锌冶金学第章ppt课件.ppt

锌冶金学 有色重金属冶金学 精品课程 7火法炼锌简介 7 1蒸馏炼锌的理论基础 7 2密闭鼓风炉炼锌 7 3粗锌火法精炼 7 4烟化法处理含锌物料 7 5火法炼锌新技术 7火法炼锌简介 火法炼锌是将已死焙烧的矿与炭混合 在高温 1000 下ZnO能被炭质还原剂还原得到的锌蒸气 在几乎不含CO2的气体中冷凝得到液体金属锌的过程 其主要反应为 ZnO s CO g Zn CO2 g CO2 g C s 2CO g 总反应为 ZnO s C s Zn CO g 火法炼锌包括平罐炼锌 竖罐炼锌 电炉炼锌与密闭鼓风炉炼锌 帝国熔炼法 简称ISP 平罐炼锌和竖罐炼锌是间接加热 电炉炼锌为直接加热但不产生燃烧气体 密闭鼓风炉采用燃料直接加热 能量利用率高 是目前主要的火法炼锌设备 ISP适合冶炼铅锌混合矿 采用铅雨冷凝器从含CO2高而含锌低的炉气中冷凝锌 除得到金属锌外 还产出金属铅 7 1蒸馏炼锌的理论基础 7 1 1ZnO还原的热力学ZnO被炭还原的特点是产生锌蒸气 还原反应为 ZnO被炭还原 实际上是被CO还原 还原所消耗的CO可由炭的气化反应来补充 ZnO s C s Zn g CO g ZnO s CO g Zn g CO2 g G 178020 111 67TJ C s CO2 g 2CO2 g G 170460 174 43TJ K P2CO aC PCO2 P2CO PCO2 7 1 1ZnO还原的热力学 对反应ZnO s CO g Zn g CO2 g P总 PCO PZn PCO2 ZnO被还原时 Zn与O的原子个数相等 因此有 PZn PCO 2PCO2则平衡常数为 lgK1 lg PCO2 PZn PCo 17315 T 3 51lgT 22 93 联解以上两式及K P2CO aC PCO2 P2CO PCO三个方程 可得 2P3CO K2P2CO K22K1 0 在温度为1100 1400K的范围内 计算出反应的平衡常数K1 K2及PCO PZn PCO2和锌的饱和蒸气压PZn 并将PZn PZn 及P总与温度的关系曲线绘图 7 1 1ZnO还原的热力学 7 1 1ZnO还原的热力学 由上图可见 从1283K开始 PZn PZn 锌蒸汽应冷凝为液体锌 直到PZn P Zn为止 当ZnO在920 被炭还原时 还原产生的锌蒸汽是未饱和的 因此不能得到液体锌 但当温度升高且压力增大时 还原反应产生的锌蒸汽压力增加 到1280K时两线相交 相交点PZn PZn 2 105Pa P总 3 5 105Pa 可见 ZnO用固体炭还原生产液体锌的必要条件是温度高于1280K 总压大于350kPa 在ZnO被炭还原的同时 如果有另一种不挥发的金属 如铜 而它又能溶解锌形成液体合金 合金中锌的活度小于1 则ZnO开始还原的温度也可以降低 这是Cu Zn矿直接还原生产黄铜的基础 7 1 2其它锌化合物的还原 锌焙砂中除了ZnO外 还有铁酸锌 ZnO Fe2O3 硅酸锌 2ZnO SiO2 硫化锌 ZnS 及硫酸锌 ZnSO4 等锌化合物 1 铁酸锌存在于焙砂中的铁酸锌 ZnO Fe2O3 在蒸馏过程可被CO按如下反应还原为FeO ZnO Fe2O3 CO ZnO 2FeO CO2ZnO Fe2O3 3CO ZnO 2Fe 3CO2 900 ZnO CO Zn CO2 ZnO Fe Zn FeO 铁酸锌也可以被金属铁还原 ZnO Fe2O3 2Fe Zn 4FeO 铁酸锌可以被很好地还原 焙烧形成铁酸锌对火法蒸馏炼锌不是特别有害 7 1 2其它锌化合物的还原 2 硅酸锌焙砂中的硅酸锌较氧化锌和铁酸锌难还原 在加入石灰 Fe2O3后可以促使硅酸锌分解 加速锌的还原 3 硫化锌和铝酸锌但焙砂中的ZnS和铝酸锌在蒸馏过程中不被还原而进入残渣造成锌的损失 4 硫酸锌硫酸锌在蒸馏过程中可以分解为ZnO和SO2 ZnO又可以被还原成锌蒸汽 但SO2也被还原成元素S与锌结合成ZnS造成锌的损失 此外 硫酸锌也可被C或CO还原成ZnS 因此 焙烧矿中的硫酸盐中的硫会造成锌损失在蒸馏残渣中 7 1 3ZnO还原的动力学 ZnO用炭还原由下列过程组成 1 吸附在ZnO表面的CO还原ZnO 2 在炭表面发生的CO2被炭还原的反应 3 ZnO和炭两固相表面之间气体的扩散 在固体炭与ZnO表面间的气体扩散是整个过程的控制过程 增大两固体的表面积和缩短两表面之间的距离 可以提高整个反应的速度 应用在平罐和竖罐炼锌中 必须将原料与还原剂细磨 并很好地混合 增加蒸馏罐中气流速度 有利于气体扩散 从而加速过程的进行 所以保证炉料有良好的透气性特别重要 7 1 4锌蒸气的冷凝 锌蒸气的冷凝必须使锌蒸气温度降到露点以下 降低冷凝温度至锌的熔点以下 露点就是锌蒸气压和凝聚相达到平衡的温度 锌蒸气冷凝过程中 所获得的液体锌量取决于所控制的冷凝温度 锌蒸汽从炉气中冷凝为液体锌的百分数是衡量冷凝过程中锌回收率的重要指标 常用冷凝效率表示 式中C1 冷凝前锌蒸汽的浓度 C2 冷凝后锌蒸汽的浓度 因此降低冷凝温度直到接近锌的熔点 使剩余的锌蒸气压力接近零 则可获得最大冷凝效率 但实际上 由于温度控制的不准确 故被气体带走的锌量常达2 3 7 1 4锌蒸气的冷凝 在冷凝器中 锌蒸气最先冷凝于器壁上的锌为极细的点滴 随后逐渐聚成较大的点滴 而汇流于冷凝器底部 若锌蒸气在气流中冷凝为微细的点滴 又来不及凝聚成为较大的点滴成为细尘状的锌粒则形成为冷凝灰 沉积于冷凝器内锌液的表面 如果锌蒸气刚刚冷凝成小点滴 其表面即被CO2氧化成ZnO 不能汇聚成较大的点滴 最终凝固为细粉 这种细粉叫做蓝粉 无论锌冷凝灰或蓝粉的生成 都将降低锌的冷凝效率 7 1 4锌蒸气的冷凝 在火法炼锌中 为了提高锌的冷凝效率 必须防止锌蒸气再氧化以减少蓝粉的产生 防止锌蒸气再氧化的办法有 1 炉气的骤冷 采用飞溅式铅雨冷凝器 为了获得液态锌而不是锌粉 急剧冷却的温度下限一般介于450 550 的温度范围内 2 强化物理过程 飞溅式冷凝器由于在被冷凝炉气中造成了大量的金属液滴 因而大大提高了锌蒸汽的冷凝速度 液态锌再氧化反应的速度大为降低 3 控制进入冷凝器混合炉气中的CO2含量或CO2 CO的比值和炉气中的水蒸汽量以及防止冷凝系统漏风 7 1 4锌蒸气的冷凝 在锌蒸汽冷凝过程中 影响凝结速度的因素有 1 过冷蒸汽中凝结核心出现的速度 2 蒸气压降低速度 3 冷凝器排出热量的速度 7 1 5锌蒸气冷凝设备 现代火法炼锌工业应用的冷凝器有四大类 1 平罐冷凝器 适合于平罐炼锌 冷凝效率低 一般为70 75 2 挡板冷凝器 增大了冷凝器内壁的表面积和气流在冷凝器内流动的长度及气流的紊乱程度 冷凝效率一般为88 92 3 蚕形冷凝器 适用于竖井式电阻炉炼锌 由于出口端的锌液处于负压下工作 锌液面上有相当数量的锌被蒸发 动力消耗大 4 飞溅式冷凝器 具有强化物理凝聚过程 减小氧化趋势 降低冷凝废气合锌量和加强扩散过程等优点 大大地提高了冷凝效率 飞溅式冷凝器包括铅锌分离系统在内的冷凝效率约为87 90 4 呈蓝粉产出 6 9 呈浮渣产出 虽然铅雨冷凝器可以处理CO2 CO比值很高的炉气 当炉气中CO2含量超过14 时冷凝效果较差 7 1 5锌蒸气冷凝设备 锌雨冷凝器用于竖罐炼锌 处理含锌蒸汽25 35 或更高的炉气 它是靠没入冷凝器内锌液面下的石墨转子的转动 将液体锌在冷凝器内扬起 形成密集的锌雨充满于冷凝室内 导入的锌蒸气与锌雨密切按触冷凝而汇聚于锌液中 锌液定期或连续放出 铅雨冷凝器适于处理鼓风炉炼锌时产出的低锌高CO2的高温炉气 含锌5 7 含CO211 14 含CO18 20 入冷凝器炉气温度高于1000 飞溅式冷凝器又分为锌雨飞溅式冷凝器 铅雨飞溅式冷凝器和转筒式冷凝器 7 1 5锌蒸气冷凝设备 铅雨冷凝器的优点 铅的价格便宜 熔点较锌低而沸点较锌高 在锌的冷凝温度下呈液态且蒸气压低 在锌的冷凝温度下铅不易氧化 且与锌部分互溶 溶解度随温度的升高而增大 锌在铅液中的活度系数小于1 冷凝炉气对铅液中锌的氧化比纯锌液要困难 铅雨冷凝器的缺点 由于铅的热容量小以及锌在铅中的溶解度随温度的变化率很小 使铅液的循环量很大 是冷凝锌量的420倍 锌铅合金中的正偏差关系使锌在铅液中的活度很大 使锌的氧化损失增大 7 1 5锌蒸气冷凝设备 7 2密闭鼓风炉炼锌 密闭鼓风炉炼锌法又称为帝国熔炼法或ISP法 是目前世界上最主要的火法炼锌方法 它合并了铅和锌两种火法冶炼流程 是处理复杂铅锌物料的较理想方法 鼓风炉炼锌与蒸馏法炼锌的不同之处在于鼓风炉炼锌直接加热炉料 作为还原剂的焦炭同时又是维持作业温度所需的燃料 在间接加热的蒸馏罐内 炉料中配有过量的炭 出罐气体中CO2浓度小于1 可以防止锌蒸气冷凝时被重新氧化 直接加热的鼓风炉炼锌由于焦炭燃烧反应产生的CO CO2 鼓入风中的N2和还原反应产生的Zn蒸气混在一起 炉气被大量CO CO2和N2气所稀释 炉气为低锌高CO2的高温炉气 含锌5 7 含CO211 14 含CO18 20 入冷凝器炉气温度高于1000 使从含CO2高的炉气中冷凝低浓度的锌蒸气存在许多困难 在鼓风炉炼锌炉气的冷凝过程中 为了防止锌蒸气被氧化为ZnO 在生产中采用高温密封炉顶和铅雨冷凝器 高温密封炉顶的另一个作用是防止高浓度的CO逸出炉外 7 2密闭鼓风炉炼锌 7 2密闭鼓风炉炼锌 鼓风炉炼锌的优点 1 对原料的适应性强 可以处理铅锌的原生和次生原料 尤其适合处理难选的铅锌混合矿 简化了选冶工艺流程 提高了选冶综合回收率 2 生产能力大 燃料利用率高 有利于实现机械化和自动化 提高劳动生产率 3 基建投资费用少 4 可综合利用原矿中的有价金属 金 银 铜等富集于粗铅中予以回收 镉 锗 汞等可从其它产品或中间产品中回收 7 2密闭鼓风炉炼锌 鼓风炉炼锌的缺点 1 需要消耗较多质量好 价格高的冶金焦炭 2 技术条件要求较高 特别是烧结块的含硫量要低于1 使精矿的烧结过程控制复杂 3 炉内和冷凝器内部不可避免地产生炉结 需要定期清理 劳动强度大 7 2密闭鼓风炉炼锌 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 7 2 1 1鼓风炉炼锌的主要反应分析鼓风炉炼锌过程中发生的主要化学反应如表所示 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 为了方便 按炉子高度划分为炉料加热带 再氧化带 还原带和炉渣熔化带四个带 炉内各带的温度变化情况如图所示 在炉料加热带 加入炉内的烧结块从炉气中吸收热量被迅速地加热到1000 从料面逸出的炉气温度则降低到800 900 为了保证进入冷凝器的含锌炉气具有足够高的温度 从炉顶吸入空气 使其与炉气中的一部分CO燃烧 放出热量来补偿加热炉料所消耗的热量 在再氧化带 锌蒸气被氧化 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 在生产实践中 根据具体的生产条件 正确地选定炭锌比 鼓风量以及热风温度以提高产量 在鼓风炉炼锌过程中 一部分ZnO 约40 是从固态烧结块中还原出来 其余部分是从熔化后的炉渣中还原的 从炉渣中还原ZnO是比较困难的 需要具有更强的还原气氛和较高的温度 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 7 2 1 2铅 铜在熔炼过程中的变化鼓风炉炼锌能处理复杂铅锌矿甚至含铜的铅锌矿 目前鼓风炉炼锌能处理含锌 铅 铜金属总量达70 的烧结块 其中Cu Zn达到0 05 Pb Zn达到1 当冶炼含铅为及含一定量铜的烧结块时 锌 铅 铜的回收率分别达到92 95 94 96 70 80 处理铅锌混合精矿 在烧结时随含铅量的提高 烧结块的强度增加 在鼓风炉熔炼时PbO比ZnO优先还原 Pb与挥发的硫化合生成PbS 可以溶解As 从而提高锌的冷凝效率 在下流过程中铅可以溶解物料中的Au Ag Cu Sb Bi等元素 提高综合回收能力 可以补偿在锌冷凝过程中铅的损失 随原料中铅含量的增加 锌的生产能力下降 当铅含量超过24 时 容易形成炉结 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 烧结块中的铜在炼锌鼓风炉中容易被还原 还原得到的铜可以溶解于铅中少量以硫化物或砷化物进入铅中 在粗铅精炼时予以回收 烧结块中的铜被还原后能与As Sb Sn等化合 将它们带至炉底 减少对锌冷凝的影响 处理高铜原料的困难是在炉内造冰铜时 要求烧结块中保留较多的硫 这便会增加渣含锌 同时粗铅含铜太高也会给放铅带来困难 加上处理铜浮渣时铜的回收率不高 熔炼时铜随渣损失也大 所以鼓风炉炼锌过程中铜的回收率较低 铜的损失主要是在渣中 炉料中的Cu Bi Sn Sb Au Ag等元素在熔炼过程中大都富集在粗铅中 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 7 2 1 3鼓风炉炼的能耗及热能利用铅锌密闭鼓风炉的处理能力用每天燃烧的炭量来表示 标准炉 炉身断面积为17 2m2 风口区断面为11 1m2 风口区宽和长分别为1595mm和6050mm 炉两端为半圆形 圆半径为1345mm 风口总面积为0 203m2 直径为127mm 风口比2 炉缸深度395mm 的能力为每天燃烧炭量为94吨 生产中必须根据炭的种类决定焦炭的消耗量 鼓风炉炼锌每生产1吨锌约耗焦炭0 9 1 1吨 为了降低炭的消耗 提高炭的热利用率 使用含CO的炉气来预热空气 热风温度提高100 可提高炉子的熔炼量20 热风温度由780 提高到800 可使C Zn比值由0 9降低到0 8 为了提高炭的热利用率 应使炭尽可能完全燃烧成CO2 但是ZnO的还原要求一定的CO CO2比值 因此可用含CO的炉气来预热空气 7 2 1鼓风炉炼锌的基本原理和特征 7 2 2密闭鼓风炉炼锌的设备 鼓风炉炼锌的主要设备有 为密闭鼓风炉炉体 铅雨冷凝器 冷凝分离系统以及铅渣分离的电热前床 密闭鼓风炉是鼓风炉系统的主要设备 由炉基 炉缸 炉腹 炉身 炉顶 水冷风口等部分组成 冷凝分离系统可分为冷凝系统和铅 锌分离系统两部分 铅雨冷凝器是鼓风炉炼锌的特殊设备 铅锌的分离一般采用冷却凝析法将锌分离出来 由于密闭鼓风炉炉顶需要保持高温高压 密封式炉顶是悬挂式的 在炉顶上装有双钟加料器 7 2 3密闭鼓风炉炼锌实践 铅锌精矿与熔剂配料后在烧结机上进行烧结焙烧 烧结块和经过预热的焦炭一道加入鼓风炉 烧结块在炉内被直接加热到ZnO开始还原的温度后 ZnO被还原得到锌蒸气 锌蒸气与风口区燃烧产生的CO2和CO气体一道从炉顶进入铅雨冷凝器 锌蒸气被铅雨吸收形成Pb Zn合金 从冷凝器放出再经冷却后析出液体锌 形成的粗铅 冰铜和炉渣从炉缸放入前床分离 粗铅进一步精炼 炉渣经烟化或水淬后堆存 7 2 3密闭鼓风炉炼锌实践 密闭鼓风炉的熔炼产物有粗锌 粗铅 炉渣 黄渣 浮渣 蓝粉和低热值煤气等 各元素在产物中的分配列于下表 7 2 3密闭鼓风炉炼锌实践 密闭鼓风炉的主要产品为粗锌 另一主要产品为粗铅 粗锌含锌在98 以上 含铅在1 5 含铅量较其它火法炼锌的粗锌高 粗铅其品位视原料中的铜 锑等杂质而波动 一般大于98 各物料 产品 半产品的成分见下表 7 2 4密闭鼓风炉炼锌炉渣的处理 形成炉渣的组分主要有FeO SiO2 CaO和Al2O3等化合物 占炉渣总重量的85 左右 为了提高锌的挥发率和降低渣含锌 要求鼓风炉炼锌炉渣具有较高的熔点 1200 和较高的氧化锌活度 因此鼓风炉炼锌炉渣为高氧化钙炉渣 炉渣的CaO SiO2一般为1 4 1 5 炉渣中一般含0 5 Pb和6 8 Zn 锌随渣的损失占入炉总锌量的5 为了减少渣含锌损失 应减少渣量和降低渣含锌 采用高钙炉渣有利于减少熔剂消耗量和渣量 从而提高锌的回收率 由于鼓风炉炼锌炉渣一般含6 8 Zn和小于1 Pb 有的炉渣含有一定数量的锗 可采用烟化炉或贫化电炉处理 回收其中的锌 铅 锗等有价金属 7 3粗锌火法精炼 由于蒸馏法和鼓风炉炼锌所得的粗锌中含有Pb Cd Fe Cu Sn As Sb In等杂质 总含量为0 1 2 这些杂质元素影响了锌的性质 限制了锌的用途 因此必须对粗锌进行精炼以提高锌的纯度 目前 粗锌采用的精炼方法是火法精炼和真空蒸馏精炼 火法精炼又分为熔析法和精馏法 目前大多采用精馏法 7 3粗锌火法精炼 火法炼锌产出锌的化学成分 7 3 1熔析法精炼 当含有铁的粗锌冷却时 化合物FeZn7进行结晶 析出的FeZn7结晶因为较重 沉于锌熔池底上 形成糊状结晶 称作硬锌 熔析法精炼锌仅是除去锌中的铅与铁 在熔体状态时铅与锌相互部分溶解 当锌熔化后即行分层 上层为较轻的含有少量铅的锌 而下层为含有一些锌的铅 熔析温度为在430 450 熔析法精炼时外在各产物中的分布下 精炼锌90 0 下层铅合金1 5 中间硬锌5 0 氧化物浮2 0 损失1 5 熔析精炼在反射炉内或锅内进行 粗锌在703 723K熔化后静置24 48小时以达到熔体必要的分层 所得精炼锌 即上层 约含锌99 合铅0 9 1 0 含铁0 02 0 03 下层含铅92 94 含锌5 6 在两层中间的硬锌含铁约达5 含有很多的锌 熔析法的缺点是仅能部分地除去杂质铅与铁 锌的回收率低 燃料消耗大 生产率较低 7 3 2精馏法精炼 1 粗锌精馏精炼的原理粗锌精馏精炼的基本原理是利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别 在高温下使它们与锌分离 粗锌中可能含有的杂质金属 按其蒸气压或沸点分为两类 1 蒸气压高于 或沸点低于 锌的杂质如Cd等 2 蒸气压低于 或沸点高于 锌的杂质元素如Pb In Fe Cu等 生产中常将脱除沸点高于锌的杂质金属的过程称为脱铅过程 脱除沸点低于锌的金属杂质的过程称为脱镉过程 即粗锌精馏过程均由脱铅和脱镉两大过程组成 7 3 2精馏法精炼 右图为Zn Cd二元系组成的沸点图 由图可以看出 当锌中熔有低沸点镉时 锌的沸点便会降低 其变化规律如图中I线所示 当成分为A的粗锌加热到a的温度时 这种含镉的锌便会沸腾 锌 镉同时挥发 蒸气冷却时 其组成则是沿着线II变化 从I线上的a点作横坐标的平行线 交于b点 b点所代表成分 即为A成分的合金加热至a点蒸发 气液两相平衡时气相的平衡成分 因此 被冷凝下来的液相含锌较b点多 含隔少 未被冷凝的气相则正好相反 即气相中富集了低沸点的金属镉 这样反复多次地蒸发与冷凝 液相中就富集了高沸点金属 气相中富集了低沸点的金属 从而使沸点有差别的两种金属 达到完全分离的目的 7 3 2精馏法精炼 2 精馏设备与工艺粗锌精馏精炼的的主要设备是铅塔和镉塔 此外还有熔化炉 铅塔冷凝器 镉塔冷凝器 熔析炉 铸锭炉等 粗锌精馏精炼在精馏塔内完成 精馏塔包括铅塔和镉塔两部分 一般是由两座铅塔和一座镉塔组成的三塔型精馏系统构成 铅塔的主要任务是从锌中分离出沸点较高的Pb Fe Cu Sn In等元素 镉塔则实现锌与镉的分离 铅塔和镉塔的燃烧室多用煤气或重油加热 并设有换热室 7 3 2精馏法精炼 7 3 2精馏法精炼 3 粗锌精馏精炼的过程粗锌精馏精炼在精馏塔内完成 铅塔蒸发量约在70 以上 从铅塔下部流出未被蒸发而含有较多高熔点金属的锌约占加入精馏总锌量的20 25 仍以锌为主 高沸点Pb Fe Cu等的含量在5 以下 锌精馏塔一般由两座铅塔和一座镉塔组成一生产组 铅塔由50 60个碳化硅盘所叠成 铅塔下部四周用煤气或重油加热 铅塔燃烧室的温度控制在1323 1423K之间 上部保温 加热部分的塔盘为浅W型 叫蒸发盘 上部塔盘为平盘 叫回流盘 蒸发盘设在下部 以保证大量金属锌的蒸发 相邻两塔盘互成180 交错砌成 为了不使铅蒸气达到塔的上部 在蒸发盘与回流盘之间 有一空段 高约1米 不装塔盘 被蒸发的铅在此被冷凝下来 7 3 2精馏法精炼 在铅塔中未被冷凝的锌 镉蒸气从铅塔最上层逸出 经铅塔冷凝器冷凝为液体 含镉 1 后进入镉塔分离锌和镉 燃烧室温度控制在1100 左右 发生与在铅塔中相同的冷蒸发和冷凝过程 最后 从镉塔最上层逸出的富镉蒸气 进入进入镉冷凝器冷凝为Cd Zn合金 5 15 Cd 这种合金是生产镉的重要原料 镉塔的最下层聚积了除去镉纯锌液 铸锭后即为商品纯锌 在混合炉熔化的粗锌 经过一密封装置均匀地流入铅塔 液体金属由各层蒸发盘的溢流孔流入下面蒸发盘时 与上升的锌和镉的蒸气呈之字形运动 以保证气相和液相充分接触 使蒸发与冷凝过程尽可能接近平衡状态 从铅塔下部挥发出来的金属蒸气 经上部回流盘使高沸点的铅及一部分锌冷凝为液体回流至塔的下部 由铅塔的最下层流入熔析炉内 产出无镉锌 B 锌 硬锌和含锌粗铅 从硬锌中可回收锗 铟等有价金属 7 3 2精馏法精炼 7 3 2精馏法精炼 7 3 2精馏法精炼 在粗锌中铁的含量为0 04 0 085 时 将严重侵蚀铅塔底部的塔盘 降低塔盘的使用寿命 国外炼锌厂有将塔盘扩大的趋势 塔盘尺寸与生产能力如表所示 精锌精馏精炼可以产出99 99 的高纯锌 锌的回收率在99 以上 并能综合回收Pb Cd等有价金属 锌精馏过程的主要能耗是塔内金属蒸发所需热量 生产1t精锌的能耗为6 10GJ 7 3 2精馏法精炼 精馏法精练锌除可以得到很纯的锌之外 还可得到镉灰 含铟铅 含锡铅等副产物 从这些副产物中可提取金属镉 铟以及焊锡等 因而可以大大的降低精馏法的成本 此外 精馏锌时锌中杂质量对精馏过程影响很小 且操作稳定 易于掌握 7 3 2精馏法精炼 目前国外许多炼锌厂采用回流精馏精炼 其过程的实质就是减少铅塔的蒸发量而增大回流量 国内各火法炼锌厂利用铅塔产出的无镉锌 B号锌 生产优质氧化锌 即将无镉锌加入不配置镉塔的铅塔内精馏 并拆除该铅塔的回流盘 改为能控制漏风率的空气氧化室 从该铅塔蒸发盘产生的锌蒸气 通过喷出口进入氧化室被氧化 然后随气流进入冷却与收尘系统 收集得到的优质氧化锌 含ZnO达99 7 以上 利用B号锌还可生产出粒度小于5 的超细金属锌粉 7 3 3粗锌的真空蒸馏精炼 粗锌的真空蒸馏是利用锌与各杂质的蒸气压的差别 在高温和真空中使它们与锌分离 锌具有较好的挥发性 粗锌中各种杂质有在蒸发时不蒸发或很少蒸发 少数如镉的挥发性大于锌 只要采取一定措施分离镉 就能有效地真空蒸馏锌 真空蒸馏和常压精馏锌比较 由于真空蒸馏法是在低于大气压的环境下进行 因此具有一下优点 作业温度低 常压蒸馏在1423 1473K 真空蒸馏在1073K以下 较多的采用798K 二者相差约673 973K 产品质量好 常压精馏锌纯度为含锌99 995 含铝量少于0 003 含铜 铁 镉各在0 001 以下 而真空蒸馏产品锌纯度更高 7 4烟化法处理含锌物料 湿法炼锌生产过程中所得浸出渣 因其中含有较多量的锌及一些有价金属 必须加以回收 7 4烟化法处理含锌物料 烟化法处理含锌物料在于进一步提高锌的品位 以适应下一步冶炼要求 烟化法属还原挥发 氧化过程 烟化法处理含锌物料的实质是在高温 1000 1300 的条件下 用碳作还原剂 在固态或熔融状态下使物料中的氧化锌 氧化铅及氧化镉等还原呈金属蒸气挥发 再被炉气中的氧及CO2氧化为金属氧化物的过程 ZnO C CO Zn 0 5O2 CO2 ZnO CO 在湿法炼锌生产过程中所得浸出渣的处理方法很多 可根据渣的成分及冶炼所具备的条件不同而选择不同的方法 归结起来大致可分两类 一类是火法 如回转窑烟化法 烟化炉烟化法及漩涡炉烟化法等 另一类是湿法 如铁矾法 针铁矿法等 我国通常采用回转窑法烟化法处理湿法炼锌浸出渣 7 4 1回转窑处理锌浸出渣 在回转窑挥发过程中 被处理的物料与还原剂 焦炭 混合 有时还加少量石灰石促进硫化锌 硅酸锌的分解和调节渣成分以防止炉料熔化而