氯化锌ZnCl2制备条件实验浅探

刘玉兰

摘 要：氯化锌的用途广泛，它可应用于焊接金属时清除金属表面上的氧化物，以及有机化学中常用它作为去水剂和催化剂等， 市场需求也很大，值得研究和开发。该文从云南实际情况与经济效益的角度，对氯化锌生产的工艺流程进行了实验验证。

关键词：氯化锌 工艺流程 实验

中图分类号：0645.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0070-02

氯化锌用途十分广泛，需求量也很大，如，它可应用于焊接金属时清除金属表面上的氧化物（ZnCl2+H2O=H[ZnCl2（OH）]，

FeO+2H[ZnCl2（OH）]=Fe[ZnCl2（OH）]2+H2O）以及有机化学中常用它作为去水剂和催化剂等。云南省锌矿资源藏量大，得天独厚，是藏量最大的少数省份之一，但由于云南现尚无氯化锌产品的生产厂家，年需数千吨的氯化锌产品均需要靠进口。鉴于上述原因，我们应积极利用本地资源，研制氯化锌的生产以填补氯化锌产品的需求空白，对发展该省氯化锌产品的生产，满足工业生产的需要都具有极其重要的意义。

云南不仅有可开采的锌矿，还有各种品位的氧化锌产品。这就为氯化锌生产的原料提供了保障和选择余地。此外，昆明还拥有大量的盐酸，且就地可得，这就为开发氯化锌创造了十分有利的条件。

该实验从经济效益的角度出发，对所拟定的工艺流程进行了实验验证。探索到了较适宜的条件和合格的产品，用该工艺生产的氯化锌产品可达国标GB-1625-79一级产品的标准，现将对该实验的有关工艺流程及有关事项简要归纳总结如下。

1 工艺流程

工艺流程如图1所示。

向耐盐酸和氯化锌腐蚀并有搅拌器的容器内加入工业盐酸，在搅动下缓慢加入含ZnO的原料粉。此时原料与HCl反应生成氯化锌：

ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O

并放出大量的热而使反应溶液温度升高。

原料中的其他氧化物也随之溶解而生成相应的氯化物。酸可溶和水可溶的杂质也一并进入溶夜。

该实验的原料采用氧化锌厂的附产物：含70%～80%ZnO的沉降粉为原料。它价格低，且比锌矿的渣量小。其中含有杂质铁、铝、镉等重金属。将随矿源而异，也含有硫酸鹽和亚硫酸盐等，系锌矿中硫化物所引入，也含煤灰泥土或可溶性硅酸盐等。杂质必须除去才能提高产品的纯度，这就为酸浸后带来了后续的除杂工序。

作原料的盐酸采用工业盐酸，尝试较高而铁含量较少的为宜，以降低除杂成本。

盐酸与ZnO原料粉的配料比，按各自的分析含量，以反应式的理论比例进行配料。

ZnO与HCl的反应属中和反应，本应很快，但随反应的进行使HCl浓度越来越低，且是固-液接触，因此，仍需一定的反应（溶液）时间和搅拌，以促进反应。

中和反应放出的热量是很有利的，它不仅可加快反应，也可促进胶体（如硅酸）和悬浊物的沉降，有利于固（渣）液的沉降分离。

在操作上控制酸浸液pH=3为止，停止搅拌，让其不溶残渣沉降，然后用虹吸法吸出上边清液进入下一工序除杂。残渣排入贮渣池，到一定量后用石灰处理中和后废弃。

由于ZnCl2溶液对碳钢、不锈钢都有腐蚀性；对植物纤维沙布、尼龙纤维、涤纶纤维、聚乙烯纤维等沙布，都有溶解腐蚀作用，故酸浸液中的固液分离，还是采用沉降分离为好，以减少杂质的引入。

2 一次除杂

该工序除杂是指除上一工序所得的氯化锌溶液中的杂质Fe2+和SO42-、SO32-、Mn2+等。Fe2+是借氧化剂将其氧化成Fe3+，进而水解生成难溶的Fe（OH）3而沉降分离。SO32-也被氧化成SO42-，然后加入BaCl2溶液生成难溶的BaSO2而沉降分离。杂质中的Mn2+也被氧化成MnO2而沉降分离。

该实验采用KMnO4作为氧化剂，用时KMnO4本身又是氧化终点指示剂。

氧化温度控制在50 ℃为宜，pH=3，在搅拌下由试液（沉降分离出来的酸浸液）缓缓加入氧化剂溶液（浓度为3 g/L），特别是近终点褪色慢时要慢加，直到淡粉红色能保持10 min即不再加入，发生的反应如下：

MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+

溶液中剩余的SO32-也被氧化成SO42-。

然后，也在搅拌下趁热缓慢、少量加入BaCl2稀溶液（50gBaCl2/L），以使SO42-生成BaSO4难溶沉淀而除去。

至此，溶液中生成有Fe（OH）3、MnO2、BaSO4、PbSO4等难溶沉淀物，如，沉降慢可提高试液温度至70 ℃～80 ℃以促进沉降和水解。然后虹吸分离出上层清液进入下一步第二除杂工序。

3 二次除杂

向上述工序澄清分离出的试液中加入锌粉，以还原除去Pb2+、Cd2+等重金属杂质。

Cd2++Zn=Zn2++Cd↓

Pb2++Zn=Zn2++Pb↓

锌粉（120目）以少量多次加入，搅拌，保持60 ℃～70 ℃，不断取试液做锌片试验。直到锌片表面无明显黑色为合格，然后沉降分离，试液应澄清透明无色。

4 蒸发浓缩

向上一工序所得的无色透明试液，加入盐酸（无色稀酸），调节pH，使pH=3，以防止ZnCl2水解使Zn2Cl2超标。然后转入瓷蒸发器中，在电炉上加热浓缩，溶液的温度将一直上升（无恒沸点）。

在190 ℃～280 ℃时，溶液中有固体析出而变稠（ZnCl2·H2O）。在220 ℃～250 ℃冷却固化时，其中含9%～12%的水分（ZnCl2·H2O）。在310 ℃～340 ℃冷却固化时，可得含水量为1.2%（ZnCl2·H2O）的产品。如要制造无水氯化锌，则要在干燥的HCl气氛中加热脱水。无水氯化锌是白色、易潮解的固体，它的溶解度很大，吸水性很强，有机化学中常用它作为去水剂和催化剂。

5 产品与包装

产品有40%～49%氯化锌溶液与固体产品两种，全靠控制蒸发温度而得。包装采用镀锌铁桶或白铁桶包装，内衬聚乙烯塑料袋。ZnCl2·H2O有毒，能腐蚀皮肤，万一触及应立即用水冲洗。

6 结语

前面已述，氯化锌的用途广泛，市场需求也很大，且又有原料，是值得研究和开发的。但生产氯化锌产品是一个技术性强、控制严格的工艺。同时设备要求耐腐蚀、耐高温，但只要能达到这两方面要求，就可以生产出一级产品或电池用产品的。前述工艺流程和条件是可靠的，但原料的来源并非一成不变。故其杂质将随原料而异。如，在原料中含水溶性的碱金属或碱土金属的盐类较多，则产品达不到标准。工艺就将作相应的调整，为此，在工艺流程酸浸之前需加一道洗涤工序，以除去Na+、K+、Mg2+等可溶性物质，可获得优质产品。

参考文献

[1] 芦苇仪，卢爱军.无污染的氯化锌生产工艺[J].化学世界，2006，47（2）：125-126.