第七次课锌冶金

1、锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy锌冶金锌冶金ZINC METALLURGY锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy 内 容 提 要l 概述l一、锌的主要性质一、锌的主要性质l二、二、 锌的主要化合物的性质锌的主要化合物的性质l三、三、 锌的主要用途锌的主要用途l四、四、 炼锌原料炼锌原料l五、五、 锌的提取方法锌的提取方法l六、我国锌冶炼现状六、我国锌冶炼现状l七、七、 锌冶金的发展锌冶金的发展l41锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy2 截至截至2002年，全世界查明锌储量为年，全世界查明锌储量为20000万吨，储量基础万吨，储量基础为为45000万吨，现

2、有储量和储量基础的静态保证年限为万吨，现有储量和储量基础的静态保证年限为23年和年和51年。锌储量和储量基础占锌资源量的年。锌储量和储量基础占锌资源量的10.52和和3.68。中国。中国锌的储量和储量基础均锌的储量和储量基础均居世界首位居世界首位，已成为世界最大的铅锌资，已成为世界最大的铅锌资源国家。源国家。 根据统计资料，在我国铅锌储量中根据统计资料，在我国铅锌储量中铅锌平均品位铅锌平均品位只有只有 4.66%，而根据目前铅锌价格水平和成本水平，只有铅锌，而根据目前铅锌价格水平和成本水平，只有铅锌(1:2.5)合计地质品位在合计地质品位在78以上的地质储量才是能经济利以上的地质储量才是能经济

3、利用的储量，目前我国能经济利用的铅锌合计储量只有用的储量，目前我国能经济利用的铅锌合计储量只有4513.86万万吨，仅占总储量的吨，仅占总储量的 42.6%。概概 述述锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy3 我国铅锌储量较多的省我国铅锌储量较多的省(区区)主要是主要是云南、广东、云南、广东、甘肃、四川、广西、内蒙古、湖南和青海甘肃、四川、广西、内蒙古、湖南和青海等等八省八省(区区)，其铅锌储量占全国总储量的，其铅锌储量占全国总储量的80.7%。 大中型锌矿大中型锌矿187处，探明资源总量处，探明资源总量7961万吨，万吨，储量储量1950万吨，其中大型锌矿区万吨，其中大型锌矿区44

4、处，探明资源总处，探明资源总量量5352万吨，储量万吨，储量 1553万吨，分别占全国的万吨，分别占全国的 58.1%和和76.6%。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy41、物理性质、物理性质 锌是锌是白而略带蓝灰色白而略带蓝灰色的金属，在室温下呈脆的金属，在室温下呈脆性，但在性，但在100150下其延展性良好。下其延展性良好。 锌原子量为锌原子量为65.37，熔点熔点Tm为为419.05。由于。由于锌熔点低，液态流动性好，在压力浇铸时能充满锌熔点低，液态流动性好，在压力浇铸时能充满模内很精细的地方，所以它模内很精细的地方，所以它常作为精密铸件的原常作为精密铸件的原料料。一、锌的

5、主要性质一、锌的主要性质锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy5 液态金属锌的液态金属锌的沸点沸点Tb比较低，为比较低，为906.97，常温下比重为常温下比重为7.133，800下的比重为下的比重为6.22，锌，锌有有3种结晶状态种结晶状态：-Zn、-Zn和和-Zn，其同质异其同质异性变化温度为性变化温度为443K和和603K。 液态锌的液态锌的蒸气压随温度升高而迅速增大蒸气压随温度升高而迅速增大，在，在不同温度下锌的蒸气压如下：不同温度下锌的蒸气压如下：温度温度/ 419.6 500 700 907 950蒸气压蒸气压/Pa 19.5 169 7982 101325 156347

6、到到1179.97K时锌的蒸气压达到时锌的蒸气压达到10132.5Pa，火火法炼锌法炼锌就是利用了锌的这一特点就是利用了锌的这一特点。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy62、化学性质、化学性质 锌在干燥空气或氧气中很稳定，但在潮湿空锌在干燥空气或氧气中很稳定，但在潮湿空气中形成碱式碳酸锌气中形成碱式碳酸锌(ZnCO33Zn(OH)2)，这样可这样可以以保护锌进一步地被腐蚀保护锌进一步地被腐蚀。 熔融的锌能与铁形成化合物，可熔融的锌能与铁形成化合物，可使钢铁免受使钢铁免受腐蚀腐蚀，镀锌工业镀锌工业利用了锌的这一特点。利用了锌的这一特点。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurg

7、y7 常温下常温下无空气的水对锌没有作用，但在无空气的水对锌没有作用，但在红热红热温度温度时，锌易分解水蒸气，生成氧化锌。时，锌易分解水蒸气，生成氧化锌。 在空气中加热金属锌至在空气中加热金属锌至505即可燃烧生成即可燃烧生成非晶型非晶型氧化锌。氧化锌。 商品锌商品锌易为硫酸或盐酸所溶解并放出氢气，易为硫酸或盐酸所溶解并放出氢气，也可溶于碱中，但溶解速度不及在酸快。也可溶于碱中，但溶解速度不及在酸快。 锌可与水银生成锌可与水银生成汞齐汞齐。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy8 二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧化成氧化锌，这是化成氧化锌，

8、这是火法炼锌火法炼锌的极重要反应。的极重要反应。 锌的电化极电位极负锌的电化极电位极负，这一特点被应用于从，这一特点被应用于从含金溶液中加锌粉含金溶液中加锌粉提金提金和和湿法炼锌湿法炼锌中的加锌置换中的加锌置换净液。净液。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy91、ZnS ZnS是炼锌的主要原料，在自然界中以是炼锌的主要原料，在自然界中以闪锌矿闪锌矿的形态存的形态存在。在。人造硫化锌人造硫化锌可用金属锌在硫或硫化氢下加热或者将硫化可用金属锌在硫或硫化氢下加热或者将硫化氢通过含锌离子的溶液中获得。氢通过含锌离子的溶液中获得。硫化锌硫化锌为难熔化合物，为难熔化合物，熔点熔点为为1650，

9、1200 时显著挥发。时显著挥发。 硫化锌在空气中加热至硫化锌在空气中加热至480时缓慢氧化；至时缓慢氧化；至600以上以上时氧化成氧化锌的反应剧烈进行。时氧化成氧化锌的反应剧烈进行。 ZnS + 3/2O2 = ZnO + SO2二、二、 锌的主要化合物的性质锌的主要化合物的性质锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy10在在氯气氯气中加中加热热时则生成氯化锌：时则生成氯化锌：ZnS + Cl2 = S + ZnCl2在在1373K下，下， ZnS与与CaO反应生成反应生成CaS和和ZnOZnS + CaO = CaS + ZnO 硫化锌可用氧化、酸化、还原和碱浸等方法硫化锌可用氧化

10、、酸化、还原和碱浸等方法分解，其中在酸中的氧化分解，目前利用这一点分解，其中在酸中的氧化分解，目前利用这一点已研究开发了已研究开发了高压氧酸浸法处理硫化锌精矿的新高压氧酸浸法处理硫化锌精矿的新工艺工艺。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy112、ZnO 无天然矿物无天然矿物。当金属锌氧化、碳酸锌焙解或硫酸锌氧。当金属锌氧化、碳酸锌焙解或硫酸锌氧化焙烧时，皆生成氧化锌。化焙烧时，皆生成氧化锌。 氧化锌氧化锌熔点熔点约约2000，在，在1200时时ZnO开始微量升华，开始微量升华， 1400时显著升华。时显著升华。ZnO可被可被C、CO和和H2还原，其中被还原，其中被CO还原的反应在还

11、原的反应在800下十分激烈：下十分激烈：ZnO + CO = Zn(g) + CO2被被CO还原是还原是火法炼锌火法炼锌的重要反应。的重要反应。 在在823K以上，与以上，与Fe2O3形成形成铁酸锌铁酸锌。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy123、ZnSO4 无天然矿物无天然矿物。硫化锌焙烧、金属锌或氧化锌与硫酸反。硫化锌焙烧、金属锌或氧化锌与硫酸反应都可形成硫酸锌。硫酸锌易溶于水，比重为应都可形成硫酸锌。硫酸锌易溶于水，比重为3.474，受热，受热分解，在分解，在800左右温度下分解压达到左右温度下分解压达到10132.5Pa：ZnSO4 = ZnO + SO2 + 1/2O2

12、在在973K以上温度时，易与以上温度时，易与Fe2O3生成铁酸锌，所以氧化铁生成铁酸锌，所以氧化铁加加速速硫酸锌分解反应的进行。硫酸锌分解反应的进行。 氧化钙氧化钙在在850激烈与硫酸锌反应：激烈与硫酸锌反应：ZnSO4 + CaO = ZnO + CaSO4锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy134. ZnCl2 氯气与金属锌、氧化锌或硫化锌在低温下作用，可生氯气与金属锌、氧化锌或硫化锌在低温下作用，可生成氯化锌：成氯化锌：Zn + Cl2 = ZnCl2ZnS + Cl2 = ZnCl2 + S氯化锌的氯化锌的熔点熔点为为318，沸点沸点730，在，在500左右显著升左右显著升

13、华，氯化锌的这一特点是挥发锌并得以富集的依据。华，氯化锌的这一特点是挥发锌并得以富集的依据。 氯化锌易溶于水。氯化锌易溶于水。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy14 锌广泛用于航天、汽车、船舶、钢铁、机械、锌广泛用于航天、汽车、船舶、钢铁、机械、建筑、电子及日用工业等行业。建筑、电子及日用工业等行业。 最大用途是最大用途是镀锌镀锌，约占总耗锌量的，约占总耗锌量的40%以上；以上； 其次是用于制造其次是用于制造黄铜黄铜，约占总耗锌量的，约占总耗锌量的20%；铸造合金铸造合金约占约占15%左右；左右； 其余其余2025%主要用于制造各种锌基合金、干主要用于制造各种锌基合金、干电池、氧

14、化锌、建筑五金制品及化学制品等。电池、氧化锌、建筑五金制品及化学制品等。 三、三、 锌的主要用途锌的主要用途锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy15 归纳起来，锌的用途主要有：归纳起来，锌的用途主要有：1. 钢材的钢材的镀锌方面镀锌方面，起防腐作用。，起防腐作用。 2. 优良的优良的合金合金，如做装饰品的铜锌合金，如做装饰品的铜锌合金(黄铜黄铜)，Cu-Sn-Zn形成的形成的青铜青铜，作为，作为耐磨合金耐磨合金的的Cu-Sn-Pb-Zn合金。合金。 3. 锌可以制造用于航天仪表上的锌可以制造用于航天仪表上的Ag-Zn电池。电池。 4. 利用利用Zn熔点低的特点，还可熔点低的特点，还

15、可浇铸精密铸件浇铸精密铸件。 5. 锌在冶金工业中作为锌在冶金工业中作为还原剂还原剂，化学工业中作为，化学工业中作为制造颜制造颜料用的原材料料用的原材料。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy16 我国是世界产锌大国，我国是世界产锌大国，湿法炼锌湿法炼锌约占总产量约占总产量的的70。2014年世界金属锌产量为年世界金属锌产量为1351.3万吨，万吨，其中我国锌产量达其中我国锌产量达582.69万吨，占全球总产量的万吨，占全球总产量的43.12%。 锌的消费仅次于锌的消费仅次于铜、铝铜、铝，在十大有色金属中，在十大有色金属中居第三大位居第三大位 世界精炼锌消费大国主要有美国、世界精炼锌

16、消费大国主要有美国、中国、日本、德国、意大利和韩国等。中国、日本、德国、意大利和韩国等。2014年年全全世界金属锌消费量为世界金属锌消费量为1376万吨，我国消费量超过万吨，我国消费量超过642万吨。万吨。 锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy17锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy18 锌矿物的种类锌矿物的种类： 较 常 见 的 有 ：较 常 见 的 有 ： 闪 锌 矿闪 锌 矿 ( Z n S ) ； 磁 闪 锌 矿磁 闪 锌 矿(nZnS.mFeS)；菱锌矿菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿异极矿(ZnSiO4H2O)等。等。 自然界未发

17、现有自然锌，较常见的为自然界未发现有自然锌，较常见的为硫化矿硫化矿。锌资源的特点是锌资源的特点是铅锌共生铅锌共生。世界上极少发现单独的。世界上极少发现单独的铅矿和锌矿。闪锌矿与方铅矿在天然矿床中紧密共铅矿和锌矿。闪锌矿与方铅矿在天然矿床中紧密共生，为生，为最常见的有最常见的有铅锌矿铅锌矿，其次为，其次为锌铜矿锌铜矿和和铜铅锌铜铅锌矿矿。四、四、 炼锌原料炼锌原料锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy19 我国铅锌资源的特点是我国铅锌资源的特点是多金属硫化物共生矿多金属硫化物共生矿床多床多，矿石类型复杂，较难分选，成分复杂，但，矿石类型复杂，较难分选，成分复杂，但伴生矿综合利用价值高。

18、伴生矿综合利用价值高。 铅锌矿的开采分铅锌矿的开采分露天开采和地下开采露天开采和地下开采两种。两种。 由于金属品位不高，铅锌共生，并含有大量由于金属品位不高，铅锌共生，并含有大量脉石和其他杂质金属，矿石需先经过脉石和其他杂质金属，矿石需先经过选矿选矿。 通常采用通常采用浮选法浮选法优先选出锌精矿，副产铅精优先选出锌精矿，副产铅精矿和硫精矿。矿和硫精矿。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy20 选矿后的硫化锌精矿含锌为选矿后的硫化锌精矿含锌为3862%，Zn、Fe、S总和为总和为9095%。锌精矿中还含有。锌精矿中还含有SiO2、Al2O3、CaCO3和和MgCO3以及以及Co、In

19、、Ga、Ge、Tl等稀有金属。因此处理锌精矿提炼锌时，必须等稀有金属。因此处理锌精矿提炼锌时，必须充分充分回收回收其中的其中的有价金属有价金属。 除了矿物之外，冶金工业中产生的除了矿物之外，冶金工业中产生的含锌烟灰含锌烟灰、熔铸锌时产出的浮渣熔铸锌时产出的浮渣和和一些氧化锌一些氧化锌，也可作为炼，也可作为炼锌原料。锌原料。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy21 硫化锌精矿的硫化锌精矿的粒度细小粒度细小，95%以上小于以上小于40m，堆密度为堆密度为1.72g/cm3。在选用精矿氧化焙烧脱硫。在选用精矿氧化焙烧脱硫设备时，应当充分利用精矿粒度小、表面积大、设备时，应当充分利用精矿粒

20、度小、表面积大、活性高、硫化物本身也是一种活性高、硫化物本身也是一种“燃料燃料”的特点，的特点，使硫化锌能迅速氧化生成氧化锌，又能充分利用使硫化锌能迅速氧化生成氧化锌，又能充分利用精矿的自身的能量。精矿的自身的能量。 可见，可见，工业生产上普遍采用液态化焙烧处理工业生产上普遍采用液态化焙烧处理锌精矿是合理的锌精矿是合理的。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy22 现代冶金锌的生产方法分为现代冶金锌的生产方法分为火法火法和和湿法湿法两大两大类。类。 我国锌冶炼工艺以湿法冶炼为主，火法其次。我国锌冶炼工艺以湿法冶炼为主，火法其次。据据2014年统计的全国锌产量中，湿法炼锌占年统计的全国

21、锌产量中，湿法炼锌占70%，火法炼锌占火法炼锌占30%。 火法中火法中竖罐法竖罐法占占18%，ISP法法约占约占9.5%，其余，其余(包括电热法、平罐、马槽炉、马鞍炉和四方炉包括电热法、平罐、马槽炉、马鞍炉和四方炉)约约占占2.5%。五、五、 锌的提取方法锌的提取方法锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy23 1. 火法炼锌方法火法炼锌方法 火法炼锌火法炼锌首先将锌精矿进行首先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的硫化锌变为氧化锌，以便为碳质还原剂所使精矿中的硫化锌变为氧化锌，以便为碳质还原剂所还原。还原。 焙烧矿与碳质还原剂混合装入密闭器皿加热到焙烧矿与碳质还

22、原剂混合装入密闭器皿加热到1100左右时，锌被还原出来，由于锌的沸点较低，左右时，锌被还原出来，由于锌的沸点较低，在高于其沸点温度下还原出来的锌将呈蒸气从炉料中在高于其沸点温度下还原出来的锌将呈蒸气从炉料中挥发出来，这样锌便与炉料中其他组分分离，然后将挥发出来，这样锌便与炉料中其他组分分离，然后将锌蒸气引入到锌蒸气引入到冷凝器冷凝器内冷凝为内冷凝为液体锌液体锌。 锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy24 与锌一道呈蒸气状态进入气相的还有其他易与锌一道呈蒸气状态进入气相的还有其他易挥发的杂质金属，如挥发的杂质金属，如镉和铅镉和铅，须将冷凝所得的粗，须将冷凝所得的粗锌进行锌进行精炼精炼

23、。 火法炼锌的精炼方法是利用火法炼锌的精炼方法是利用锌和杂质金属的锌和杂质金属的沸点不同沸点不同，采用蒸馏的方法来提纯的，称为，采用蒸馏的方法来提纯的，称为锌精锌精馏馏。将精馏锌浇铸成锭，得到纯度在。将精馏锌浇铸成锭，得到纯度在99.99%以上以上的的精锌精锌。火法炼锌的一般原则流程如图。火法炼锌的一般原则流程如图1-1。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy25图图1-1 火法炼锌原则工艺流程图火法炼锌原则工艺流程图锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy26 火法炼锌有火法炼锌有鼓风炉、竖罐、平罐和电炉炼锌鼓风炉、竖罐、平罐和电炉炼锌等方法。等方法。 其中上世纪其中上世纪

24、50年代投入使用的年代投入使用的鼓风炉法鼓风炉法(ISP法法)，由于适合处理铅锌混合精矿，有了一定的发，由于适合处理铅锌混合精矿，有了一定的发展。展。 竖罐和平罐炼锌竖罐和平罐炼锌由于能耗高和污染环境等问由于能耗高和污染环境等问题，几乎被淘汰。题，几乎被淘汰。 电炉炼锌电炉炼锌主要适用于一些电力较充足的地区，主要适用于一些电力较充足的地区，目前多为小厂采用。目前多为小厂采用。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy272. 湿法炼锌方法湿法炼锌方法 湿法炼锌是第一次世界大战期间开始应用的。湿法炼锌是第一次世界大战期间开始应用的。其本质是用其本质是用稀硫酸稀硫酸(即即废电解液废电解液)浸

25、出焙烧矿中的浸出焙烧矿中的锌，锌进入溶液后再以锌，锌进入溶液后再以电解法电解法从溶液中沉积出来。从溶液中沉积出来。 湿法炼锌可直接得到湿法炼锌可直接得到很纯的锌很纯的锌，不象火法蒸，不象火法蒸馏炼锌还需精炼。馏炼锌还需精炼。 除此之外除此之外，操作所需劳动力较少，劳动条件，操作所需劳动力较少，劳动条件也较好，易于实现机械化和自动化等。也较好，易于实现机械化和自动化等。 锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy28 总之，火法炼锌的前景远不如湿法炼锌好，总之，火法炼锌的前景远不如湿法炼锌好，湿法炼锌湿法炼锌是当前的是当前的主导炼锌方法主导炼锌方法。 在湿法炼锌中，在湿法炼锌中，焙烧、浸出

26、、浸出液净化和焙烧、浸出、浸出液净化和电解电解是生产上的主要工艺过程，其中是生产上的主要工艺过程，其中浸出浸出又是整又是整个湿法流程中的最重要环节。个湿法流程中的最重要环节。 图图1-2为湿法炼锌原则工艺流程图。为湿法炼锌原则工艺流程图。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy29图图1-2 湿法炼锌原则工艺流程图湿法炼锌原则工艺流程图锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy30 （1）常规浸出法）常规浸出法 锌焙砂常规浸出的锌焙砂常规浸出的主要目的主要目的是尽可能使锌溶是尽可能使锌溶解进入溶液，并以解进入溶液，并以中和水解法中和水解法除去铁、砷、锑、除去铁、砷、锑、锗等有害杂

27、质，经锗等有害杂质，经液固分离液固分离后，溶液送往后，溶液送往净化净化，得到合格的中性得到合格的中性硫酸锌溶液硫酸锌溶液，然后送去，然后送去电解电解得到得到高纯度电锌。高纯度电锌。 株洲冶炼厂株洲冶炼厂就是在就是在20世纪世纪60年代采用此法建年代采用此法建造的我国第一个现代化大型湿法炼锌厂，现在年造的我国第一个现代化大型湿法炼锌厂，现在年产电锌接近产电锌接近30104t/a。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy31 （2）热酸浸出黄钾铁矾法）热酸浸出黄钾铁矾法 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁的浸出工艺包括热酸浸出黄钾铁矾法沉铁的浸出工艺包括5个过程个过程，即中性浸出、热酸浸出、预中和、铁

28、矾沉淀和铁矾渣的即中性浸出、热酸浸出、预中和、铁矾沉淀和铁矾渣的酸洗，酸洗，比常规浸出法增加热酸浸出、沉矾和铁矾渣酸洗比常规浸出法增加热酸浸出、沉矾和铁矾渣酸洗等过程等过程，可使锌的浸出率提高到，可使锌的浸出率提高到97%。 该法沉铁的该法沉铁的特点特点是，既能在是，既能在高温高酸条件下高温高酸条件下浸出中浸出中性浸出渣中的性浸出渣中的铁酸锌铁酸锌，又能使浸出的，又能使浸出的铁以铁矾晶体铁以铁矾晶体形态形态从溶液中沉淀分离出来。从溶液中沉淀分离出来。 但渣量大但渣量大，渣含铁仅，渣含铁仅30%左右，难以利用，堆存时左右，难以利用，堆存时其中可溶重金属会污染环境。此法还有待研究完善。其中可溶重金

29、属会污染环境。此法还有待研究完善。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy32 （3）热酸浸出针铁矿法）热酸浸出针铁矿法 热酸浸出针铁矿法是热酸浸出针铁矿法是1970年年在比利时开始应用于生在比利时开始应用于生产的。其产的。其浸出和沉铁浸出和沉铁包括中性浸出、热酸浸出、超热酸包括中性浸出、热酸浸出、超热酸浸出、浸出、Fe3+还原、预中和、针铁矿沉铁等还原、预中和、针铁矿沉铁等六个过程六个过程，可，可使锌的浸出率提高到使锌的浸出率提高到97%以上。我国温州冶炼厂于以上。我国温州冶炼厂于1985年开始采用该法生产电锌。年开始采用该法生产电锌。 针铁矿法的针铁矿法的沉铁过程沉铁过程采用空气或

30、氧作氧化剂，将二采用空气或氧作氧化剂，将二价铁离子逐步氧化为三价，然后以针铁矿（价铁离子逐步氧化为三价，然后以针铁矿（FeOOH）形）形态沉淀下来。溶液中的砷、锑、氟大部分可随铁渣沉淀态沉淀下来。溶液中的砷、锑、氟大部分可随铁渣沉淀而除去。该法的而除去。该法的铁渣率铁渣率低于黄钾铁矾法，低于黄钾铁矾法，渣含铁较高渣含铁较高，便于利用。便于利用。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy33 （4）热酸浸出赤铁矿法）热酸浸出赤铁矿法 热酸浸出赤铁矿法是热酸浸出赤铁矿法是1972年年在日本开始应用于工业在日本开始应用于工业生产的。该法首先是将锌浸出渣在生产的。该法首先是将锌浸出渣在高压釜高压

31、釜中进行还原浸中进行还原浸出，使三价铁离子出，使三价铁离子还原还原成二价，然后将这种含二价铁离成二价，然后将这种含二价铁离子的热酸浸出液送往沉铁高压釜中，通入氧气，将铁离子的热酸浸出液送往沉铁高压釜中，通入氧气，将铁离子子氧化成赤铁矿氧化成赤铁矿形态沉淀除去。形态沉淀除去。 赤铁矿法赤铁矿法沉铁渣量小，渣含铁达沉铁渣量小，渣含铁达60%左右，可作为左右，可作为炼铁原料使用，但该工艺需要昂贵的炼铁原料使用，但该工艺需要昂贵的高压釜高压釜设备，建设设备，建设投资大，世界上仅有投资大，世界上仅有日本和德国日本和德国共有两家炼锌厂采用。共有两家炼锌厂采用。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurg

32、y34六、我国锌冶炼现状六、我国锌冶炼现状 我国在唐朝以前就开始炼锌。我国在唐朝以前就开始炼锌。我国锌冶炼工艺，目前我国锌冶炼工艺，目前以以湿法冶炼湿法冶炼为主，火法其次。湿法炼锌占为主，火法其次。湿法炼锌占67%，火法炼锌，火法炼锌占占33%。火法中竖罐法占。火法中竖罐法占20%，ISP法约占法约占10%，其余约，其余约占占3%(包括电热法、平罐、马槽炉、马鞍炉和四方炉包括电热法、平罐、马槽炉、马鞍炉和四方炉)。 我国开发利用的锌资源，以我国开发利用的锌资源，以硫化矿硫化矿为主，氧化矿数量为主，氧化矿数量有限。有限。氧化锌矿氧化锌矿难于选矿富集，低品位氧化矿多通过难于选矿富集，低品位氧化矿多

33、通过回转回转窑烟化挥发窑烟化挥发，得到品位较高的氧化锌尘作为火法或湿法炼，得到品位较高的氧化锌尘作为火法或湿法炼锌原料。锌原料。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy35 我国锌企业的总体情况是企业规模小、数量多、分布广。我国锌企业的总体情况是企业规模小、数量多、分布广。2014年我国锌精矿产量年我国锌精矿产量553.6万吨，金属锌产量万吨，金属锌产量582.69万吨，万吨，分别较分别较2013年增长了年增长了0.48%和和6.89%。 我国上规模我国上规模矿山企业矿山企业有有433个，年产锌精矿个，年产锌精矿1万吨以上的有万吨以上的有37家，占全国产量家，占全国产量45%。 我国上

34、规模我国上规模冶炼企业冶炼企业466个，其中年产锌个，其中年产锌10万吨以上万吨以上6家，家，占全国产量占全国产量40%。 我国锌产量的我国锌产量的60%以上集中在几家大中型冶炼企业，原料以上集中在几家大中型冶炼企业，原料95%以上是硫化矿。以上是硫化矿。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy362014年我国锌产量年我国锌产量排名前排名前5家家企业企业: (1)株洲冶炼集团公司，产量株洲冶炼集团公司，产量30.18万吨；万吨； (2)葫芦岛有色集团公司，产量葫芦岛有色集团公司，产量24.31万吨；万吨； (3)中金岭南有色金属股份公司，产量中金岭南有色金属股份公司，产量17.06万

35、万吨；吨； (4)白银有色金属公司，产量白银有色金属公司，产量14.26万吨；万吨； (5)云南冶金集团总公司，产量云南冶金集团总公司，产量7.87万吨。万吨。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy37 株洲冶炼厂是我国采用常规流程中最大的湿法炼锌厂，株洲冶炼厂是我国采用常规流程中最大的湿法炼锌厂，浸出渣用回转窑烟化挥发回收渣中的铅锌等有价金属。浸出渣用回转窑烟化挥发回收渣中的铅锌等有价金属。 驰宏锌锗股份有限公司、水口山锌厂、驰宏锌锗股份有限公司、水口山锌厂、葫芦岛有色金属葫芦岛有色金属集团集团湿法炼锌分厂、开封冶炼厂等均采用常规浸出工艺炼锌。湿法炼锌分厂、开封冶炼厂等均采用常规浸

36、出工艺炼锌。浸出渣处理，除葫芦岛锌厂采用该厂自行开发的漩涡炉烟化浸出渣处理，除葫芦岛锌厂采用该厂自行开发的漩涡炉烟化挥发外，其余都是采用回转窑处理。挥发外，其余都是采用回转窑处理。 白银西北冶炼厂锌系统，设计年产电锌白银西北冶炼厂锌系统，设计年产电锌10万万t，采用了，采用了热酸连续浸出和黄钾铁矾除铁新工艺，是我国采用新的黄钾热酸连续浸出和黄钾铁矾除铁新工艺，是我国采用新的黄钾铁矾法炼锌最大的冶炼厂。铁矾法炼锌最大的冶炼厂。 柳州锌品厂、赤峰冶炼厂、温州冶炼厂、池洲冶炼厂柳州锌品厂、赤峰冶炼厂、温州冶炼厂、池洲冶炼厂等也采用热酸浸出黄钾铁矾法除铁工艺生产锌。水口山锌等也采用热酸浸出黄钾铁矾法除

37、铁工艺生产锌。水口山锌冶炼分厂原设计采用热酸浸出、赤铁矿法沉铁，后改为常冶炼分厂原设计采用热酸浸出、赤铁矿法沉铁，后改为常规浸出工艺。规浸出工艺。 锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy38 驰宏锌锗股份有限公司曲靖生产基驰宏锌锗股份有限公司曲靖生产基地地锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy39火法炼锌火法炼锌产量在我国占产量在我国占33%。火法炼锌有竖罐炼锌、鼓风炉。火法炼锌有竖罐炼锌、鼓风炉炼锌、电炉炼锌及其他土法炼锌。炼锌、电炉炼锌及其他土法炼锌。 葫芦岛有色金属集团采用竖罐炼锌，先后建成了葫芦岛有色金属集团采用竖罐炼锌，先后建成了20万万t/a竖竖罐炼锌产能，罐炼

38、锌产能，13万万t/a常规湿法炼锌产能，总规模达常规湿法炼锌产能，总规模达33万万t/a，成为我国最大的锌冶炼厂。可直接生产成为我国最大的锌冶炼厂。可直接生产99.99%以上高纯锌，以上高纯锌，锌的总回收率可达锌的总回收率可达9596%，硫利用率大于，硫利用率大于94%。 鼓风炉炼锌（又称鼓风炉炼锌（又称ISP法或帝国熔炼法法或帝国熔炼法)，最适宜于处理铅，最适宜于处理铅锌共生精矿。我国韶关冶炼厂建有锌共生精矿。我国韶关冶炼厂建有3套装置，设计生产能力为套装置，设计生产能力为20万万t/a， 1999年实际产铅锌年实际产铅锌21.3万万t，锌的总回收率达，锌的总回收率达93.8%。 电炉炼锌的

39、生产规模都很小，单台电炉产锌量在电炉炼锌的生产规模都很小，单台电炉产锌量在10002500t/a，吨锌电耗在，吨锌电耗在40005000kWh。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy40韶关冶炼厂韶关冶炼厂锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy七、锌冶金的发展七、锌冶金的发展锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy42 虽然近虽然近20年来湿法炼锌有了显著的发展，年来湿法炼锌有了显著的发展，特别是特别是黄钾铁矾法，针铁矿法和赤铁矿法的应黄钾铁矾法，针铁矿法和赤铁矿法的应用使锌的用使锌的回收率回收率提高到提高到9597%。然而，目前工。然而，目前工业采用的炼锌方法仍存

40、在许多缺点，如流程较业采用的炼锌方法仍存在许多缺点，如流程较长，都需有焙烧作业。因此，近年来一些国家长，都需有焙烧作业。因此，近年来一些国家出现了一些新的炼锌技术和方法，如出现了一些新的炼锌技术和方法，如硫化锌精硫化锌精矿的直接浸出、直接电解、喷吹法炼锌和等离矿的直接浸出、直接电解、喷吹法炼锌和等离子炼锌子炼锌等新技术。等新技术。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy43一、硫化锌精矿的直接浸出一、硫化锌精矿的直接浸出 在在常压常压下，硫化锌精矿在高温和浓酸中可按下式分下，硫化锌精矿在高温和浓酸中可按下式分解：解：ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2SH2S + H2SO

41、4 = H2SO3 + H2O + S0 大型试验条件为：温度大型试验条件为：温度150155，硫酸浓度，硫酸浓度6065%。锌回收率可达。锌回收率可达9596%。此法此法可避免有害的可避免有害的H2S气体产生。气体产生。然而然而由于设备腐蚀严重，操作和控制困由于设备腐蚀严重，操作和控制困难，使得常压下高温高酸浸出工艺难以在工业上得到应难，使得常压下高温高酸浸出工艺难以在工业上得到应用。用。锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy44 高压高压浸出可以在很大程度上克服上述缺点。因此，浸出可以在很大程度上克服上述缺点。因此，加压浸出在工艺首先在工业上得到应用。其主要反应为：加压浸出在工艺

42、首先在工业上得到应用。其主要反应为：ZnS + 2H+ + 1/2O2 = Zn2+ + S + H2OZnS + H+ + 2O2 = Zn2+ + HSO4-浸出过程为浸出过程为放热反应放热反应，所放出热量足以维持反应所需的，所放出热量足以维持反应所需的温度温度150。二段加压浸出工艺如图所示：。二段加压浸出工艺如图所示：锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy45图图1-3 锌加压两段逆流浸出工艺锌加压两段逆流浸出工艺锌冶金学锌冶金学 Zinc Metallurgy46 硫化锌高压浸出新工艺硫化锌高压浸出新工艺于于1981年在加拿大开始投入年在加拿大开始投入工业生产，工业生产，取

43、消了取消了锌精矿的焙烧作业，真正实现了全湿锌精矿的焙烧作业，真正实现了全湿法炼锌流程。法炼锌流程。 该方法的该方法的特点特点是锌精矿不用焙烧，在一定压力和温是锌精矿不用焙烧，在一定压力和温度条件下，直接酸浸可获得度条件下，直接酸浸可获得硫酸锌溶液和元素硫硫酸锌溶液和元素硫。该工。该工艺浸出效率高，适应性好，与其他炼锌相比，在环保和艺浸出效率高，适应性好，与其他炼锌相比，在环保和经济方面都有很强的竞争能力。经济方面都有很强的竞争能力。 锌精矿锌精矿直接浸出工艺直接浸出工艺需要高压设备，建设费用较高，需要高压设备，建设费用较高，目前国外有四家工厂采用。目前国外有四家工厂采用。锌冶金学锌冶金学 Zi

44、nc Metallurgy47二、硫化锌精矿的直接电解二、硫化锌精矿的直接电解 硫化锌与铜、镍冰铜一样，可硫化锌与铜、镍冰铜一样，可直接用电解法直接用电解法处理生处理生产锌。由于硫化锌产锌。由于硫化锌导电性差导电性差，曾有人用石墨粉和精矿混，曾有人用石墨粉和精矿混合制成合制成阳极阳极，在阳离子交换树脂，在阳离子交换树脂隔膜电解槽隔膜电解槽中进行电解中进行电解实验。以铝板作阴极，阳极液含锌实验。以铝板作阴极，阳极液含锌55g/l，pH=45；阴极；阴极液含含锌液含含锌55g/l，含，含H2SO4130g/l。阴极电流密度为。阴极电流密度为540A/m2，电解液温度为，电解液温度为45，阳极和阴极发生反应为：，阳极和阴极发生反应为： 阴极：阴极：Zn2+ +2e = Zn 阳极：阳极：ZnS - 2e = Zn2+ +S 阴极锌纯度可达阴极