Получить хлорид цинка разными способами

Методы получения хлористого цинка

АННОТАЦИЯ

В статье приведены сведения о значимости соединений цинка, в частности хлористого цинка, рассмотрены некоторые его свойства и технологии получения.

Подробно изложены способы получения хлористого цинка и их апробация в лабораторных условиях. Введением гранул чистого цинка и пластинок в растворы хлоридов железа, меди и ртути получены растворы хлористого цинка.

Кристаллический хлористый цинк получен действием соляной кислоты на гидроксид цинка с последующей упаркой раствора. Действием хлорида бария на сульфат цинка и последующим отделением сульфата бария получен раствор хлористого цинка и затем кристаллический хлористый цинк.

Рассмотрены промышленные способы получения хлористого цинка из обожженной руды путем растворения в соляной кислоте, путем нагревания жидкого цинка в токе хлора, выщелачиванием цинковых кеков – отходов переработки цинкового концентрата растворами серной кислоты. Приведены требования, предъявляемые к хлориду цинка.

Делается заключение о возможности организации производства хлористого цинка, так как в республике для этого имеются все возможности.

ABSTRACT

Information about the importance of zinc compounds, in particular, zinc chloride is presented; some of its properties and production technologies are considered in the article.

Methods of obtaining zinc chloride and their approbation in laboratory conditions are described in detail. Solutions of zinc chloride are produced by the introduction of granules of pure zinc and plates into solutions of iron, copper and mercury chlorides.

Crystalline zinc chloride has been obtained by the action of hydrochloric acid on zinc hydroxide followed by evaporation of the solution. A solution of zinc chloride and then crystalline zinc chloride is obtained by the action of barium chloride on zinc sulfate and the subsequent separation of barium sulphate.

Industrial methods for the production of zinc chloride from calcined ore by dissolving in hydrochloric acid, by heating liquid zinc in a stream of chlorine, by leaching zinc cakes — waste from processing of zinc concentrate with solutions of sulfuric acid are considered. The requirements for zinc chloride are given.

The conclusion is made about the opportunity of organizing the production of zinc chloride since the country has all the possibilities.

Ключевые слова: хлористый цинк, пайка, осадок, соляная кислота, гидрометаллургия, вальцевание.

Keywords: zinc chloride; soldering; residue; hydrochloric acid; hydrometallurgy; roll bender.

Хлористый цинк широко применяется в Узбекистане, но на сегодняшний день не производится, несмотря на то что имеется большое количество сырьевых ресурсов цинка [7].

Соединения цинка имеют большое значение в металлургиче­ской, лакокрасочной и химической промышленности. Важнейшими из них являются цинковый купорос и хлорид цинка. Другие со­единения – окись и гидроокись, сульфид цинка и прочие – играют роль сырья, полупродуктов и продуктов в ряде производств. Здесь рассмотрены некоторые свойства главнейших соединений цинка и технология цинкового купороса и хлорида цинка.

Цинк хлористый технический (хлорид цинка) применяют как осушающее средство; для огнезащиты (огнестойкая пена, пропитка картона и тканей); для антисептической пропитки древесины, шпал; в производстве фибры; при получении ванилина и цианида цинка; в производстве красителей и крашении хлопка; при очистке нефти; в производстве алюминия; в процессе пайки, при цинковании и подготовке металлических изделий к хромированию; в гальванических батареях и для других целей.

При пайке стальных или медных корпусов, экранов или других крупных предметов, где использование других флюсов затрудняет пайку, используют только хлористый цинк.

Условия проведения экспериментов полностью имитируют производственные условия. Анализ исходной руды, промежуточных и конечных продуктов проводили известными и применяемыми на предприятии методами анализа 5.

В лаборатории хлорид цинка можно получить действием чистого цинка на растворы хлоридов некоторых металлов. Те металлы, которые стоят правее цинка в электрохимическом ряду напряжений, будут вытесняться им из соединений. Наиболее распространенные металлы, входящие в состав реактивов, – железо, медь, ртуть и серебро. Для проведения реакции в пробирку отбирается небольшое количество раствора хлорида железа (меди, ртути или серебра), затем туда добавляют гранулы чистого цинка или цинковую пластинку.

2 FeCl₃ + 3 Zn = 3 ZnCl₂ + 2 Fe

Так как раствор хлорида железа III имеет желтую окраску, то после проведения реакции раствор обесцвечивается, а чистое железо выпадает в осадок. Это является визуальным подтверждением успешного проведения реакции:

CuCl₂ + Zn = ZnCl₂ + CuHgCl₂ + Zn =
=ZnCl₂ + Hg 2AgCl + Zn = ZnCl₂ + 2 Ag

Другой лабораторный метод получения хлорида цинка – действие солей хлоридов некоторых металлов или соляной кислоты на соединения цинка. Для проведения реакции в пробирку заливается рассчитанное количество гидроксида цинка и добавляется эквивалентное количество соляной кислоты. После проведения реакции нейтрализации образуется бесцветный раствор хлорида цинка. Для получения вещества в сухом виде раствор переносится в фарфоровую чашку и ставится на электрическую плитку. После упаривания образуется белый осадок.

Необходимое количество раствора сульфата цинка отбирается в пробирку, и добавляется хлорид бария. При правильном расчете вещества реагируют между собой полностью (без остатка), и конечные продукты разделяют. Сульфат бария выпадет в осадок, а хлорид цинка останется в растворе. Осадок отфильтруют, а раствор выпарят.

Производство цинка является одним из крупнейших металлургических производств. Общий объем производства цинка в мире составляет более 8 млн тонн в год. В Узбекистане основное количество цинка производит АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат».

Промышленный метод получения – растворение цинка и его соединений в соляной кислоте. В качестве исходного материала может выступать обожженная руда. В дальнейшем полученный раствор выпаривают, т. к. конечным продуктом, кроме хлорида цинка, будет вода или летучие газы [6; 8].

Zn + 2 HCl = ZnCl₂ + H₂↑ZnO + 2 HCl =

Другой промышленный способ получения ZnCl₂ – нагревание жидкого цинка в токе хлора. Для этого гранулированный цинк расплавляют при температуре 419,6 °C (температура плавления цинка).

Хлорид цинка, полученный методом воздействия соляной кислоты на обожженную руду и нагреванием жидкого цинка в токе хлора, должен отвечать следующим требованиям:

Паспорт качества (цинка хлорид):

Показатель

Норма

Белые или слегка окрашенные чешуйки

Массовая доля основного вещества, %, не менее

Не растворимых в соляной кислоте веществ, %, не более

Натрия, калия, кальция (Na + K + Ca), %, не более

Массовая доля железа (Fe), %, не более

Массовая доля тяжелых металлов (Pb), %, не более

Массовая доля меди (Сu), %, не более

Массовая доля кадмия (Cd), %, не более

Массовая доля сульфатов (SO₄ 2- ),%, не более

В расчете издержек металлургических предприятий основную долю составляет стоимость извлекаемых металлов в приобретаемом сырье. Так, цена цинка в сульфидных цинковых флотоконцентратах может составить до 60% стоимости металла в слитках.

В гидрометаллургической технологии цинкового производства цинковые концентраты после обжига и выщелачивания образуют значительное количество (около 30-45%) твердого промпродукта – цинковых кеков, в которых, в зависимости от поступающего на обжиг сырья, содержится большое количество ценных компонентов – соединения цинка, свинца, меди, кадмия, серебро, золото, а также рассеянные элементы: таллий, индий и др. При этом до 80% индия, поступающего с исходным цинковым концентратом, переходит в кеки выщелачивания. Содержание цинка в кеках составляет около 15-25%, что сопоставимо с таковым в окисленных цинковых рудах, однако формы нахождения металла в кеках требуют особых методов их переработки.

По имеющимся данным, разработаны, а также получили промышленное распространение следующие основные технологии переработки цинковых кеков:

– Гидрометаллургические – в основном сводятся к выщелачиванию цинковых кеков растворами серной кислоты при повышенных температурах (70-200°С). Дальнейшая технология сводится к очистке получаемого раствора сульфата цинка от примесей, прежде всего от железа, с тем чтобы обеспечить его качество, необходимое для электролиза. Железо из раствора чаще всего выводится в отдельный, как «хвостовой», продукт.

– Пирометаллургические способы, использующие процессы, происходящие при температурах 400-1300°С. Основной метод пирометаллургической переработки – вельцевание, т. е. высокотемпературный обжиг во вращающихся трубчатых печах. Известны также технологии возгонки цинка в дуговой электропечи, магнетизирующий обжиг с последующим выщелачиванием огарков, хлорирующий обжиг в печах кипящего слоя.

В Республике Узбекистан имеются все возможности для производства хлористого цинка. Исходя из данных литературных источников и проведенных экспериментальных работ, можно сделать вывод о возможности получения хлористого цинка в производственных условиях.

Список литературы:
1. Бурриель-Марта Ф., Рамирес-Муньос X. Фотометрия пламени. – М.: Мир, 1972. – 520 с.
2. ГОСТ 20851.4-75. Удобрения минеральные. Метод определения воды. – М.: Издательство стандартов, 2000. – 5 с.
3. ГОСТ 20851.3-93. Удобрения минеральные. Методы определения массовой доли калия. – М.: Издательство стандартов, 1995. – 41 с.
4. ГОСТ 24024.12-81. Фосфор и неорганические соединения фосфора. Методы определения сульфатов. – М.: Издательство стандартов, 1981. – 4 с.
5. Методы анализа комплексных удобрений // М.М. Винник и др. – М.: Химия, 1975. – 218 с.
6. Получение хлористого цинка в производственных условиях / М.С. Росилов и др. // Кимё саноатида инно-вацион технологиялар ва уларни ривожлантириш истиқболлари. – Ургенч, 2017. – С. 222-223.
7. Получение хлористого цинка из цинксодержащих сырьевых ресурсов / М.С. Росилов и др. // Кимё саноати-да инновацион технологиялар ва уларни ривожлантириш истиқболлари. – Ургенч, 2017. – С. 220-221.
8. Росилов М.С., Самадий М.А. Исследование вельцевания цинковых кеков, обеспечивающей повышение из-влечения цинка в возгоны // Мат-лы ХI-Междунар. науч.-техн. конф. «Достижения, проблемы и современ-ные тенденции развития горно-металлургического комплекса» (Навои, 14-16 июня, 2017). – Навои, 2017. – 421 с.

Источник

Хлорид цинка (ZnCl2): состав, свойства, производство, применение

Содержание:

В хлорид цинка Это неорганическое соединение, образованное цинком или цинком (Zn) и хлором (Cl). Его химическая формула — ZnCl.₂. Цинк находится в степени окисления +2, а хлор имеет валентность -1.

Это бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Он хорошо растворяется в воде и легко поглощает ее из окружающей среды, что можно увидеть на изображении увлажненного твердого вещества, показанном ниже.

Цинк в этом соединении очень важен с биологической точки зрения для людей, животных и растений, так как он участвует в основных функциях, таких как синтез белков и жиров.

По этой причине ZnCl₂ Он используется в качестве пищевой добавки для животных и людей при дефиците цинка, а также в качестве микроэлемента для растений.

Он обладает бактериостатическими и вяжущими свойствами и широко используется для этих целей как в медицине, так и в ветеринарии. Он также уничтожает вредителей, таких как грибы, на открытом воздухе и является посредником для получения пестицидов.

Среди его многочисленных применений он используется для обработки целлюлозных и шерстяных волокон в различных процессах, а также для их подготовки к окраске или печати. Он также замедляет горение древесины.

Состав

ZnCl₂ представляет собой ионное соединение, образованное катионом Zn 2+ и два хлорид-аниона Cl – к которым присоединяются электростатические силы.

Ион цинка (II) имеет следующую электронную структуру:

1 с 2 , 2 с 2 2 пол. 6 , 3 с 2 3p 6 3D 10 , 4 с 0 ,

в котором наблюдается, что он потерял оба электрона из оболочки 4 с, поэтому конфигурация стабильна.

Хлорид-ион имеет следующую структуру:

1 с 2 , 2 с 2 , 2 П 6 , 3 с 2 3p 6 ,

который также очень стабилен, поскольку имеет полные орбитали.

На рисунке ниже показано, как ионы расположены в кристалле. Серые сферы представляют собой цинк, а зеленые сферы — хлор.

Номенклатура

• Хлорид цинка (II)
• Дихлорид цинка

Свойства

Физическое состояние

Бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Гексагональные кристаллы.

Молекулярный вес

Температура плавления

Точка кипения

Плотность

2,907 г / см 3 при 25 ° C

Растворимость

Хорошо растворим в воде: 432 г / 100 г H₂O при 25 ° C, 614 г / 100 г H₂Или при 100 ° С. Хорошо растворим в соляной кислоте (HCl), спирте и глицерине. Полностью смешивается с ацетоном.

pH

Его водные растворы кислые. 6-молярный раствор ZnCl₂/ Л имеет pH 1,0.

Химические свойства

Это гигроскопичный и текучий состав, так как при контакте с влажностью окружающей среды он впитывает много воды. В воде он гидролизуется и имеет тенденцию к образованию нерастворимой основной соли оксихлорида цинка.

Он реагирует с оксидом цинка (ZnO) в воде, образуя оксихлориды цинка, которые представляют собой чрезвычайно твердый цементоподобный материал.

Он умеренно вызывает коррозию металлов.

Биологическая роль

С биологической точки зрения цинк — один из важнейших элементов. Было признано, что он необходим для всех форм жизни.

ZnCl в организме человека₂ обеспечивает Zn, который необходим для синтеза белков, холестерина и жиров. Цинк особенно важен для правильного функционирования иммунной системы.

Идентифицировано более 25 цинксодержащих белков, многие из которых являются ферментами, необходимыми для деления и роста клеток, а также для высвобождения витамина А из печени.

Дефицит цинка может привести, среди прочего, к задержке роста, угнетению психической функции, анорексии, дерматиту, снижению иммунитета, диарее и плохому ночному зрению.

Получение

В промышленных масштабах это соединение получают реакцией водной соляной кислоты с ломом, цинковыми отходами или минералом, который его содержит. В этой реакции газообразный водород (H₂).

Обработка цинка газообразным хлористым водородом при 700 ° C дает хлорид цинка высокой чистоты.

Приложения

В терапевтических процедурах

Это мягкое антибактериальное или бактериостатическое средство, поэтому его используют в вагинальных спринцеваниях для устранения трихомонадных или гемофильных инфекций. Он также используется для лечения мозолей, как вяжущее средство и в химиохирургии при раке кожи.

Он используется как вяжущее средство в некоторых косметических средствах, таких как освежающие лосьоны для кожи.

В качестве пищевой добавки

Благодаря своей важности для различных функций человеческого организма, ZnCl₂ его вводят перорально как часть пищевых добавок, а также людям, которым требуется парентеральное питание.

Добавки ZnCl₂ Их назначают для лечения дефицита цинка у людей, страдающих от неправильного питания, кишечной мальабсорбции или состояния, которое увеличивает потерю этого элемента из организма.

Здоровые люди приобретают его через пищу.

Его следует давать как минимум за 1 час до еды или через 2 часа после еды, так как некоторые продукты могут препятствовать их всасыванию. Пациентам, у которых после приема добавки возникает раздражение в желудке, они должны принимать ее во время еды, но так цинк будет менее биодоступным.

В ветеринарии

Его растворы использовались у животных в качестве едкого агента для ожога или прижигания свищей, которые представляют собой соединения между органами, которые не являются нормальными или здоровыми; В виде пасты он используется для лечения язв и химиотерапии рака.

При глазных инфекциях очень разбавленный раствор этого соединения действует как антисептик и вяжущее средство.

Он также используется в качестве следов в кормах для животных или в качестве пищевой добавки.

В специальных цементах

Реакция между ZnCl₂ и ZnO в воде производит некоторое количество оксихлоридов цинка, которые составляют чрезвычайно твердый материал или цемент. Основные составляющие: 4ZnO • ZnCl.₂• 5H₂O и ZnO • ZnCl₂• 2H₂ИЛИ.

Этот вид цемента устойчив к воздействию кислот или кипящей воды. Однако пентагидрат очень стабилен и нерастворим, но не очень пригоден для обработки, а дигидрат более растворим и может вызывать дренаж жидкости.

По этим причинам у этих цементов мало приложений.

Как катализатор

Он служит для ускорения некоторых реакций органической химии. Он действует как конденсирующий агент. Например, в альдольных реакциях, реакциях аминирования и реакциях циклического присоединения. В некоторых из них он действует как радикальный инициатор.

Это кислота Льюиса, которая катализирует реакции Дильса-Альдера. Он также используется в качестве катализатора в реакциях Фриделя-Крафтса, для изготовления красителей и красителей, а также при производстве полиэфирно-полиэфирных смол.

Реакция с участием этого соединения показана ниже:

В сельскохозяйственной деятельности

Он использовался в качестве гербицида при выращивании сельскохозяйственных культур, для обработки листьев, для уничтожения таких вредителей, как грибы и мох, а также в качестве питательного микроэлемента. Это посредник для приготовления пестицидов.

В стоматологии

Он используется в жидкости для полоскания рта, однако рекомендуемое время контакта очень короткое, поэтому он действует только как вяжущее средство на слизистую оболочку полости рта. Он служит десенсибилизатором, используется в зубных пастах и ​​входит в состав зубных цементов.

В текстильной и бумажной промышленности

Он входит в состав растворителя, используемого при производстве искусственного шелка или искусственного шелка из целлюлозы. Это сшивающий или связующий агент для отделки смол на текстиле. Он также служит для их лечения и содействия их сохранению.

Он позволяет скручивать ткани, разделять волокна шелка и шерсти, а также действует как протрава при печати и окрашивании тканей.

Он используется при производстве пергаментной бумаги и крепированной бумаги.

При приготовлении наночастиц

По реакции хлорида цинка с сульфидом натрия (Na₂S) сонохимическим методом и в присутствии определенных органических соединений получают наночастицы сульфида цинка (ZnS). Сонохимические методы используют звуковые волны, чтобы вызвать химические реакции.

Этот тип наноматериалов может быть использован в качестве фотокаталитических агентов, например, для разделения воды на ее компоненты (водород и кислород) под действием света.

В различных приложениях

• Дезодорант, антисептик и дезинфицирующее средство. Борьба с мхом, плесенью и плесенью в конструкциях и прилегающих внешних участках, таких как тротуары, патио и заборы. Дезинфицирующее средство для унитазов, писсуаров, ковров и прессованной древесины.
• Используется в смесях для бальзамирования и в растворах для консервации анатомических образцов.
• Антипирен для дерева.
• Основной ингредиент дымовых шашек, используемых для разгона толп людей; они используются пожарными в учениях или учениях по тушению пожаров, а также вооруженными силами в целях сокрытия.

• Компонент припойных флюсов. В записи по металлу. Для окраски стали, компонент оцинкованных ванн и медно-железных покрытий.
• В магниевых цементах и ​​в цементе для металлов.
• Для разрушения эмульсий при нефтепереработке. Агент по производству асфальта.
• Электролит в сухих батареях.

• Вулканизация резины.
• Дегидратирующий агент.

Риски

Может вызвать ожоги глаз, кожи и слизистых оболочек.

При нагревании до разложения выделяет токсичные газы хлористого водорода (HCl) и оксида цинка (ZnO).

Предупреждение о его использовании в качестве лекарственного средства

Хотя окончательных исследований нет, считается, что если это соединение вводить беременным женщинам, оно может нанести вред плоду. Но потенциальные преимущества могут перевесить возможные риски.

Источник