亞硫酸鋅的熔煉工藝需要根據(jù)具體用途選擇合適的方法。工業(yè)上常用還原熔煉法,將亞硫酸鋅與碳質(zhì)還原劑(焦炭或煤粉)按比例混合后投入電爐,在1000-1200℃高溫下進(jìn)行還原反應(yīng)。需要特別控制爐內(nèi)保持弱還原性氣氛,避免鋅蒸氣被過度氧化。這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生鋅蒸氣(沸點(diǎn)907℃)和二氧化硫氣體,需通過冷凝系統(tǒng)回收金屬鋅。
實(shí)際操作中要重點(diǎn)關(guān)注溫度曲線的設(shè)定,特別是升溫階段要保持平穩(wěn)。典型工藝參數(shù)包括:還原時(shí)間2-4小時(shí)、料層厚度30-50cm、配碳比1.2-1.5(理論量的120-150%)。熔煉后的殘?jiān)饕形捶磻?yīng)的氧化鋅和少量金屬雜質(zhì),可通過濕法冶金進(jìn)一步處理。值得注意的是,由于亞硫酸鋅在高溫下容易分解(分解溫度約580℃),建議采用分段加熱的方式避免物料突然分解造成噴濺。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小型熔煉,可以使用管式爐配合石墨坩堝進(jìn)行操作。關(guān)鍵是要配置完善的氣體收集系統(tǒng),使用耐硫腐蝕的316L不銹鋼管道。實(shí)驗(yàn)參數(shù)通常設(shè)定為:升溫速率5-10℃/min、恒溫時(shí)間60-90分鐘、氬氣保護(hù)流量0.5-1L/min。這種方法雖然產(chǎn)量有限,但有利于觀察反應(yīng)過程和收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
在環(huán)保方面必須配備尾氣處理裝置,特別是要處理產(chǎn)生的二氧化硫。常見的處理方式包括堿液吸收(使用NaOH溶液)或催化氧化法制備硫酸。現(xiàn)代工廠多采用雙堿法脫硫工藝,脫硫效率可達(dá)95%以上。熔煉車間還要注意鋅蒸氣的密封收集,安裝布袋除塵器(過濾精度0.1μm)防止鋅粉逸散。