堿式碳酸鋅，常溫常壓下為白色固體粉末，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，它不溶于水和醇，微溶于氨，但是可溶于稀酸及氫氧化鈉溶液。堿式碳酸鋅的制備方法包括復(fù)分解法和碳銨法：復(fù)分解法采用硫酸鋅溶液與純堿反應(yīng)，控制溫度46℃、pH6.8；碳銨法則以鋅鹽母液為原料，在78～85℃下加入固體碳酸氫銨調(diào)節(jié)pH至6.0～6.5生成產(chǎn)物。堿式碳酸鋅主要應(yīng)用于輕型收斂劑、乳膠制品、皮膚保護(hù)劑、人造絲生產(chǎn)、脫硫工藝、油井水泥石抗H2S腐蝕、飼料添加劑及制藥工業(yè) 。

圖1 堿式碳酸鋅的性狀圖

研究歷史

堿式碳酸鋅在油井水泥領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得進(jìn)展。2026年，堿式碳酸鋅被證實(shí)可用于提高油井水泥石的抗H?S腐蝕性能。在水泥石腐蝕過程中，堿式碳酸鋅可與H?S迅速反應(yīng)，生成難溶的ZnS，阻止H?S進(jìn)一步向水泥石內(nèi)部擴(kuò)散，從而提高水泥石的抗腐蝕能力。研究表明，堿式碳酸鋅摻量為1.5%時(shí)，對常規(guī)密度油井水泥漿的基本應(yīng)用性能和水泥石早期抗壓強(qiáng)度影響相對較小，且能提供良好的抗H?S腐蝕性能。然而，相同摻量的堿式碳酸鋅對低密度水泥石的早期性能影響較大，且其對低密度水泥石的抗腐蝕性能提升效果比常規(guī)密度水泥石差。

熱解性能

研究人員報(bào)道了由農(nóng)用碳酸氫銨與精制硫酸鋅制備堿式碳酸鋅的工藝及產(chǎn)物的熱解性能。估算表明了該制備過程的熱力學(xué)優(yōu)勢。優(yōu)化后的工藝條件是：碳酸氫銨對硫酸鋅的過剩系數(shù)為1.00～1.20，鋅液中Zn2?濃度約100 g/L。由此制得的堿式碳酸鋅主要為無定形的Zn?(CO?)?(OH)?。堿式碳酸鋅的熱解過程主要發(fā)生在300℃以下，其焙解溫度可控制在400℃左右。[1]

對天然海水中鈾的吸附

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1. 堿式碳酸鋅吸附劑中的鈾濃度與所使用的天然海水的含鈾量存在如下關(guān)系：C = 8.51 × 10(u)。2. 當(dāng)堿式碳酸鋅的用量基本保持不變時(shí)，隨著通過吸附柱海水量的增加，堿式碳酸鋅的吸鈾量、吸附劑中的鈾濃度以及吸鈾后天然海水中剩余的鈾濃度均不斷增加；而鈾的回收率不斷減少；分配系數(shù)隨著通過吸附柱海水量的增加而減少至一定值之后，又稍有回升。[2]

晶粒細(xì)化研究

為了使堿式碳酸鋅晶粒細(xì)化，選用摻雜鎂的方法來降低堿式碳酸鋅的晶粒度。具體方法如下：以碳酸氫銨作沉淀劑，在硫酸鋅溶液中摻入一定質(zhì)量的七水硫酸鎂，采用直接沉淀法，制得晶粒細(xì)化的堿式碳酸鋅。研究考察了影響堿式碳酸鋅晶粒度的主要因素，并通過正交試驗(yàn)尋求最佳工藝條件。通過研究得出以下結(jié)論：在堿式碳酸鋅中摻雜一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鎂元素，可降低堿式碳酸鋅的晶粒度。最佳工藝參數(shù)為：硫酸鋅溶液濃度2.5 mol/L，碳酸氫銨溶液濃度3 mol/L，攪拌速度450 r/min，m(Mg):m(Zn)=1.07:22，反應(yīng)溫度60 ℃，碳酸氫銨滴加速度12.5 mL/min。在此工藝條件下制得的堿式碳酸鋅晶粒度為9.5 nm。[3]

用途

堿式碳酸鋅可用于輕型收斂劑、乳膠薄膜制品、顏料、人造絲的生產(chǎn)，也可用作催化脫硫劑。此外，堿式碳酸鋅還可用作分析試劑，并應(yīng)用于制藥工業(yè)。在橡膠工業(yè)中，堿式碳酸鋅可作為補(bǔ)強(qiáng)劑及硫化促進(jìn)劑，同時(shí)也在顏料、塑料、食品等行業(yè)有所應(yīng)用。在油井工程中，堿式碳酸鋅可作為水泥添加劑用于脫除硫化氫。另外，堿式碳酸鋅還可用作飼料添加劑，在飼料中作為補(bǔ)鋅劑。

參考文獻(xiàn)

[1] 凌遠(yuǎn)兵,李晉林,黃淑蘭,等.堿式碳酸鋅的制備及其熱解性能[J].化工冶金, 1997, 18(1):63-66.

[2] 李軒如,陳連志,劉石玉,等.堿式碳酸鋅吸附劑對天然海水中鈾的吸附[J].海洋學(xué)報(bào), 1985(03):313-316.

[3] 侯新剛,郝亞莉,尹雪亮,等.堿式碳酸鋅晶粒細(xì)化的工藝研究[J].無機(jī)鹽工業(yè), 2009, 41(9):28-30.