本发明属于材料制备，具体涉及一种基于锌浮渣制备的纳米氧化锌及其制备方法和应用。
背景技术：
1、锌浮渣属于危险固体废弃物，其产生于湿法冶锌的过程中。80％的锌浮渣未被回收利用，堆积废弃，目前锌浮渣固废堆积量逾6000万吨，因此，需要对锌浮渣进行回收处理。锌浮渣中的锌主要以铁酸锌、硫化锌和部分氧化锌的形式存在，其中铁酸锌具有尖晶石结构，性质较为稳定，难以被解离浸出，湿法回收锌浮渣中锌的方法中，应用最为广泛的是硫酸化焙烧-水浸或酸浸，这种方法浸出锌的同时，大量高价铁也进入溶液中，不利于后续从浸出液回收锌由于铁酸锌中的三价铁可以被还原为二价铁，从而破坏其稳定结构，可在实现锌高效浸出的同时避免大量高价铁生成。
2、国内锌冶炼主流是常规浸出工艺，均配套有火法渣处理系统；热酸浸出-黄钾铁矾工艺、直浸工艺，逐步配套黄钾铁矾渣、浮选尾矿、铁渣的火法渣处理系统；国外锌冶炼主流是热酸浸出-黄钾铁矾工艺，铁钒渣通过水泥固化进行堆存；常规浸出工艺、热酸浸出-针铁矿工艺，配套火法渣处理系统；主要处理技术：水泥固化法、回转案挥发、侧吹浸没燃烧炉+烟化炉挥发、瓦纽科夫式侧吹+烟化炉挥发、烟化炉挥发、顶吹炉挥发、等离子炉挥发。但是，上述工艺均存在能耗高、成本大、环境污染严重问题。
3、目前，纳米zno制备技术发展迅速，按反应体系相态分类，主要包括气相法、固相法和液相法。其中液相法因工艺条件易控制、所得产品纯度更高、技术成本更低，相比于其他两类方法更适用于工业规模化生产。但是液相法制备得到的纳米zno的形貌、平均粒径及粒径分布受反应条件的影响，且其存在易团聚的不足。因此，需要开发一种利用锌浮渣制备纳米氧化锌的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一些不足，本发明提供了一种基于锌浮渣制备的纳米氧化锌及其制备方法和应用；本发明对冶金行业冶炼锌浮渣的绿色回收，多次改进工艺路线，将硫酸酸浸锌浮渣后的产物znso4与na2co3沉淀剂共同生产纳米氧化锌；所述纳米氧化锌平均粒径小于100nm，且粒径分布较窄，分散性良好；所述制备方法生产成本低，工艺流程较为简单，同时清理了固体废料，在保护生态环境的同时也将给企业带来巨大的经济效益，具有很好的实用性。
2、为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术手段：
3、本发明首先提供了一种基于锌浮渣制备的纳米氧化锌，所述纳米氧化锌为淡黄色粉末，其大部分呈球状颗粒，少量为棒状结构；所述纳米氧化锌平均粒径小于100nm，粒径集中分布在40-50nm之间，比表面积为40m2/g,纯度为99.9％。
4、本发明还提供了上述基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，所述制备方法包括：
5、(1)将锌浮渣球磨筛分成粉末状，然后用硫酸溶液浸取锌浮渣粉末，浸取结束后抽滤，取滤液，即硫酸锌溶液；
6、(2)将硫酸锌溶液与na2co3水溶液、发泡剂和稳泡剂混合，得到混合溶液，然后将混合溶液在气泡液膜反应器中反应，反应结束后得到碱式碳酸锌；
7、(3)将碳酸锌在300～500℃下煅烧1～3h，得到纳米氧化锌。
8、优选地，步骤(1)中，锌浮渣粉末的用量为8～12g。
9、优选地，步骤(1)中，所述硫酸溶液的浓度为2～3mol/l。
10、优选地，步骤(1)中，所述浸取条件为：控制锌浮渣粉末和硫酸溶液的固液比为6:1、转速为400r/min的条件，在50～70℃下浸取0.5～2h。
11、优选地，步骤(2)中，混合溶液中，硫酸锌溶液的终浓度为0.2mol/l；
12、na2co3水溶液的终浓度为0.5mol/l；
13、发泡剂的终浓度为0.002～0.005mol/l。
14、优选地，步骤(2)中，所述发泡剂包括油酸钠或十二烷基硫酸钠；
15、所述稳泡剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
16、优选地，步骤(2)中，所述反应条件为：n2气速250-500/ml·min-1下，蠕动泵转速40/rpm、搅拌盘转速1000/rpm、控制温度在20-30℃进行反应。
17、本发明还提供了上述纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19、本发明所述纳米氧化锌平均粒径均小于100nm,粒径集中分布在40-50nm之间，比表面积为40m2/g,纯度为99.9％。所述纳米氧化锌物理尺寸低于50nm，具有显著的营养生理正效应，并且纳米氧化锌的吸收率和利用效率显著高于硫酸锌和饲料级氧化锌，其生物活性和兼容性更高。
20、本发明所述纳米氧化锌粒径小，比表面积大，在汽车胎面胶中用纳米氧化锌减量25％替代间接法氧化锌，可以提高胎面胶的300％定伸应力和硬度，而拉伸强度和扯断伸长率基本相当；减量50％替代间接法氧化锌可以获得最佳的物理机械性能。因此采用纳米氧化锌替代间接法氧化锌可以显著提高汽车轮胎的抗老化性，抗摩擦着火，延长使用寿命长。
1.一种基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，锌浮渣粉末的用量为8～12g。
3.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸溶液的浓度为2～3mol/l。
4.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浸取条件为：控制锌浮渣粉末和硫酸溶液的固液比为6:1、转速为400r/min的条件，在50～70℃下浸取0.5～2h。
5.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合溶液中，硫酸锌溶液的终浓度为0.2mol/l；
6.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述发泡剂包括油酸钠或十二烷基硫酸钠；
7.根据权利要求1所述的基于锌浮渣制备的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应条件为：n2气速250-500/ml·min-1下，蠕动泵转速40/rpm、搅拌盘转速1000/rpm、控制温度在20-30℃进行反应。
8.权利要求1～7任一项所述方法制备的纳米氧化锌，其特征在于，所述纳米氧化锌为淡黄色粉末，其大部分呈球状颗粒，少量为棒状结构；所述纳米氧化锌平均粒径小于100nm，粒径集中分布在40-50nm之间，比表面积为40m2/g,纯度为99.9％。
9.权利要求8所述的纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用。
