碳铵含量的测量方法及控制碳铵用量的氧化锌生产工艺

摘要

本发明涉及碳铵含量的测量方法及控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，本发明通过测定待测溶液中碳铵与稀硫酸反应生产二氧化碳的体积来计算待测溶液中碳铵的含量，实现了快速测定待测溶液的碳铵含量，与现有技术相比，本发明测定待测溶液的碳铵含量无需加热操作和滴定操作，大大降低了操作的难度，本发明通过碳铵含量的测量方法来实现控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，使通过次氧化锌生产氧化锌的生产工艺中使用的碳铵用量尽可能减少，从而减少氨气的产生，避免造成环保事故及安全事故。

说明书

技术领域

本发明涉及石化化工类精细化学品生产技术领域，更具体地说，它涉及碳铵含量的测量方法及控制碳铵用量的氧化锌生产工艺。

背景技术

次氧化锌是冶锌工业废渣中主要富钢废渣之一，其主要成分是氧化锌(ZnO)，其中氧化锌的含量为45％-65％，且含有其他杂质，次氧化锌中的“次”是指氧化锌的含量较低，品位低。次氧化锌含有锌、铟、砷、锑、锡、银、铅、镉、铋等金属，其中锌具有很高的回收价值，特别是在日前钢资源较为紧缺的形势下，开展对冶锌工业废渣次氧化锌综合回收利用研究，不仅是对二次资源的充分利用，而且有利于环境保护，具有显著的经济价值和社会效益。目前对次氧化锌中锌的回收可采用浸出法，碳铵与氨水的混合溶液作为浸出溶剂，次氧化锌中的锌以锌铵络合物的形式被浸出，其反应方程式是ZnO+3NH

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供碳铵含量的测量方法及控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，通过快速测量碳铵含量，实现快速将碳铵含量的测试结果反馈至氧化锌的生产工艺中，并由此调整氧化锌生产工艺中的碳铵投入量，使碳铵的用量在不影响生产的情况下尽可能减少，避免出现环保事故和安全事故。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

碳铵含量的测量方法，其步骤如下，

向锥形瓶中加入稀硫酸10ml，向锥形瓶内的小容器加入1ml的待测溶液，此时小容器内的待测溶液未与锥形瓶内的稀硫酸接触；

气体体积定量仪器内加入纯净水，锥形瓶的开口与气体体积定量仪器的进液口连通，待气体体积定量仪器内液位静止不动，读取此时气体体积定量仪器内的液位高度为V

摇摆锥形瓶使锥形瓶内的稀硫酸与待测溶液充分混合反应，反应产生的气体全部进入气体体积定量仪器内，由于气体体积定量仪器的气体压强增大，使气体体积定量仪器内的部分纯净水被排出，待气体体积定量仪器内液位静止不动，读取此时气体体积定量仪器内的液位高度为V

计算产生气体的体积为V

硫酸与碳铵的反应方程式是H

在其中一个实施例中，稀硫酸的浓度是10％。

在其中一个实施例中，计算待测溶液内的碳酸含量的方法，步骤如下，

向锥形瓶中加入浓度为10％的稀硫酸10ml，向锥形瓶内的小容器加入1ml的已知含量的碳铵标准溶液，此时小容器内的待测溶液未与锥形瓶内的稀硫酸接触；

气体体积定量仪器加入纯净水，锥形瓶的开口与气体体积定量仪器的进液口连通，待气体体积定量仪器内液位静止不动，读取此时气体体积定量仪器内的液位高度为V

摇摆锥形瓶使锥形瓶内的稀硫酸与待测溶液充分混合反应，反应产生的气体全部进入气体体积定量仪器内，由于气体体积定量仪器内的气体压强增大，使气体体积定量仪器内的部分纯净水被排出，待气体体积定量仪器内液位静止不动，读取此时气体体积定量仪器内的液位高度为V

计算产生气体的体积为V

重复测定不同含量的1ml碳铵标准溶液与10ml浓度为10％的稀硫酸反应产生的气体体积，将测得的气体体积分别与对应的碳铵标准溶液的含量相匹配，制得碳铵标准溶液的含量与反应生产的气体体积的关系表；

根据待测溶液与10ml浓度为10％的稀硫酸反应产生的气体体积V

在其中一个实施例中，所述气体体积定量仪器包括底部连通的酸式滴定管和移液管，所述酸式滴定管的进液口与锥形瓶的开口连通，所述移液管的进液口保持与空气连通；

保持酸式滴定管的活塞开启，向酸式滴定管内加入纯净水，使酸式滴定管内的液面与移液管的液面相平，然后将酸式滴定管的进液口与锥形瓶的开口连通，稀硫酸与待测溶液或碳铵标准溶液混合前读取酸式滴定管内液面高度，稀硫酸与待测溶液或碳铵标准溶液混合后再读取酸式滴定管内液面高度。

在其中一个实施例中，所述小容器为塑料容器，由于需要摇晃锥形瓶，使锥形瓶内的稀硫酸与小容器中的液体混合，因此小容器采用塑料容器。

控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，使用上述的碳铵含量的测量方法，其步骤如下，

S1、以氨水和碳铵的混合溶液作为浸出溶剂，将次氧化锌加入浸出溶剂中，次氧化锌中的锌元素以锌铵络合物形式被浸出，过滤，得到滤渣和浸出液；

S2、通过碳铵含量的测量方法测量浸出液中的碳铵含量，如果浸出液中的碳铵含量较高，将S1中的浸出液作为浸出溶剂，加入新的次氧化锌进行浸出，过滤，得到滤渣和新的浸出液，滤渣返回S1继续浸出，新的浸出液进入下一步骤，同时调整S1中的碳铵投入量；如果浸出液中的碳铵含量符合要求，则进入下一步骤；

S3、向浸出液中加入高锰酸钾，高锰酸钾与浸出液中的Fe

S4、向第一滤液进入锌粉，将第一滤液中的铜元素、镉元素和铅元素转化为沉淀物析出，过滤除去滤渣，得到第二滤液；

S5、向第二滤液加入硫化铵，使第二滤液中残余的杂质金属离子生成难溶的硫化金属盐沉淀析出，过滤除去滤渣，得到第三滤液；

S6、将第三滤液送入蒸氨罐蒸氨，使锌氨络合物受热分解为碱式碳酸锌、氨气和二氧化碳，过滤后，得到碱式碳酸锌滤饼，将碱式碳酸锌滤饼送入动态干燥煅烧一体炉煅烧活化即可得到氧化锌产品。

在其中一个实施例中，步骤S1中，次氧化锌在浸出溶剂中的浸出分为一次浸出和二次浸出，一次浸出和二次浸出后均通过厢式压滤机进行压滤，一次浸出压滤后的固体进行二次浸出，一次浸出压滤后的液体作为浸出液进行下一步骤，在二次浸出过程中加入新鲜的浸出溶剂，二次浸出压滤后的固体为第一滤渣，对第一滤渣进行下一步骤，二次浸出压滤后的液体返回一次浸出中作为一次浸出的浸出溶剂。

在其中一个实施例中，步骤S1中，一次浸出时按总摩尔比NH

在其中一个实施例中，通过碳铵含量的测量方法分别测定一次浸出的浸出液和二次浸出的浸出液中碳铵的含量，根据测得浸出液中碳铵的含量来调整碳铵的投入量。

在其中一个实施例中，步骤S6中，采用“双切线直接打入蒸汽”工艺；即设两条方向相反且相互平行地分布于蒸氨罐筒体两侧的蒸汽管道，并均与蒸氨罐筒体成切线方向伸入罐内，让两道高压蒸汽流沿着筒壁带动液体或以顺时针或以逆时针一边高速地旋转一边进行充分混合反应。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过测定待测溶液中碳铵与稀硫酸反应生产二氧化碳的体积来计算待测溶液中碳铵的含量，实现了快速测定待测溶液的碳铵含量，与现有技术相比，本发明测定待测溶液的碳铵含量无需加热操作和滴定操作，大大降低了操作的难度，本发明通过碳铵含量的测量方法来实现控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，使通过次氧化锌生产氧化锌的生产工艺中使用的碳铵用量尽可能减少，从而减少氨气的产生，避免造成环保事故及安全事故。

附图说明

图1是本发明的气体体积定量仪器与锥形瓶的连接示意图。

图中：1-锥形瓶，2-小容器，3-酸式滴定管，4-移液管，5-铁架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

如图1所示，气体体积定量仪器包括底部通过胶管连通的酸式滴定管3和移液管4，酸式滴定管3和移液管4均安装在铁架5上，酸式滴定管3的进液口与锥形瓶1的开口连通，从锥形瓶1内产生的气体全部进入酸式滴定管3内，且酸式滴定管3保持密闭状态，移液管4的进液口保持与空气连通。

气体体积定量仪器的使用方法如下，

保持酸式滴定管3的活塞开启，向酸式滴定管3内加入纯净水，使酸式滴定管3内的液面与移液管4的液面相平，然后将酸式滴定管3的进液口与锥形瓶1的开口连通，当锥形瓶1内产生气体时，锥形瓶1和酸式滴定管3的空气部分的气压增大，使酸式滴定管3内的液面下降，同时移液管4内的液面上升，酸式滴定管3内的液面变化或移液管4内的液面变化为气体的体积。

使用上述的气体体积定量仪器进行碳铵含量的测量，其步骤如下。

向锥形瓶1中加入浓度为10％的稀硫酸10ml，向锥形瓶1内的小容器2加入1ml的已知含量的碳铵标准溶液，此时小容器2内的待测溶液未与锥形瓶1内的稀硫酸接触；

气体体积定量仪器加入纯净水，锥形瓶1的开口与酸式滴定管3的进液口连通，待酸式滴定管3内液位静止不动，读取此时酸式滴定管3内的液位高度为V

摇摆锥形瓶1使锥形瓶1内的稀硫酸与待测溶液充分混合反应，注意防止气体从锥形瓶1中漏出，反应产生的气体全部进入酸式滴定管3内，由于酸式滴定管3内的气体压强增大，使酸式滴定管3内的部分纯净水被排出至移液管4内，待酸式滴定管3内液位再次静止不动，读取此时酸式滴定管3内的液位高度为V

计算产生气体的体积为V

重复测定不同含量的1ml碳铵标准溶液与10ml浓度为10％的稀硫酸反应产生的气体体积，将测得的气体体积分别与对应的碳铵标准溶液的含量相匹配，制得碳铵标准溶液的含量与反应生产的气体体积的关系表；

然后测定待测溶液的碳铵含量，向锥形瓶1中加入浓度为10％的稀硫酸10ml，向锥形瓶1内的小容器2加入1ml的待测溶液，此时小容器2内的待测溶液未与锥形瓶1内的稀硫酸接触，所述小容器2为塑料容器，由于需要摇晃锥形瓶1，使锥形瓶1内的稀硫酸与小容器2中的液体混合，因此小容器2采用塑料容器；

气体体积定量仪器内加入纯净水，锥形瓶1的开口与酸式滴定管3的进液口连通，待酸式滴定管3内液位静止不动，读取此时酸式滴定管3内的液位高度为V

摇摆锥形瓶1使锥形瓶1内的稀硫酸与待测溶液充分混合反应，反应产生的气体全部进入酸式滴定管3内，由于酸式滴定管3的气体压强增大，使酸式滴定管3内的部分纯净水被排出，待酸式滴定管3内液位再次静止不动，读取此时气体体积定量仪器内的液位高度为V

计算产生气体的体积为V

控制碳铵用量的氧化锌生产工艺，使用上述的碳铵含量的测量方法，其步骤如下，

S1、以氨水和碳铵的混合溶液作为浸出溶剂，将次氧化锌加入浸出溶剂中，次氧化锌中的锌元素以锌铵络合物形式被浸出，过滤，得到滤渣和浸出液；

S2、通过碳铵含量的测量方法测量浸出液中的碳铵含量，如果浸出液中的碳铵含量较高，将S1中的浸出液作为浸出溶剂，加入新的次氧化锌进行浸出，过滤，得到滤渣和新的浸出液，滤渣返回S1继续浸出，新的浸出液进入下一步骤，同时调整S1中的碳铵投入量；如果浸出液中的碳铵含量符合要求，则进入下一步骤；

S3、向浸出液中加入高锰酸钾，高锰酸钾与浸出液中的Fe

S4、向第一滤液进入锌粉，将第一滤液中的铜元素、镉元素和铅元素转化为沉淀物析出，过滤除去滤渣，得到第二滤液；

S5、向第二滤液加入硫化铵，使第二滤液中残余的杂质金属离子生成难溶的硫化金属盐沉淀析出，过滤除去滤渣，得到第三滤液；

S6、将第三滤液送入蒸氨罐蒸氨，使锌氨络合物受热分解为碱式碳酸锌、氨气和二氧化碳，过滤后，得到碱式碳酸锌滤饼，将碱式碳酸锌滤饼送入动态干燥煅烧一体炉煅烧活化即可得到氧化锌产品。

在本实施例中，步骤S1中，次氧化锌在浸出溶剂中的浸出分为一次浸出和二次浸出，一次浸出和二次浸出后均通过厢式压滤机进行压滤，一次浸出压滤后的固体进行二次浸出，一次浸出压滤后的液体作为浸出液进行下一步骤，在二次浸出过程中加入新鲜的浸出溶剂，二次浸出压滤后的固体为第一滤渣，对第一滤渣进行下一步骤，二次浸出压滤后的液体返回一次浸出中作为一次浸出的浸出溶剂。

在本实施例中，步骤S1中，一次浸出时按总摩尔比NH

在本实施例中，通过碳铵含量的测量方法分别测定一次浸出的浸出液和二次浸出的浸出液中碳铵的含量，根据测得浸出液中碳铵的含量来调整碳铵的投入量。

在本实施例中，步骤S6中，采用“双切线直接打入蒸汽”工艺；即设两条方向相反且相互平行地分布于蒸氨罐筒体两侧的蒸汽管道，并均与蒸氨罐筒体成切线方向伸入罐内，让两道高压蒸汽流沿着筒壁带动液体或以顺时针或以逆时针一边高速地旋转一边进行充分混合反应。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。