氧化锌(Zinc oxide),化学式为ZnO,是一种无机化合物,也是锌的氧化物。常温下为白色粉末状固体。以下是关于氧化锌的详细介绍:
一、物理性质
外观:白色粉末。
熔点:1975℃。
沸点:2360℃(也有资料提及为2373℃,但通常认为2360℃更为准确)。
密度:5.606g/cm³(25℃)。
溶解性:氧化锌不溶于水和乙醇,但可溶于酸、氢氧化钠水溶液和氯化铵。
其他性质:折射率在2.008到2.029之间,存在三种晶体结构:六边纤锌矿结构(最常见)、立方闪锌矿结构以及较为罕见的氯化钠式八面体结构
二、化学性质
酸碱性:氧化锌是一种两性氧化物,可以与酸或碱反应生成盐和水。
氧化还原性:氧化锌具有一定的氧化性,可以被还原为金属锌。
稳定性:氧化锌在常温下稳定,但在高温下会分解。
与硫化氢的反应:氧化锌与硫化氢反应生成硫化锌和水,这一性质常用于工业生产中除去混合气体中的硫化氢。
与脂肪酸的反应:氧化锌在脂肪酸中可发生缓慢的反应,生成相应的羧酸盐
三、生产方法
直接法
原料与过程:直接法以锌精矿为原料,经高温氧化焙烧脱除铅、镉、硫等杂质后,加入煤作还原剂并压制成团,再在炉内高温还原,使挥发出的锌蒸气与空气中的氧气反应生成氧化锌。
产品特点:直接法生产的氧化锌含量一般在90%-95%之间,产品质量受所用工艺、锌精矿质量和煤的质量影响。
间接法
原料与过程:间接法将锌渣或锌锭置于耐高温坩埚内加热至600~700℃熔融后,在907℃(通常在1000℃左右)的高温下转换成锌蒸气,随后导入热空气进行氧化,生产的氧化锌经过冷却、旋风分离后,用布袋捕集细粒子,得到氧化锌。
产品特点:间接法生产的氧化锌纯度较高,一般为99.5%-99.7%,且产品质量与使用的锌渣和锌锭原料重金属含量密切相关。
湿法
酸法:以硫酸锌或氯化锌为原料,经去除杂质后加入碳酸钠溶液生成碱式碳酸锌沉淀,经过漂洗、过滤和干燥后焙烧得到氧化锌。该方法制得的氧化锌具有较大的比表面积,称为活性氧化锌。
氨法:以次氧化锌为原料,加入氨水在一定温度下浸取一小时,加入一定比例的碳铵反应两小时,加入硫化钠除杂后加入金属锌粉置换,将置换出的金属及混合盐经过滤全部除掉,最后经过蒸发焙烧得到氧化锌
四、产品种类
间接法氧化锌
定义与特性:间接法氧化锌是以金属锌锭为原料,通过坩埚炉冶炼生产的氧化锌。其生产较为简单,进入壁垒低。
应用:广泛应用于橡胶领域,是氧化锌产品最大的应用领域,约占氧化锌下游消费的50%-60%。
直接法氧化锌
定义与特性:直接法氧化锌是以锌矿石为原料,通过高温空气氧化而成。其生产过程涉及还原锌矿石和氧化锌蒸气等步骤。
应用:与间接法氧化锌类似,也广泛应用于橡胶、陶瓷等行业。但近年来,由于房地产行业的不景气,陶瓷行业出现萎缩,导致直接法氧化锌在该领域的应用受到一定影响。
活性(湿法)氧化锌
定义与特性:活性氧化锌,又名湿法氧化锌,是通过湿法冶炼工艺生产的氧化锌。在生产过程中需要在浸出剂中进行中性浸出和酸性浸出等过程,最后形成氧化锌,并排除生产废水。其产品在比表面积、颗粒度、活性等方面与间接法和直接法氧化锌有所不同。
应用:由于其独特的生产工艺和性能特点,活性氧化锌逐渐被应用于轮胎行业等新领域。同时,它也可以应用于陶瓷行业等传统领域
五、应用领域
氧化锌因其独特的物理和化学性质,在多个领域都有广泛的应用,包括塑料、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
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