CA2686448A1 - Procede de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue - Google Patents
Procede de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue Download PDFInfo
- Publication number
- CA2686448A1 CA2686448A1 CA002686448A CA2686448A CA2686448A1 CA 2686448 A1 CA2686448 A1 CA 2686448A1 CA 002686448 A CA002686448 A CA 002686448A CA 2686448 A CA2686448 A CA 2686448A CA 2686448 A1 CA2686448 A1 CA 2686448A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- zinc oxide
- zinc
- process according
- particles
- pulp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 131
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 9
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 9
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 claims description 7
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000011667 zinc carbonate Substances 0.000 claims description 5
- 235000004416 zinc carbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 3
- 239000011325 microbead Substances 0.000 claims description 3
- UOURRHZRLGCVDA-UHFFFAOYSA-D pentazinc;dicarbonate;hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O UOURRHZRLGCVDA-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 48
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 2
- -1 possibly basic Chemical compound 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-L dithionite(2-) Chemical compound [O-]S(=O)S([O-])=O GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- PENRVBJTRIYHOA-UHFFFAOYSA-L zinc dithionite Chemical compound [Zn+2].[O-]S(=O)S([O-])=O PENRVBJTRIYHOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000009529 zinc sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
- C22B19/34—Obtaining zinc oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G9/00—Compounds of zinc
- C01G9/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/04—Compounds of zinc
- C09C1/043—Zinc oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
Procédé de production de poudre d'oxyde de zinc hydrometallurgique aux ca ractéristiques équivalente à celui issu d'un procédé français, comprenant un e formation d'une pulpe aqueuse à partir d'un oxyde de zinc de départ présen tant des particules de structure nodulaire, un broyage par voie humide de ce tte pulpe aqueuse, une séparation dans cette pulpe broyée entre une phase li quide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc, et un séchage de ladite phase solide, couplé à une désagglomération mécanique des particules en cou rs de séchage, avec obtention d'une poudre sèche d'oxyde de zinc à particule s de structure nodulaire présentant une distribution granulométrique où les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,02 et 20 .mu.m.
Description
"Procédé de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue"
La présente invention est relative à un procédé de production de poudre d'oxyde de zinc.
L'oxyde de zinc est un produit de consommation utilisé
fréquemment dans les industries de la céramique, du caoutchouc industriel et des pneus, dans les domaines chimiques et pharmaceutiques et dans la réalisation de compléments alimentaires.
Le procédé le plus fréquemment utilisé pour produire de l'oxyde de zinc est le procédé dit français ou indirect au cours duquel l'oxyde est produit à partir de zinc métallique, par évaporation de celui-ci en creuset ou en colonne à distiller, puis par oxydation des fumées. En fonction de la pureté du zinc de départ, on peut obtenir un oxyde de zinc plus ou moins pur, sous forme de particules fines ayant une structure nodulaire et une taille moyenne (d50) comprise entre 0,5 et 5 pm. Ces particules développent une surface spécifique, calculée selon la méthode BET, relativement basse, de l'ordre de 3 à 10 m2/g.
On peut aussi produire de l'oxyde de zinc par le procédé dit américain ou direct . Ce procédé produit aussi l'oxyde à partir d'une volatilisation de zinc, suivie d'une oxydation des fumées.
Toutefois, ce procédé permet de traiter des matières premières autres que du zinc métallique préalablement raffiné, et cela par adjonction d'un composé réducteur dans l'alimentation du four utilisé. Les oxydes obtenus ont une taille de particule et une surface spécifique sensiblement semblables à celles obtenues par le procédé français .
La présente invention est relative à un procédé de production de poudre d'oxyde de zinc.
L'oxyde de zinc est un produit de consommation utilisé
fréquemment dans les industries de la céramique, du caoutchouc industriel et des pneus, dans les domaines chimiques et pharmaceutiques et dans la réalisation de compléments alimentaires.
Le procédé le plus fréquemment utilisé pour produire de l'oxyde de zinc est le procédé dit français ou indirect au cours duquel l'oxyde est produit à partir de zinc métallique, par évaporation de celui-ci en creuset ou en colonne à distiller, puis par oxydation des fumées. En fonction de la pureté du zinc de départ, on peut obtenir un oxyde de zinc plus ou moins pur, sous forme de particules fines ayant une structure nodulaire et une taille moyenne (d50) comprise entre 0,5 et 5 pm. Ces particules développent une surface spécifique, calculée selon la méthode BET, relativement basse, de l'ordre de 3 à 10 m2/g.
On peut aussi produire de l'oxyde de zinc par le procédé dit américain ou direct . Ce procédé produit aussi l'oxyde à partir d'une volatilisation de zinc, suivie d'une oxydation des fumées.
Toutefois, ce procédé permet de traiter des matières premières autres que du zinc métallique préalablement raffiné, et cela par adjonction d'un composé réducteur dans l'alimentation du four utilisé. Les oxydes obtenus ont une taille de particule et une surface spécifique sensiblement semblables à celles obtenues par le procédé français .
-2-Ces particules ont toutefois une structure aciculaire qui les rend impropres à une utilisation dans plusieurs domaines, en particulier dans l'industrie des pneus et des caoutchoucs. La pureté chimique de la poudre obtenue est également peu élevée, étant donné la diversité de la nature des matières premières traitées.
On connaît enfin les procédés hydrométallurgiques (voir par exemple W. J. Wendt, Ammonia, Ammonium Carbonate Leaching of Low Grade Zinc Ores, in Engineering and Mining Journal, 1953, Vol.
154, p.84-90 ; WO-98/36102, US 2,147,379). Ces procédés consistent à
sécher et/ou calciner un hydroxyde de zinc ou carbonate de zinc obtenu par précipitation de solutions de sels de zinc (chlorure, sulfate, hydrosulfite, complexes ammoniaqués, etc.). Ces procédés sont généralement employés pour valoriser des sous-produits de l'industrie chimique ou pour traiter du minerai de zinc. En fonction de différents paramètres, les oxydes de zinc produits de cette manière ont des propriétés relativement différentes, et souvent ils sont commercialisés comme concentrés de zinc. Les surfaces spécifiques sont très variables, de 3 à 80 m2/g, avec des tailles moyennes de particule difficilement gérables et pouvant aller jusqu'à plus de 100 pm. Malgré toutes les étapes de purification conçues jusqu'à présent, les oxydes de zinc produits ont des teneurs en chlorures et en sulfates indésirables.
L'application de ces matières n'est donc possible que de manière sporadique ou dans certains secteurs niches.
La présente invention a pour but de traiter de grandes quantités d'oxyde de zinc de départ issu d'un traitement hydrométallurgique tel que mentionné ci-dessus sans modifier la structure cristalline nodulaire de celui-ci et de manière à atteindre des tailles de particule reproductibles et susceptibles d'être applicables dans des applications de l'industrie du caoutchouc et des pneus. En outre, il
On connaît enfin les procédés hydrométallurgiques (voir par exemple W. J. Wendt, Ammonia, Ammonium Carbonate Leaching of Low Grade Zinc Ores, in Engineering and Mining Journal, 1953, Vol.
154, p.84-90 ; WO-98/36102, US 2,147,379). Ces procédés consistent à
sécher et/ou calciner un hydroxyde de zinc ou carbonate de zinc obtenu par précipitation de solutions de sels de zinc (chlorure, sulfate, hydrosulfite, complexes ammoniaqués, etc.). Ces procédés sont généralement employés pour valoriser des sous-produits de l'industrie chimique ou pour traiter du minerai de zinc. En fonction de différents paramètres, les oxydes de zinc produits de cette manière ont des propriétés relativement différentes, et souvent ils sont commercialisés comme concentrés de zinc. Les surfaces spécifiques sont très variables, de 3 à 80 m2/g, avec des tailles moyennes de particule difficilement gérables et pouvant aller jusqu'à plus de 100 pm. Malgré toutes les étapes de purification conçues jusqu'à présent, les oxydes de zinc produits ont des teneurs en chlorures et en sulfates indésirables.
L'application de ces matières n'est donc possible que de manière sporadique ou dans certains secteurs niches.
La présente invention a pour but de traiter de grandes quantités d'oxyde de zinc de départ issu d'un traitement hydrométallurgique tel que mentionné ci-dessus sans modifier la structure cristalline nodulaire de celui-ci et de manière à atteindre des tailles de particule reproductibles et susceptibles d'être applicables dans des applications de l'industrie du caoutchouc et des pneus. En outre, il
-3-existe un besoin pour un procédé flexible permettant d'atteindre des surfaces spécifiques uniformes mais ajustables.
On résout ce problème suivant l'invention, par un procédé
de production de poudre d'oxyde de zinc comprenant - une calcination de carbonate de zinc, éventuellement basique, ou un hydroxyde de zinc, avec production d'un oxyde de zinc de départ sous forme de particules de structure nodulaire, - un refroidissement lent dudit oxyde de zinc de départ à l'air, - une formation d'une pulpe aqueuse à partir dudit oxyde de zinc de départ refroidi, - un broyage en continu par voie humide de cette pulpe aqueuse à
l'aide de microbilles mises en mouvement dans la pulpe à broyer de manière à s'entrechoquer et à cisailler celle-ci de manière à obtenir un oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant une distribution granulométrique où les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,02 et 20 pm et une taille maximale de 30 pm, - une séparation dans cette pulpe broyée entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc, et - un séchage de ladite phase solide, couplé à une désagglomération mécanique des particules en cours de séchage, avec obtention d'une poudre sèche d'oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant ladite distribution granulométrique.
Par les termes "particules de structure nodulaire", on entend des particules ayant une forme dont les dimensions sont sensiblement constantes dans les 3 plans de l'espace (sans dimension préférentielle). Les termes "particules de structure presque sphérique"
sont parfois également utilisés pour désigner le type de structure susdit.
Comme mentionné précédemment, suivant l'invention, l'oxyde de zinc de départ est issu d'un traitement hydrométallurgique d'une matière première à base de zinc. Par le procédé suivant
On résout ce problème suivant l'invention, par un procédé
de production de poudre d'oxyde de zinc comprenant - une calcination de carbonate de zinc, éventuellement basique, ou un hydroxyde de zinc, avec production d'un oxyde de zinc de départ sous forme de particules de structure nodulaire, - un refroidissement lent dudit oxyde de zinc de départ à l'air, - une formation d'une pulpe aqueuse à partir dudit oxyde de zinc de départ refroidi, - un broyage en continu par voie humide de cette pulpe aqueuse à
l'aide de microbilles mises en mouvement dans la pulpe à broyer de manière à s'entrechoquer et à cisailler celle-ci de manière à obtenir un oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant une distribution granulométrique où les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,02 et 20 pm et une taille maximale de 30 pm, - une séparation dans cette pulpe broyée entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc, et - un séchage de ladite phase solide, couplé à une désagglomération mécanique des particules en cours de séchage, avec obtention d'une poudre sèche d'oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant ladite distribution granulométrique.
Par les termes "particules de structure nodulaire", on entend des particules ayant une forme dont les dimensions sont sensiblement constantes dans les 3 plans de l'espace (sans dimension préférentielle). Les termes "particules de structure presque sphérique"
sont parfois également utilisés pour désigner le type de structure susdit.
Comme mentionné précédemment, suivant l'invention, l'oxyde de zinc de départ est issu d'un traitement hydrométallurgique d'une matière première à base de zinc. Par le procédé suivant
4 PCT/EP2008/055547 l'invention, en partant de matières de départ non raffinées, on parvient à
fabriquer directement du ZnO de structure nodulaire aux caractéristiques identiques à celles obtenues par le procédé français (ou indirect), dont la principale est la taille des particules. En outre, en faisant varier la température de calcination, on peut agir sur la valeur de la surface spécifique selon les besoins. La surface spécifique obtenue après refroidissement est maintenue tout au long de la production.
Dès lors, comme cela ressort clairement de ce qui précède, le procédé suivant l'invention permet d'obtenir un oxyde de zinc dont les particules présentent une structure nodulaire et une taille moyenne de particules appropriées pour, par exemple, un usage dans l'industrie du caoutchouc (ce qui est l'industrie à laquelle le ZnO est majoritairement destiné) alors qu'auparavant, la référence dans l'industrie du caoutchouc était l'oxyde de zinc issu du procédé français. L'oxyde de zinc issu d'un traitement hydrométallurgique était, jusqu'à l'arrivée de l'invention,une spécification marginale inutilisable pour la majorité des formulations.
Avantageusement, dans la poudre sèche obtenue, les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,5 et 3 pm.
Le procédé suivant l'invention permet ainsi d'atteindre à
partir d'un oxyde de zinc dont les particules sont de taille grossière ou variable, des tailles de particules extrêmement fines permettant des applications de la poudre obtenue dans le domaine de l'industrie du caoutchouc et des pneus, tout en maintenant une structure cristalline acceptable pour ces applications.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le procédé comprend un lavage à l'eau de la phase solide séparée, avec dissolution dans l'eau des sulfates et chlorures solubles présents, la poudre sèche d'oxyde de zinc présentant une teneur en sulfates < 60 ppm et une teneur en chlorures < 10 ppm.
fabriquer directement du ZnO de structure nodulaire aux caractéristiques identiques à celles obtenues par le procédé français (ou indirect), dont la principale est la taille des particules. En outre, en faisant varier la température de calcination, on peut agir sur la valeur de la surface spécifique selon les besoins. La surface spécifique obtenue après refroidissement est maintenue tout au long de la production.
Dès lors, comme cela ressort clairement de ce qui précède, le procédé suivant l'invention permet d'obtenir un oxyde de zinc dont les particules présentent une structure nodulaire et une taille moyenne de particules appropriées pour, par exemple, un usage dans l'industrie du caoutchouc (ce qui est l'industrie à laquelle le ZnO est majoritairement destiné) alors qu'auparavant, la référence dans l'industrie du caoutchouc était l'oxyde de zinc issu du procédé français. L'oxyde de zinc issu d'un traitement hydrométallurgique était, jusqu'à l'arrivée de l'invention,une spécification marginale inutilisable pour la majorité des formulations.
Avantageusement, dans la poudre sèche obtenue, les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,5 et 3 pm.
Le procédé suivant l'invention permet ainsi d'atteindre à
partir d'un oxyde de zinc dont les particules sont de taille grossière ou variable, des tailles de particules extrêmement fines permettant des applications de la poudre obtenue dans le domaine de l'industrie du caoutchouc et des pneus, tout en maintenant une structure cristalline acceptable pour ces applications.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le procédé comprend un lavage à l'eau de la phase solide séparée, avec dissolution dans l'eau des sulfates et chlorures solubles présents, la poudre sèche d'oxyde de zinc présentant une teneur en sulfates < 60 ppm et une teneur en chlorures < 10 ppm.
-5-Lorsque l'on souhaite une surface spécifique élevée (par exemple d'environ 40 m2/g), le carbonate de zinc, par exemple basique, ou l'hydroxyde de zinc sera calciné à une température d'environ 300 C
et refroidi lentement à l'air. Si la surface spécifique doit être de l'ordre de 5 à 15 m2/g, alors, la température de calcination du procédé selon l'invention sera comprise entre 750 et 1200 C, de préférence entre 800 et 1000 C pour obtenir un oxyde de zinc de structure nodulaire qui rencontre les standards de l'industrie du caoutchouc (BET = 5 à
m2/g).
10 Avantageusement, suivant l'invention, l'oxyde de zinc de départ est préparé par calcination d'un hydroxyde ou carbonate de zinc précipité dans une solution saline de zinc. Une calcination flash permet d'obtenir un couple surface spécifique/taille de particules contrôlé, ces particules ayant une structure nodulaire. Le procédé de broyage, 15 séparation solide/liquide et séchage suivant l'invention offre en outre l'avantage de ne pas modifier la surface spécifique BET obtenue lors de la calcination. Pendant la calcination, des sulfates insolubles sont modifiés sous des formes solubles dans l'eau.
D'autres modes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications annexées.
Comme oxyde de zinc de départ, on peut par exemple prévoir un ZnO présentant les tailles de particule suivantes 0,5 pm < d20 < 50 pm 1 pm<d50<100pm 2 pm < d80 < 200 pm Les cristaux ont une forme nodulaire. L'oxyde de zinc est avantageusement issu d'un traitement hydrométallurgique d'une matière première contenant du zinc.
Dans un broyeur par voie humide, cet oxyde de zinc de départ est mis en suspension dans de l'eau pure ou additionnée d'un
et refroidi lentement à l'air. Si la surface spécifique doit être de l'ordre de 5 à 15 m2/g, alors, la température de calcination du procédé selon l'invention sera comprise entre 750 et 1200 C, de préférence entre 800 et 1000 C pour obtenir un oxyde de zinc de structure nodulaire qui rencontre les standards de l'industrie du caoutchouc (BET = 5 à
m2/g).
10 Avantageusement, suivant l'invention, l'oxyde de zinc de départ est préparé par calcination d'un hydroxyde ou carbonate de zinc précipité dans une solution saline de zinc. Une calcination flash permet d'obtenir un couple surface spécifique/taille de particules contrôlé, ces particules ayant une structure nodulaire. Le procédé de broyage, 15 séparation solide/liquide et séchage suivant l'invention offre en outre l'avantage de ne pas modifier la surface spécifique BET obtenue lors de la calcination. Pendant la calcination, des sulfates insolubles sont modifiés sous des formes solubles dans l'eau.
D'autres modes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications annexées.
Comme oxyde de zinc de départ, on peut par exemple prévoir un ZnO présentant les tailles de particule suivantes 0,5 pm < d20 < 50 pm 1 pm<d50<100pm 2 pm < d80 < 200 pm Les cristaux ont une forme nodulaire. L'oxyde de zinc est avantageusement issu d'un traitement hydrométallurgique d'une matière première contenant du zinc.
Dans un broyeur par voie humide, cet oxyde de zinc de départ est mis en suspension dans de l'eau pure ou additionnée d'un
-6-dispersant organique compatible avec ZnO (notamment un organotitanate ou un organozirconate, par exemple de la série KR de la firme Kenrich), de manière à présenter une teneur en matières solides comprise entre 10 et 60 % en poids. Le broyeur est avantageusement du type horizontal à microbilles. Dans celui-ci, la suspension est mise en mouvement par des pièces mécaniques rotatives qui permettent aux billes de s'entrechoquer et de cisailler la matière à broyer. Comme broyeur de ce type, on peut envisager par exemple les broyeurs METSO
Detrimill ou Hosokawa Alpine Hydromill. Le diamètre des billes de broyage est choisi en fonction de la finesse des particules à atteindre. Le broyage a lieu avantageusement à des températures inférieures à 70 C.
L'étape de broyage est alors suivie d'une séparation entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc. Cette filtration a avantageusement lieu sur tout type de filtre permettant de générer un gâteau de filtration. On peut ensuite laver à l'eau le gâteau de filtration ce qui permet d'obtenir une haute pureté du ZnO avec des teneurs en sulfates et chlorures inférieures à 60 ppm et respectivement 10 ppm. Pour séparer la phase solide de la phase liquide, on fera usage de préférence d'un filtre-presse.
Pendant le séchage, il faut veiller à empêcher une réagglomération des particules de façon à conserver la taille des particules primaires broyées. On peut par exemple utiliser pour cela un sécheur flash désagglomérateur. En plus de fournir de l'air chaud, le sécheur est muni par exemple d'un rotor et de pales tournant à grande vitesse afin de frapper les particules de ZnO agglomérées durant la filtration. On peut utiliser dans ce but par exemple un sécheur de type Ultrarotor fabriqué par la firme Jaeckering ou de type spin flash fabriqué
par la firme Anhydro. Le temps de résidence dans le sécheur sera de préférence inférieur à 5 secondes, à des températures de 150 à 700 C, avantageusement de 300 à 450 C.
Detrimill ou Hosokawa Alpine Hydromill. Le diamètre des billes de broyage est choisi en fonction de la finesse des particules à atteindre. Le broyage a lieu avantageusement à des températures inférieures à 70 C.
L'étape de broyage est alors suivie d'une séparation entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc. Cette filtration a avantageusement lieu sur tout type de filtre permettant de générer un gâteau de filtration. On peut ensuite laver à l'eau le gâteau de filtration ce qui permet d'obtenir une haute pureté du ZnO avec des teneurs en sulfates et chlorures inférieures à 60 ppm et respectivement 10 ppm. Pour séparer la phase solide de la phase liquide, on fera usage de préférence d'un filtre-presse.
Pendant le séchage, il faut veiller à empêcher une réagglomération des particules de façon à conserver la taille des particules primaires broyées. On peut par exemple utiliser pour cela un sécheur flash désagglomérateur. En plus de fournir de l'air chaud, le sécheur est muni par exemple d'un rotor et de pales tournant à grande vitesse afin de frapper les particules de ZnO agglomérées durant la filtration. On peut utiliser dans ce but par exemple un sécheur de type Ultrarotor fabriqué par la firme Jaeckering ou de type spin flash fabriqué
par la firme Anhydro. Le temps de résidence dans le sécheur sera de préférence inférieur à 5 secondes, à des températures de 150 à 700 C, avantageusement de 300 à 450 C.
-7-On obtient ainsi une poudre sèche de ZnO présentant des particules de structure cristalline nodulaire dont la surface spécifique n'a pas été sensiblement modifiée. La taille des particules est avantageusement la suivante :
0,005 pm < d20 < 10 pm 0,02 pm < d50 < 20 pm 0,1 pm < d80 < 25 pm, avec une taille de particules maximale de 30 pm Les particules présentent avantageusement un d20 compris entre 0,2 et 2,5 pm, un d50 compris entre 0,5 et 3 pm, un d80 compris entre 1 et 10 pm. De cette façon, les particules obtenues présentent une distribution de taille similaire à celle obtenues pour les particules de ZnO
issues du procédé français.
Dans une forme de réalisation préférentielle, le procédé
suivant l'invention comprend en outre une pelletisation ou un enrobage, par exemple à l'aide d'une substance organique ou minérale pour améliorer les propriétés de l'oxyde de zinc ainsi formé. Par exemple, en formant des granules (pellets) à l'aide d'un granulateur, on améliore la fluidité du ZnO alors qu'en enrobant le ZnO d'acide propionique ou du propionate, on améliore l'incorporabilité du ZnO dans le caoutchouc, par exemple par une pulvérisation d'acide propionique ou de propionate pendant l'étape de séchage ou de granulation.
L'invention va être décrite de manière plus détaillée, à
l'aide d'exemples non limitatifs.
Exemple 1 Une solution ammoniacale contenant du zinc en solution, qui a été obtenue lors d'un traitement hydrométallurgique de ZnO impur issu de diverses provenances et dont la composition est donnée au tableau 1, est mise à l'ébullition par injection de vapeur d'eau. Il en résulte une évaporation d'une vapeur contenant de l'eau, de l'ammoniac
0,005 pm < d20 < 10 pm 0,02 pm < d50 < 20 pm 0,1 pm < d80 < 25 pm, avec une taille de particules maximale de 30 pm Les particules présentent avantageusement un d20 compris entre 0,2 et 2,5 pm, un d50 compris entre 0,5 et 3 pm, un d80 compris entre 1 et 10 pm. De cette façon, les particules obtenues présentent une distribution de taille similaire à celle obtenues pour les particules de ZnO
issues du procédé français.
Dans une forme de réalisation préférentielle, le procédé
suivant l'invention comprend en outre une pelletisation ou un enrobage, par exemple à l'aide d'une substance organique ou minérale pour améliorer les propriétés de l'oxyde de zinc ainsi formé. Par exemple, en formant des granules (pellets) à l'aide d'un granulateur, on améliore la fluidité du ZnO alors qu'en enrobant le ZnO d'acide propionique ou du propionate, on améliore l'incorporabilité du ZnO dans le caoutchouc, par exemple par une pulvérisation d'acide propionique ou de propionate pendant l'étape de séchage ou de granulation.
L'invention va être décrite de manière plus détaillée, à
l'aide d'exemples non limitatifs.
Exemple 1 Une solution ammoniacale contenant du zinc en solution, qui a été obtenue lors d'un traitement hydrométallurgique de ZnO impur issu de diverses provenances et dont la composition est donnée au tableau 1, est mise à l'ébullition par injection de vapeur d'eau. Il en résulte une évaporation d'une vapeur contenant de l'eau, de l'ammoniac
-8-et du dioxyde de carbone, ainsi que la précipitation d'un carbonate de zinc basique (BZC)
-9-Tableau 1: Composition de la solution ammoniacale avant précipitation Elément Grade Zn g/I 135 NH3 g/I 120 C02 g/I 85 S04 g/I 4 CI mg/1 250 Ca mg/1 190 Mg mg/1 430 Pb mg/1 1,9 Cu mg/1 0,5 Cd mg/1 0,5 Fe mg/1 3,1 Mn mg/1 0,5 La précipitation est réalisée en continu dans une série de 4 réacteurs pressurisés, la vapeur d'eau étant injectée à contre-courant de la solution. Le temps de séjour utilisé est de 60 minutes, et le débit de vapeur est ajusté de manière à évaporer 90% de l'ammoniaque.
La pulpe obtenue contient 180 g/I de matières solides, principalement du carbonate de zinc basique. Les compositions du liquide et du solide obtenus sont données au tableau suivant. La présence de sulfates dans le solide indique qu'il y a eu précipitation de composés, tels que le gypse (CaSO4.2H20), le sulfate de magnésium ou encore le sulfate basique de zinc (BZS), voire des trois ensembles. Ces composés sont insolubles dans l'eau.
La pulpe obtenue contient 180 g/I de matières solides, principalement du carbonate de zinc basique. Les compositions du liquide et du solide obtenus sont données au tableau suivant. La présence de sulfates dans le solide indique qu'il y a eu précipitation de composés, tels que le gypse (CaSO4.2H20), le sulfate de magnésium ou encore le sulfate basique de zinc (BZS), voire des trois ensembles. Ces composés sont insolubles dans l'eau.
-10-Tableau 2 Caractérisation de la pulpe issue de l'étape de précipitation Elément Liquide BZC
Zn g/1 ou % 6 58,5 NH3 g/1ou% 12 -C02 g/1 ou % 25 25,4 CI mg/1 ou ppm 165 125 S04 mg/1 ou ppm 2,9 2.500 Ca mg/1 ou ppm - 900 Mg mg/1 ou ppm - 2.000 Pb mg/1 ou ppm - <5 Cu mg/1 ou ppm - <2 Cd mg/1 ou ppm - <2 Fe mg/1 ou ppm - <5 Mn mg/1 ou ppm - <5 LOI (1000 C)- % - 26,5 ~ Pertes au feu à 1000 C pendant 2 h.
Les cristaux de BZC présentent un début de forme nodulaire et une taille de particule moyenne (d50) de l'ordre de 34 pm (voir sur la figure 1, une micrographie du précipité).
La pulpe obtenue après précipitation est épaissie par décantation jusque 500 g/1 de solides, puis rediluée avec une solution aqueuse contenant 45 g/1 de carbonate de sodium. La dilution est faite de manière à obtenir une pulpe contenant 250 g/1 de solides. L'ajout de carbonate de sodium permet de redissoudre une partie du BZS et des chlorures co-précipités avec le BZC de sorte que la teneur en sulfates dans les solides après cette opération est de 300 ppm et celle en chlorures tombe en dessous de la limite de 100 ppm.
La pulpe diluée est ensuite filtrée dans un filtre-presse à
membrane, et les gâteaux lavés à l'eau. Lors d'un lavage avec 2 m3 d'eau par tonne de solide sec, l'efficacité du lavage des sels solubles est
Zn g/1 ou % 6 58,5 NH3 g/1ou% 12 -C02 g/1 ou % 25 25,4 CI mg/1 ou ppm 165 125 S04 mg/1 ou ppm 2,9 2.500 Ca mg/1 ou ppm - 900 Mg mg/1 ou ppm - 2.000 Pb mg/1 ou ppm - <5 Cu mg/1 ou ppm - <2 Cd mg/1 ou ppm - <2 Fe mg/1 ou ppm - <5 Mn mg/1 ou ppm - <5 LOI (1000 C)- % - 26,5 ~ Pertes au feu à 1000 C pendant 2 h.
Les cristaux de BZC présentent un début de forme nodulaire et une taille de particule moyenne (d50) de l'ordre de 34 pm (voir sur la figure 1, une micrographie du précipité).
La pulpe obtenue après précipitation est épaissie par décantation jusque 500 g/1 de solides, puis rediluée avec une solution aqueuse contenant 45 g/1 de carbonate de sodium. La dilution est faite de manière à obtenir une pulpe contenant 250 g/1 de solides. L'ajout de carbonate de sodium permet de redissoudre une partie du BZS et des chlorures co-précipités avec le BZC de sorte que la teneur en sulfates dans les solides après cette opération est de 300 ppm et celle en chlorures tombe en dessous de la limite de 100 ppm.
La pulpe diluée est ensuite filtrée dans un filtre-presse à
membrane, et les gâteaux lavés à l'eau. Lors d'un lavage avec 2 m3 d'eau par tonne de solide sec, l'efficacité du lavage des sels solubles est
-11-de 65 %. Après pressage à 15 bars, le gâteau de filtration a les caractéristiques suivantes :
Tableau 3 : Caractéristiques du BZC après filtration Humidité % 35 Surface spécifique BET m2/g 47 Zn % 58,3 S04 Insoluble ppm 300 CI ppm <100 Ca ppm 900 Mg ppm 2.000 Les gâteaux de filtration sont alors calcinés tels quels à
950 C dans un ensemble sécheur-calcinateur flash. Le solide obtenu est un oxyde de zinc ayant les caractéristiques suivantes Tableau 4: Caractéristiques de l'oxyde de zinc Humidité % 0,22 LOI (1000 C) % 0,43 d20 pm 16 d50 pm 29 d80 pm 48 Surface spécifique BET m2/g 5,7 Zn % 79,4 S04 ppm 1.600 CI ppm <100 Ca ppm 1.200 Mg ppm 2.730
Tableau 3 : Caractéristiques du BZC après filtration Humidité % 35 Surface spécifique BET m2/g 47 Zn % 58,3 S04 Insoluble ppm 300 CI ppm <100 Ca ppm 900 Mg ppm 2.000 Les gâteaux de filtration sont alors calcinés tels quels à
950 C dans un ensemble sécheur-calcinateur flash. Le solide obtenu est un oxyde de zinc ayant les caractéristiques suivantes Tableau 4: Caractéristiques de l'oxyde de zinc Humidité % 0,22 LOI (1000 C) % 0,43 d20 pm 16 d50 pm 29 d80 pm 48 Surface spécifique BET m2/g 5,7 Zn % 79,4 S04 ppm 1.600 CI ppm <100 Ca ppm 1.200 Mg ppm 2.730
-12-Les particules d'oxyde de zinc ont une forme nodulaire et contiennent déjà quelques micro-cristaux (voir micrographie de la figure 2).
L'oxyde de zinc est ensuite repulpé dans de l'eau de façon à obtenir une pulpe à 40 % de matières solides. Après pulpage, les solides et liquides ont les compositions respectives suivantes :
Tableau 5 : Caractérisation de la pulpe d'oxyde de zinc avant broyage Elément Liquide ZnO
Zn g/1 ou % 119 79,4 S04 mg/1 ou ppm 1.065 15 Ca mg/1 ou ppm 45,2 1.150 Mg mg/1 ou ppm 107 2.664 CI mg/1 ou ppm 85 <10 La pulpe est broyée dans un broyeur à billes vertical Metso de type Detrimill. Le broyeur est rempli à 50 % en volume de billes en céramique ayant un diamètre de 2 mm. Après 5 minutes de broyage, le produit a la distribution granulométrique suivante :
Tableau 6 : Analyse granulométrique de l'oxyde de zinc broyé
Taille Refus cumulé
(Pm) (%)
L'oxyde de zinc est ensuite repulpé dans de l'eau de façon à obtenir une pulpe à 40 % de matières solides. Après pulpage, les solides et liquides ont les compositions respectives suivantes :
Tableau 5 : Caractérisation de la pulpe d'oxyde de zinc avant broyage Elément Liquide ZnO
Zn g/1 ou % 119 79,4 S04 mg/1 ou ppm 1.065 15 Ca mg/1 ou ppm 45,2 1.150 Mg mg/1 ou ppm 107 2.664 CI mg/1 ou ppm 85 <10 La pulpe est broyée dans un broyeur à billes vertical Metso de type Detrimill. Le broyeur est rempli à 50 % en volume de billes en céramique ayant un diamètre de 2 mm. Après 5 minutes de broyage, le produit a la distribution granulométrique suivante :
Tableau 6 : Analyse granulométrique de l'oxyde de zinc broyé
Taille Refus cumulé
(Pm) (%)
13 100 d50 (pm) 3,1 Après broyage, la pulpe est filtrée dans un filtre-presse à
membrane, et les gâteaux sont lavés avec de l'eau en utilisant 3 m3/t de solides. Ce lavage permet l'élimination de 90 % des chlorures et des sulfates qui ont été rendus solubles par la calcination. Après pressage à
15 bars, le gâteau d'oxyde de zinc a une humidité de 25 % et contient 50 ppm de sulfates et <10 ppm de chlorures.
Les gâteaux sont ensuite séchés au moyen d'un sécheur à
lit transporté de type Ultrarotor fabriqué par Jaeckering. L'analyse granulométrique du produit séché n'a montré aucune ré-agglomération du produit. Sa surface spécifique BET est de 6,2 m2/g. Les microcristaux de forme nodulaire sont illustrés sur la microphotographie de la figure 3.
Exemple 2 L'échantillon utilisé pour cet exemple provient de la déshydratation/calcination d'un hydroxyde de zinc issu de la précipitation d'une solution d'hydrosulfite de zinc par neutralisation.
Après calcination à 350 C, l'oxyde de zinc a les caractéristiques suivantes Tableau 7 :
d20 pm 2,8 d50 pm 9 d80 pm 17 Surface spécifique BET m2/g 38,6 L'échantillon est ensuite repulpé dans de l'eau de façon à
obtenir une pulpe à 40 % de solides, puis la pulpe est broyée dans un broyeur à billes horizontal Hosokawa Alpine de type hydromill. Le broyeur est rempli à 85 % en volume de billes en céramique ayant un diamètre allant de 0,7 à 1,2 mm. Après 5 minutes de broyage, le produit a la distribution granulométrique suivante :
membrane, et les gâteaux sont lavés avec de l'eau en utilisant 3 m3/t de solides. Ce lavage permet l'élimination de 90 % des chlorures et des sulfates qui ont été rendus solubles par la calcination. Après pressage à
15 bars, le gâteau d'oxyde de zinc a une humidité de 25 % et contient 50 ppm de sulfates et <10 ppm de chlorures.
Les gâteaux sont ensuite séchés au moyen d'un sécheur à
lit transporté de type Ultrarotor fabriqué par Jaeckering. L'analyse granulométrique du produit séché n'a montré aucune ré-agglomération du produit. Sa surface spécifique BET est de 6,2 m2/g. Les microcristaux de forme nodulaire sont illustrés sur la microphotographie de la figure 3.
Exemple 2 L'échantillon utilisé pour cet exemple provient de la déshydratation/calcination d'un hydroxyde de zinc issu de la précipitation d'une solution d'hydrosulfite de zinc par neutralisation.
Après calcination à 350 C, l'oxyde de zinc a les caractéristiques suivantes Tableau 7 :
d20 pm 2,8 d50 pm 9 d80 pm 17 Surface spécifique BET m2/g 38,6 L'échantillon est ensuite repulpé dans de l'eau de façon à
obtenir une pulpe à 40 % de solides, puis la pulpe est broyée dans un broyeur à billes horizontal Hosokawa Alpine de type hydromill. Le broyeur est rempli à 85 % en volume de billes en céramique ayant un diamètre allant de 0,7 à 1,2 mm. Après 5 minutes de broyage, le produit a la distribution granulométrique suivante :
-14-Tableau 8 :
Taille Refus cumulé
(Pm) (%) 7 99,5 1 28,5 0,5 10,3 d20 (pm) 0,8 d50 (pm) 1,5 d80 (pm) 2,2 Après broyage, la pulpe est filtrée dans un filtre-presse, puis séchée au moyen d'un sécheur à lit transporté et agité de type 5 Ultrarotor fabriqué par Jaeckering. L'analyse granulométrique du produit séché n'a montré aucune réagglomération du produit. Sa surface spécifique BET est de 40 m2/g.
Exemple 3 L'échantillon de ZnO utilisé pour cet exemple est issu du 10 traitement tel que décrit à l'exemple 1. Ses caractéristiques sont les suivantes :
Taille Refus cumulé
(Pm) (%) 7 99,5 1 28,5 0,5 10,3 d20 (pm) 0,8 d50 (pm) 1,5 d80 (pm) 2,2 Après broyage, la pulpe est filtrée dans un filtre-presse, puis séchée au moyen d'un sécheur à lit transporté et agité de type 5 Ultrarotor fabriqué par Jaeckering. L'analyse granulométrique du produit séché n'a montré aucune réagglomération du produit. Sa surface spécifique BET est de 40 m2/g.
Exemple 3 L'échantillon de ZnO utilisé pour cet exemple est issu du 10 traitement tel que décrit à l'exemple 1. Ses caractéristiques sont les suivantes :
-15-Tableau 9 :
Taille (pm) Refus cumulé (%) 99,7 7,7 96,7 5,1 74,2 2 6,1 1 0,8 0,5 0 d20 (pm) 2,6 d50 (pm) 3,9 d80 (pm) 5,5 Surface spécifique (m2/g) 7,1 L'échantillon a été repulpé dans de l'eau additionnée d'un dispersant organique (Kenrich type KR TTS) de façon à obtenir une 5 pulpe à 40 % de solides, puis a été broyé dans un broyeur à billes horizontal Netzsch de type Zeta. Le broyeur était rempli à 85 % en volume de billes en zirconium ayant un diamètre allant de 0,3 à 0,5 mm.
Après 30 minutes de broyage, le produit avait un diamètre de particule moyen (d50) de 60 nm.
10 II doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre des revendications annexées.
Taille (pm) Refus cumulé (%) 99,7 7,7 96,7 5,1 74,2 2 6,1 1 0,8 0,5 0 d20 (pm) 2,6 d50 (pm) 3,9 d80 (pm) 5,5 Surface spécifique (m2/g) 7,1 L'échantillon a été repulpé dans de l'eau additionnée d'un dispersant organique (Kenrich type KR TTS) de façon à obtenir une 5 pulpe à 40 % de solides, puis a été broyé dans un broyeur à billes horizontal Netzsch de type Zeta. Le broyeur était rempli à 85 % en volume de billes en zirconium ayant un diamètre allant de 0,3 à 0,5 mm.
Après 30 minutes de broyage, le produit avait un diamètre de particule moyen (d50) de 60 nm.
10 II doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre des revendications annexées.
Claims (16)
1 Procédé de production de poudre d'oxyde de zinc, comprenant :
- une calcination de carbonate de zinc, éventuellement basique ou d'hydroxyde de zinc, avec production d'un oxyde de zinc de départ sous forme de particules de structure nodulaire, - un refroidissement lent à l'air de l'oxyde de zinc de départ - une formation d'une pulpe aqueuse à partir dudit oxyde de zinc de départ refroidi, - un broyage en continu par voie humide de cette pulpe aqueuse à
l'aide de microbilles mises en mouvement dans la pulpe à broyer de manière à s'entrechoquer et à cisailler celle-ci de manière à obtenir un oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant une distribution granulométrique où les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,02 et 20 µm et une taille maximale de 30 µm, - une séparation de cette pulpe broyée entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc, et - un séchage de ladite phase solide, couplé à une désagglomération mécanique des particules en cours de séchage, avec obtention d'une poudre sèche d'oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant ladite distribution granulométrique.
- une calcination de carbonate de zinc, éventuellement basique ou d'hydroxyde de zinc, avec production d'un oxyde de zinc de départ sous forme de particules de structure nodulaire, - un refroidissement lent à l'air de l'oxyde de zinc de départ - une formation d'une pulpe aqueuse à partir dudit oxyde de zinc de départ refroidi, - un broyage en continu par voie humide de cette pulpe aqueuse à
l'aide de microbilles mises en mouvement dans la pulpe à broyer de manière à s'entrechoquer et à cisailler celle-ci de manière à obtenir un oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant une distribution granulométrique où les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,02 et 20 µm et une taille maximale de 30 µm, - une séparation de cette pulpe broyée entre une phase liquide et une phase solide contenant l'oxyde de zinc, et - un séchage de ladite phase solide, couplé à une désagglomération mécanique des particules en cours de séchage, avec obtention d'une poudre sèche d'oxyde de zinc à particules de structure nodulaire présentant ladite distribution granulométrique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la poudre sèche obtenue, les particules ont une taille moyenne (d50) comprise entre 0,5 et 3 µm.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'oxyde de zinc de départ présente une surface spécifique prédéterminée et en ce que la poudre sèche d'oxyde de zinc obtenue a une surface spécifique sensiblement inchangée.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pulpe aqueuse d'oxyde de zinc susdite présente une concentration en matière solide comprise entre 10 et 60 % en poids.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le broyage comprend une addition d'un dispersant à la pulpe.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite séparation a lieu par filtration avec formation d'un gâteau de filtration, à titre de phase solide susdite.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la filtration a lieu dans un filtre-presse.
8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un lavage à l'eau de la phase solide séparée, avec dissolution dans l'eau de sulfates et de chlorures solubles présents, la poudre sèche d'oxyde de zinc présentant une teneur en sulfates < 60 ppm et une teneur en chlorures < 10 ppm.
9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisé en ce que, pendant le séchage, la phase solide séparée est soumise à l'action d'un courant d'air chaud présentant une température de 150 à 700°C et simultanément à l'impact d'éléments entraînés en rotation par un rotor.
8, caractérisé en ce que, pendant le séchage, la phase solide séparée est soumise à l'action d'un courant d'air chaud présentant une température de 150 à 700°C et simultanément à l'impact d'éléments entraînés en rotation par un rotor.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le séchage dure moins de 5 secondes.
11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'oxyde de zinc de départ est préparé par calcination d'un hydroxyde ou carbonate de zinc précipité dans une solution saline de zinc.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
11, dans laquelle la calcination est réalisée à une température comprise entre 300°C et 1200°C, avantageusement de 800 à 1000°C.
11, dans laquelle la calcination est réalisée à une température comprise entre 300°C et 1200°C, avantageusement de 800 à 1000°C.
13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - une extraction de zinc à partir d'une matière première contenant de l'oxyde de zinc impur à l'aide d'une solution aqueuse d'ammoniac et de carbonate d'ammonium de façon à produire une liqueur de lixiviation contenant du zinc en solution, et - une précipitation de carbonate de zinc basique dans ladite liqueur de lixiviation, ce carbonate de zinc basique précipité étant, après séparation liquide/solide, amené à subir la calcination susdite.
14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant la séparation liquide/solide, une dilution de la liqueur de lixiviation, dans laquelle se trouve le carbonate de zinc basique précipité, par une solution aqueuse de carbonate de sodium, avec dissolution de sulfates et de chlorures coprécipités.
15. Procédé suivant l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce qu'il comprend une préparation de ladite matière première contenant de l'oxyde de zinc impur par traitement de minerai de zinc ou de matériaux industriels contenant du zinc.
16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que ladite préparation comprend un lavage de poussières d'aciérie riches en Zn, un grillage de concentré de sulfure de zinc ou une récupération d'oxyde de zinc de fumage.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP07107624 | 2007-05-07 | ||
| EP07107624.4 | 2007-05-07 | ||
| PCT/EP2008/055547 WO2008135574A1 (fr) | 2007-05-07 | 2008-05-06 | Procede de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2686448A1 true CA2686448A1 (fr) | 2008-11-13 |
Family
ID=38565581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002686448A Abandoned CA2686448A1 (fr) | 2007-05-07 | 2008-05-06 | Procede de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7939037B2 (fr) |
| EP (1) | EP2144852A1 (fr) |
| CA (1) | CA2686448A1 (fr) |
| MA (1) | MA31394B1 (fr) |
| PE (1) | PE20090080A1 (fr) |
| WO (1) | WO2008135574A1 (fr) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8435485B2 (en) * | 2008-10-28 | 2013-05-07 | Sakai Chemical Industry Co., Ltd. | Method for producing zinc oxide using ammonium bromide, exoergic filler, resin composition, exoergic grease and exoergic coating composition comprising the zinc oxide |
| JPWO2012036082A1 (ja) * | 2010-09-13 | 2014-02-03 | 堺化学工業株式会社 | 酸化亜鉛粒子および化粧料 |
| RU2456240C1 (ru) * | 2011-04-05 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения оксида цинка |
| WO2014124494A1 (fr) * | 2013-02-14 | 2014-08-21 | Metallic Waste Solutions Pty Ltd | Oxyde de zinc catalytique |
| BE1021762B1 (fr) * | 2013-12-18 | 2016-01-15 | Societe Industrielle Liegeoise Des Oxydes Sa | Composition d'additif de vulcanisation |
| CN105129839A (zh) * | 2015-08-22 | 2015-12-09 | 湖南华信稀贵科技有限公司 | 一种以高氟氯次氧化锌为原料生产微米级氧化锌的方法 |
| WO2019088130A1 (fr) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 住友大阪セメント株式会社 | Poudre d'oxyde de zinc ainsi que procédé de fabrication de celui-ci, dispersion liquide, et cosmétique |
| CN109022798B (zh) * | 2018-08-27 | 2020-04-21 | 浙江特力再生资源有限公司 | 从废弃含锌防腐涂料中回收制备碱式碳酸锌的方法 |
| RU2696125C1 (ru) * | 2019-03-18 | 2019-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ приготовления оксида цинка |
| CN110184468A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-08-30 | 云南驰宏资源综合利用有限公司 | 一种从次氧化锌中回收铜的方法 |
| CN116060214B (zh) * | 2022-12-21 | 2023-07-21 | 昆明理工大学 | 一种高钙硅质氧化锌矿的多金属耦合活化浮选方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1944158A (en) * | 1930-12-23 | 1934-01-23 | Superior Zinc Corp | Method for producing zinc oxide |
| US2147379A (en) | 1937-08-26 | 1939-02-14 | Superior Zinc Corp | Method for producing high grade zinc oxide |
| US4071357A (en) * | 1976-09-23 | 1978-01-31 | Hazen Research, Inc. | Process for recovering zinc from steel-making flue dust |
| US5759503A (en) * | 1992-01-15 | 1998-06-02 | Metals Recycling Technologies Corp. | Method for the further purification of zinc oxide |
| WO1998036102A1 (fr) | 1997-02-17 | 1998-08-20 | Buka Technologies Pty. Ltd. | Raffinage de minerais contenant du sulfure de zinc |
-
2008
- 2008-05-06 EP EP08750094A patent/EP2144852A1/fr not_active Withdrawn
- 2008-05-06 US US12/451,316 patent/US7939037B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-06 CA CA002686448A patent/CA2686448A1/fr not_active Abandoned
- 2008-05-06 WO PCT/EP2008/055547 patent/WO2008135574A1/fr not_active Ceased
- 2008-05-07 PE PE2008000794A patent/PE20090080A1/es not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-11-26 MA MA32373A patent/MA31394B1/fr unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100086455A1 (en) | 2010-04-08 |
| WO2008135574A1 (fr) | 2008-11-13 |
| MA31394B1 (fr) | 2010-05-03 |
| US7939037B2 (en) | 2011-05-10 |
| PE20090080A1 (es) | 2009-02-27 |
| EP2144852A1 (fr) | 2010-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2686448A1 (fr) | Procede de production de poudre d'oxyde de zinc et poudre ainsi obtenue | |
| EP2771280B1 (fr) | Procede de traitement de roches phosphatees | |
| FR2597092A1 (fr) | Procede de preparation de poudres ceramiques d'oxyde metallique | |
| CN104843775A (zh) | 一种人造金红石粉末造球的方法 | |
| EP3126294B1 (fr) | Procédé d'activation de l'u3o8 en vue de sa conversion en uo4 hydraté | |
| EP1704114B1 (fr) | Procede d'attaque de minerai de phosphate | |
| KR101101755B1 (ko) | 폐초경합금 슬러지의 재생 방법 | |
| JP2017529310A (ja) | チタン含有鉱物からの生成物の抽出 | |
| KR101773622B1 (ko) | 대략 구상인 탄산바륨 및 대략 구상인 탄산바륨의 제조 방법 | |
| EP3464185B1 (fr) | Procédé de préparation de nanomagnétite | |
| CN109368688A (zh) | 一种高纯度氧化锌间接法的生产工艺 | |
| RU2515154C1 (ru) | Способ получения пентаоксида ванадия из ванадийсодержащего шлака. | |
| DK160415B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af findelte kalkstensprodukter samt anvendelse af dette produkt | |
| KR101538746B1 (ko) | 전기로 더스트에 포함되어있는 산화아연으로부터 염화아연을 제조,회수하는 방법 | |
| FR2726206A1 (fr) | Procede pour recycler des cibles de pulverisation cathodique en oxyde d'indium-oxyde d'etain usagees | |
| JP5879798B2 (ja) | アルカリ土類金属炭酸塩の製造方法、チタン酸バリウムの製造方法およびチタン酸ストロンチウムの製造方法 | |
| JP4061902B2 (ja) | 多孔質炭酸カリウムの製造方法 | |
| WO2005063399A1 (fr) | Utilisation d'acide adipique a titre d'agent de mouturage dans le broyage a sec de materiaux mineraux | |
| EP2111373B1 (fr) | Procede de preparation de ferrates (vi) | |
| WO2016051098A1 (fr) | Procédé industriel de traitement d'un produit contenant de l'amiante et ses applications | |
| FR2610314A1 (fr) | Procede de production de poudre d'oxyde de zirconium pour la fabrication de ceramique a haute densite | |
| JP2001335318A (ja) | 高純度酸化ホルミウム及びその製造方法 | |
| KR102806292B1 (ko) | 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법 | |
| FR2668764A1 (fr) | Production d'un oxyde de zirconium ou d'hafnium de haute qualite. | |
| FR3026665A1 (fr) | Procede industriel de traitement et valorisation d'un produit contenant de l'amiante |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |
Effective date: 20130506 |