濕法煉鋅和火法煉鋅.ppt

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1、火法煉鋅與濕法煉鋅冶煉原理2012/05/19冶金三班2火法煉鋅基本原理火法煉鋅是先將鋅精礦進(jìn)行氧化焙燒或燒結(jié)焙燒，使精礦中的ZnS變?yōu)閆nO，然后用碳質(zhì)還原劑還原得到鋅蒸氣，再進(jìn)一步蒸餾提純得精煉鋅。按冶煉設(shè)備不同可分鼓風(fēng)爐、豎罐、電爐、平罐等煉鋅方法。平罐煉鋅在20世紀(jì)前是唯一的煉鋅方法，是一種簡單而又落后的煉鋅方法，由于能耗高，生產(chǎn)率低，目前已基本淘汰。焙砂中ZnO的還原2012/05/19冶金三班3火法煉鋅是基于在高溫（>1273K）ZnO能被碳質(zhì)還原劑還原，主要反應(yīng)為：ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g)C(s)+CO2(g)=2CO(g)總反應(yīng)為：ZnO(s)+

2、C(s)=Zn(g)+CO(g)焙砂中其他物質(zhì)的還原2012/05/19冶金三班4存在于焙砂中的鐵酸鋅（ZnO.Fe2O3）在蒸餾過程中可被CO還原：ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2ZnO+CO=Zn+CO2焙砂中的硅酸鋅在配入石灰后也容易還原，但焙砂中的ZnSO4和ZnS不被還原完全進(jìn)入蒸餾殘?jiān)卸痄\的損失。Zn蒸氣的冷凝2012/05/19冶金三班5冷凝反應(yīng)還原蒸餾得到的鋅蒸氣必須在冷凝器中冷凝成液體鋅。Zn(g)→Zn（l）鋅蒸氣的冷凝是相變過程，為使氣態(tài)鋅轉(zhuǎn)化為液態(tài)鋅，必須使鋅蒸氣溫度降到沸點(diǎn)下（<1180K）。實(shí)際生產(chǎn)中，降低冷凝溫度直到接近鋅的熔點(diǎn)，使剩

3、余的鋅蒸汽壓接近零，可獲得最大冷凝效率。還原蒸餾氣體組成的組成還原蒸餾產(chǎn)生的氣體是Zn蒸氣、CO和少量的CO2的混合氣，鋅蒸汽的含量不超過50%。2012/05/19冶金三班6藍(lán)粉的生成如鋅蒸汽剛冷凝成小液滴，其表面即被氧化，生成氧化物薄膜，最終凝固成細(xì)粉，即藍(lán)粉。引起藍(lán)粉的主要因素為CO2，這是因?yàn)榉磻?yīng)：ZnO+CO=Zn(g)+CO2為吸熱反應(yīng)，所以當(dāng)爐氣中溫度下降時CO2將使產(chǎn)出的鋅蒸氣再氧化成ZnO，并包裹在鋅液滴的表面，形成藍(lán)粉，降低冷凝效率。為了防止氧化反應(yīng)的發(fā)生，盡可能在高溫下直接將鋅蒸氣導(dǎo)入冷凝器內(nèi)，使之急冷。冷凝設(shè)備有鋅雨飛濺式冷凝器和鉛雨飛濺式冷凝器兩類。鼓風(fēng)爐煉鋅得

4、到的Zn蒸氣濃度低，因此生產(chǎn)中采用高溫密閉爐頂和鉛雨冷凝的方法。利用鉛雨冷凝時，利用鋅在液體鉛中有一定溶解度，降低冷凝下來的鋅的活度，從而保護(hù)鋅不被爐氣中的CO2所氧化。冶煉原理2012/05/19冶金三班7濕法煉鋅基本原理濕法煉鋅是用稀硫酸(即廢電解液)浸出鋅焙燒礦得硫酸鋅溶液，經(jīng)凈化后用電積的方法將鋅從溶液中提取出來。當(dāng)前，濕法煉鋅具有生產(chǎn)規(guī)模大、能耗較低、勞動條件較好、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)上占主導(dǎo)地位，鋅總產(chǎn)量的80~85%來自濕法煉鋅。Ⅰ.鋅焙砂的浸出2012/05/19冶金三班8濕法煉鋅中鋅焙砂的浸出就是用硫酸溶液將焙砂中的鋅及其他有價元素溶解到溶液中，并使有價元

5、素與脈石等不溶物分離的過程。鋅焙砂浸出需達(dá)到兩個目的：①物料中的鋅盡可能完全溶解到浸出液(即浸出率高)；②有害雜質(zhì)盡可能不溶解，而進(jìn)入渣中與鋅分離。Ⅱ.鋅焙砂浸出的主要反應(yīng)2012/05/19冶金三班9⑴ZnOZnO是焙砂的主要成分，浸出時與硫酸作用，按以下反應(yīng)進(jìn)入溶液：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O該反應(yīng)為浸出過程的主反應(yīng)。⑵ZnS硫化鋅在實(shí)際浸出過程不發(fā)生反應(yīng)而留在渣中。2012/05/19冶金三班10⑶ZnO.Fe2O3（鐵酸鋅）在一般酸浸條件下（溫度333~343K，終點(diǎn)酸度1~5g/LH2SO4），鐵酸鋅不溶解，留在渣中造成鋅的損失。當(dāng)采用高溫高酸浸出（溫度為363~3

6、68K，終點(diǎn)酸度為40~60g/LH2SO4），鐵酸鋅按下列反應(yīng)溶解：ZnO.Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O鐵酸鋅的浸出率達(dá)到90%以上，但大量鐵也轉(zhuǎn)入溶液，目前工業(yè)上采用黃鉀鐵釩法、針鐵礦法和赤鐵礦法除鐵。⑷ZnO.SiO2（硅酸鋅）硅酸鋅可按下列反應(yīng)溶解進(jìn)入溶液:2ZnO.SiO2+2H2SO4=2ZnSO4+SiO2+2H2O生成的SiO2不能沉淀呈膠體狀態(tài)存在于溶液中，固液分離發(fā)生困難。為了加速礦漿的澄清與過濾，提高設(shè)備生產(chǎn)率，在浸出礦漿固液分離時，需加入絮凝劑。Ⅲ.硫酸鋅溶液的電解沉積2012/05/19冶金三班11將凈化后的ZnSO4溶液與

7、電解廢液混合，連續(xù)從電解槽的進(jìn)液端流入電解槽內(nèi)，所用的陽極板為含銀0.5%~1%的鉛-銀合金板，陰極板為鋁板。在陰極鋁板上析出金屬鋅，陽極上放出氧氣，溶液中硫酸再生。其總反應(yīng)為：2012/05/1912陰極過程電解液中雜質(zhì)元素的含量很低時，正離子主要是Zn2+和H+，在工業(yè)生產(chǎn)條件下（當(dāng)電解液含Zn50g/l，H2SO4115g/l，電解溫度40℃），所以鋅電解的陰極過程主要是Zn2+的放電:Zn2++2e=Zn陽極過程陽極上首先發(fā)