一部分因不含其他杂质，调节pH到7左右可达标排放。

3 生产实践

湖南中成化工有限公司应用上述工艺建成了一套3 000 t/a的饲料级氧化锌生产装置，生产工艺流程图如图3所示，所需主要设备见表2。

图3 3 000 t/a饲料级氧化锌生产工艺流程图

表2 3 000 t/a饲料级氧化锌生产装置主要设备

4 结论

以次硫酸氢钠甲醛副产物锌泥为原料，经化浆、净化、洗涤、过滤、干燥、煅烧制备饲料级氧化锌，所得产品质量达到HG/T 2792—1996《饲料添加剂 氧化锌》一等品指标。目前，应用该工艺已成功建成了一套3 000 t/a的饲料级氧化锌生产装置。

［1］胥传来，陆永祥，王希东，等.从廉价副产品中开发饲料级氧化锌的研究［J］.中国粮油学报，1997，12(1):56－62.

［2］方热军.廿一世纪我国饲料添加剂工业展望［J］.兽药与饲料添加剂，1999，6(4):1－3.

［3］刘学剑.高锌在断奶仔猪生产中的应用［J］.江西饲料，1997 (2):4－5.

［4］黄进文.饲料氧化锌的生产实践［C］//中国重有色金属工业发展战略研讨会暨重冶学委会第四届学术年会论文集.北京:中国有色金属学会，2003:138－140.

［5］Ball P，Darwin.Science at the atomic scale［J］.Nature，1992，355 (6363):761－766.

［6］Kubo.Electronic properties of metallic fine particles I［J］.Journal of the Physical Society of Japan，1992，17(6):975－980.

［7］Tsuzuki T，Mc Cormick P G.ZnO nanoparticals synthesized by methanol－chemical processing［J］.Scripta Materialia，2001，44(8):1731－1734.

Preparation of feed grade zinc oxide from by－product zinc oxide mud

Tian Weijun
(Hunan Chemical Engineering Technology College，Zhuzhou412004，China)

Technology process for preparation of feed grade zinc oxide with by－product zinc oxide mud from formaldehyde sulphoxylate production was studied.Process includes pulping，purifying，filtering，washing，drying，and calcining.Influences of purifying conditions，calcining temperature，and time on product quality were emphatically investigated.Results showed the best process conditions were as follows:adopting deionized water to make pulp，using H2O2solution with mass fraction of 27.5%to remove tiny formaldehyde sulphoxylate，employing zinc powder to replace heavy metals，then taking sodium sulfide as precipitator to eliminate the remained trace heavy metals，and controlling the calcining temperature at 900℃and calcining time for 4 h.Under those conditions the purity of the obtained feed grade zinc oxide reached 99.5%and its quality has met the first grade requirement in Standard of HG/T 2792—1996.

zinc oxide mud;purifying;calcining;feed grade zinc oxide

TQ132.41

A

1006－4990(2011)06－0047－03

2011－01－15

田伟军(1971— )，男，化学工程硕士，副教授，高级工程师，现从事无机精细化工工艺教学和科研工作。

联系方式：twj96680@163.com