湿法炼锌和火法炼锌ppt课件.ppt
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1、火法炼锌与湿法炼锌,冶炼原理,2012/05/19,冶金三班,2,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,2012/05/19,冶金三班,3,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:
2、ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g),焙砂中其他物质的还原,2012/05/19,冶金三班,4,存在于焙砂中的铁酸锌(ZnO.Fe2O3)在蒸馏过程中可被CO还原:ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2ZnO+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,2012/05/19,冶金三班,5,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
3、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%。,2012/05/19,冶金三班,6,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
4、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。,冶炼原理,2012/05/19,冶金三班,7,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8085%来自湿法炼锌。,.锌焙砂的浸出,2012/05/19,冶金三班,8,湿法炼锌中锌焙砂的浸出就是用硫酸溶液将焙砂中的
5、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:物料中的锌尽可能完全溶解到浸出液(即浸出率高);有害杂质尽可能不溶解,而进入渣中与锌分离。,.锌焙砂浸出的主要反应,2012/05/19,冶金三班,9,ZnOZnO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。,ZnS硫化锌在实际浸出过程不发生反应而留在渣中。,2012/05/19,冶金三班,10,ZnO.Fe2O3(铁酸锌)在一般酸浸条件下(温度333343K,终点酸度15g/LH2SO4),铁酸锌不溶解,留在渣中造成锌的损
6、失。当采用高温高酸浸出(温度为363368K,终点酸度为4060g/LH2SO4),铁酸锌按下列反应溶解:ZnO.Fe2O3+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。,ZnO.SiO2(硅酸锌)硅酸锌可按下列反应溶解进入溶液:2ZnO.SiO2+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。,.硫酸锌溶液的电解沉积,2012/05/19,冶金
7、三班,11,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,所用的阳极板为含银0.5%1%的铅-银合金板,阴极板为铝板。在阴极铝板上析出金属锌,阳极上放出氧气,溶液中硫酸再生。其总反应为:,2012/05/19,12,阴极过程电解液中杂质元素的含量很低时,正离子主要是Zn2+和H+,在工业生产条件下(当电解液含Zn50g/l,H2SO4 115g/l,电解温度40),所以锌电解的阴极过程主要是Zn2+的放电:Zn2+2e=Zn,阳极过程阳极上首先发生铅阳极的溶解,形成PbSO4覆盖在阳极表面。Pb+SO42-2e=PbSO4当电位增大到某一数值时,Pb2-被氧化成Pb
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