湿法炼锌和火法炼锌.pptx

冶炼原理
2012/05/19
冶金三班
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火法炼锌基本原理
火法炼锌是先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的ZnS变为ZnO，然后用碳质还原剂还原得到锌蒸气，再进一步蒸馏提纯得精炼锌。按冶炼设备不同可分鼓风炉、竖罐、电炉、平罐等炼锌方法。平罐炼锌在20 世纪前是唯一的炼锌方法，是一种简单而又落后的炼锌方法，由于能耗高，生产率低，目前已基本淘汰。
焙砂中ZnO的还原
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火法炼锌是基于在高温（>1273K）ZnO能被碳质还原剂还原，主要反应为：
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g)
C(s) + CO2(g) = 2CO(g)
总反应为：
ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)
焙砂中其他物质的还原
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存在于焙砂中的铁酸锌（）在蒸馏过程中可被CO还原：
+CO=ZnO+2FeO+CO2
ZnO+CO=Zn+CO2
焙砂中的硅酸锌在配入石灰后也容易还原，但焙砂中的ZnSO4和ZnS不被还原完全进入蒸馏残渣中而引起锌的损失。
Zn蒸气的冷凝
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冷凝反应
还原蒸馏得到的锌蒸气必须在冷凝器中冷凝成液体锌。
Zn(g) →Zn（l）
锌蒸气的冷凝是相变过程，为使气态锌转化为液态锌，必须
使锌蒸气温度降到沸点下（<1180K）。
实际生产中，降低冷凝温度直到接近锌的熔点，使剩余的锌
蒸汽压接近零，可获得最大冷凝效率。
还原蒸馏气体组成的组成
还原蒸馏产生的气体是Zn蒸气、CO和少量的CO2的混合
气，锌蒸汽的含量不超过50%。
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蓝粉的生成
如锌蒸汽刚冷凝成小液滴，其表面即被氧化，生成氧化物薄
膜，最终凝固成细粉，即蓝粉。
引起蓝粉的主要因素为CO2，这是因为反应：
ZnO + CO = Zn(g) + CO2
为吸热反应，所以当炉气中温度下降时CO2将使产出的锌蒸
气再氧化成ZnO，并包裹在锌液滴的表面，形成蓝粉，降低
冷凝效率。为了防止氧化反应的发生，尽可能在高温下直接
将锌蒸气导入冷凝器内，使之急冷。
冷凝设备
有锌雨飞溅式冷凝器和铅雨飞溅式冷凝器两类。鼓风炉炼锌
得到的Zn蒸气浓度低，因此生产中采用高温密闭炉顶和铅雨
冷凝的方法。利用铅雨冷凝时，利用锌在液体铅中有一定溶
解度，降低冷凝下来的锌的活度，从而保护锌不被炉气中的
CO2所氧化。
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湿法炼锌基本原理
湿法炼锌是用稀硫酸(即废电解液)浸出锌焙烧矿得硫酸锌溶液，经净化后用电积的方法将锌从溶液中提取出来。当前，湿法炼锌具有生产规模大、能耗较低、劳动条件较好、易于实现机械化和自动化等优点在工业上占主导地位，锌总产量的80~85%来自湿法炼锌。
Ⅰ.锌焙砂的浸出
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湿法炼锌中锌焙砂的浸出就是用硫酸溶液将焙砂中的锌及其他有价元素溶解到溶液中，并使有价元素与脉石等不溶物分离的过程。
锌焙砂浸出需达到两个目的：
①物料中的锌尽可能完全溶解到浸出液(即浸出率高)；
②有害杂质尽可能不溶解，而进入渣中与锌分离。
Ⅱ.锌焙砂浸出的主要反应
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⑴ZnO
ZnO是焙砂的主要成分，浸出时与硫酸作用，按以下反应进入溶液：
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
该反应为浸出过程的主反应。
⑵ZnS
硫化锌在实际浸出过程不发生反应而留在渣中。
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⑶（铁酸锌）
在一般酸浸条件下（温度333~343K，终点酸度1~5g/LH2SO4），
铁酸锌不溶解，留在渣中造成锌的损失。当采用高温高酸浸出
（温度为363~368K，终点酸度为40~60g/LH2SO4），铁酸锌按
下列反应溶解：
+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
铁酸锌的浸出率达到90%以上，但大量铁也转入溶液，目前工业
上采用黄钾铁钒法、针铁矿法和赤铁矿法除铁。
⑷（硅酸锌）
硅酸锌可按下列反应溶解进入溶液:
+2H2SO4=2ZnSO4+SiO2+2H2O
生成的SiO2不能沉淀呈胶体状态存在于溶液中，固液分离发
生困难。为了加速矿浆的澄清与过滤，提高设备生产率，在
浸出矿浆固液分离时，需加入絮凝剂。
Ⅲ.硫酸锌溶液的电解沉积
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将净化后的ZnSO4溶液与电解废液混合，连续从电解槽的进液端流入电解槽内，所