七水硫酸鋅精制工藝

　　用于電鍍、點解工業的七水硫酸鋅在精致工程中經常出現結塊現象，生產進度經常受此影響，品質也達不到要求?，F在大多數工藝都采用表面活性劑防止結塊，但是表面活性劑對鋅電極可能產生緩蝕作用，而且有些具有較強的抑制析氫的能力。為此，筆者對生產工藝進行了改進，取得了理想的效果。

　　本試驗以水為溶劑，根據硫酸鋅在水中的溶解特性及其結晶要點，對七水硫酸鋅結晶過程中結塊和干燥的工藝進行了改進，運用于提純生產中，得到了細顆粒、均勻、高純度的七水硫酸鋅晶體，產品結塊問題明顯改善，也無需添加任何表面活性劑，降低了生產成本，提高了生產效率。

1實驗部分

⑴  實驗藥品及儀器

藥品：粗七水硫酸鋅晶體、蒸餾水；儀器：分析天枰、燒杯、長頸漏斗、機械攪拌器、量筒、恒溫水浴鍋、干燥箱、布氏漏斗、抽濾瓶、真空抽濾泵。

⑵實驗步驟

①溶解

七水硫酸鋅在80℃時的溶解度約為67.2g。稱取一定量的七水硫酸鋅粗品，在60℃下，制備得到500ml飽和溶液。趁熱過濾，除去雜質，得到飽和濾液。

②濃縮結晶

濾液進行恒溫濃縮結晶。溫度控制住60℃左右，進行少量多次濃縮、結晶處理、直至不再有晶體析出，最后的溶液作為母液循環使用。

③干燥

收集產品，進行干燥處理，首先在風機作用下，溫度在50℃以下，鼓風干燥10min，使晶體表面風干，然后自然冷風干燥，得到顆粒均勻的晶體。產品一次回收率為43.38%，母液進行循環使用。

2 結果與討論

⑴過飽和對硫酸鋅結晶的影響

　　固體無機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切的關系。利用溶劑與被提純物質及雜質的溶解度不同，可以使被提純物質從過飽和溶液中析出。而讓雜質全部或部分仍留在溶液中，從而達到提純的目的。

　　由表1可知，硫酸鋅在水溶液中的溶解度并不是隨著溫度的升高而增加，而是在60℃時，硫酸鋅的溶解度達到最大值。若把固體溶解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻后，由于溶解度降低，溶液達到過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質及雜質的溶解度不同，將被提純物質從飽和溶液中析出，而讓雜質全部或大部分仍留在溶液中，從而達到提純的目的。因此，將溶液放于60℃左右水浴鍋中蒸發濃縮，出現渾濁后，冷卻，析出晶體極少，此時溶液仍處于過飽和狀態。

　　過飽和溶液存在是由于溶質不容易在溶液中形成結晶中心（即晶核）。因為每一晶體都有一定的排列規則，要有結晶中心，才能使原來作無秩序運動看的溶質質點集合起來，并且按照這種晶體所特有的次序排列起來。從總體上來說，過飽和溶液是處于不平衡的狀態，是不穩定的，若受到振動或者加入溶質的晶體，則溶液里過量的溶質就會析出而成為飽和溶液，即轉化為穩定狀態。要使硫酸鋅固體溶質從硫酸鋅溶液中結晶析出，則溶液必須呈過飽和狀態。結晶的速度和晶體顆粒的大小受溶液的純度、溫度及操作條件影響，但在該工藝中主要受溶液的過飽和程度大小影響。過飽和度小，結晶晶體形成的速度慢，得到的晶體顆粒較大；過飽和度增大，結晶速度增快，晶體數量增多。

　　從表2看出，溶液濃縮到過飽和濃度后，加入少量的晶種，使其均勻的分布于溶液中，能使溶液短期內析出大量晶體。所以，加晶種后的結晶，可加快結晶速度。生產中采用晶種析出晶體的方法，減少結晶時間、提高結晶質量。

⑵攪拌速度對晶體防結塊的影響

　　攪拌速度主要影響晶體粒度及溶液混合程度。結晶是一個多相的傳質、傳熱過程（熱效應較?。?，攪拌的目的就是保證結晶過程傳質和傳熱的進行。一般來說，攪拌速度增大，晶體粒度減小。因為攪拌過快，會打碎部分晶體，或與結晶的接觸摩擦力增大，掃落晶體表面的粒子，加速二次成核，消耗了過飽和度，使得晶體不能成長為更大粒度，小粒子容易產生聚集，很容易在聚集體內包藏母液，因此母液中的雜質會部分夾帶到產品中，造成純度下降。而大粒度晶體不容易聚結，純度較高，易于下游過濾，干燥等工序。因此，濃縮、冷卻時均要對溶液進行緩慢攪拌，從而得到較大粒度的晶體。

⑵  縮結晶步驟對晶體防結塊的影響

　　無機鹽結塊機理，目前公認的是晶橋理論和毛細管吸附理論。本試驗防止七水硫酸鋅晶體結塊的機理是：通過濃縮結晶，一旦溶液出現渾濁，即開始對溶液進行冷卻處理，促使溶液過飽和度增大，加快結晶速度，析出更多晶體，然后立刻進行結晶、抽濾操作，從而避免晶橋理論中時間過長而形成團塊的可能。另外，多次的重復操作，能夠防止晶體析出過多，而出現粘結的情況。同時結合自然冷風鼓風處理，可抑制毛細管吸附理論中提出的過飽和溶液滴的形成，故獲得較好的純化效果。   

⑷抽濾過程對晶體晶粒形態的影響

　　濃縮結晶結束后，即可對抽濾出的產品進行干燥處理。由于烘箱的鼓風原理，產品在烘箱中干燥后，極易結塊。因此，干燥方式采用風機鼓風，控溫在50℃以下，干燥10min時間先使晶體表面風干，減少晶體間的粘連，然后，再進行自然冷風風干，由此得到七水硫酸鋅顆粒，不結塊。

3結論

　　從實驗結果看出，根據硫酸鋅溶液的過飽和狀態，采用加入少量晶種、多次結晶、自然冷風鼓風干燥的方法得到的七水硫酸鋅，顆粒均勻，不結塊，適宜于特定的工業生產中，且由于不要添加任何表面活性劑，達到了降低生產成本、提高產品質量的目的。只要控制溶解、濃縮、結晶的溫度，就能得到更大收率、更高質量的產品。