湿法炼锌和火法炼锌

1、烟火炼锌和湿法炼锌，冶炼原理，2012/05/19，冶金3类，2，火法炼锌的基本原理：首先将锌精矿氧化或烧结，使精矿中的硫化锌变成氧化锌，然后用碳质还原剂还原，得到锌蒸气，然后进一步蒸馏提纯，得到精锌。根据冶炼设备的不同，锌冶炼方法可分为高炉、立式罐、电炉和平罐。平罐炼锌是20世纪以前唯一的炼锌方法，是一种简单落后的炼锌方法。由于其高能耗和低生产率，它已基本被淘汰。煅烧产物中氧化锌的还原，2012/05/19，冶金3级，3，烟火锌熔炼基于氧化锌可在高温(1273 K)下被碳质还原剂还原的事实。主要反应是氧化锌(s)一氧化碳(g)=锌(g)二氧化碳(g)碳(s)二氧化碳(g)=2co (g)。总

2、反应为氧化锌碳=锌(克)一氧化碳(克)，煅烧物中其他物质的还原，2012/。铁酸锌。煅烧物中的Fe2O3)可以在蒸馏过程中被一氧化碳还原：氧化锌。加入石灰后，焙砂中的fe2o 3 co=ZnO 2 fe2o 2 ZnO co=znco2硅酸锌容易还原，但焙砂中的硫酸锌和硫化锌没有还原，完全进入蒸馏残渣，造成锌损失。锌蒸汽的冷凝，2012/05/19，冶金3级，5，通过冷凝反应和还原蒸馏获得的锌蒸汽必须在冷凝器中冷凝成液态锌。锌(g)锌(l)蒸汽的冷凝是一个相变过程。为了将气态锌转化为液态锌，锌蒸汽的温度必须降低到沸点以下(1180K)。在实际生产中，通过降低冷凝温度直到接近锌的熔点，并使剩余的

3、锌蒸汽压力接近零，可以获得最大的冷凝效率。还原蒸馏气体的组成还原蒸馏产生的气体是锌蒸气、一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，锌蒸气的含量小于50%。2012/05/19，冶金类3，6。蓝色粉末的形成，如锌蒸气刚刚凝结成小液滴，其表面被氧化形成一层薄氧化膜，最后固化成细粉，即蓝色粉末。CO2是产生蓝色粉末的主要因素，因为反应：氧化锌CO=锌(g) CO2是一种吸热反应，所以当炉内气体温度下降时，CO2会将产生的锌蒸气再氧化成氧化锌，氧化锌会包裹在锌液滴表面形成蓝色粉末，降低冷凝效率。为了防止氧化反应，锌蒸气在尽可能高的温度下被直接引入冷凝器以使其骤冷。有两种冷凝设备：锌雨溅冷凝器和铅雨溅冷凝器。高

4、炉炼锌产生的锌蒸气浓度低，生产中采用高温密闭顶铅雨冷凝的方法。当铅雨用于冷凝时，锌在液态铅中具有一定的溶解度，这降低了冷凝锌的活性，从而保护锌不被炉气中的CO2氧化。熔炼原理，2012/05/19，冶金类3，7。湿法炼锌的基本原理湿法炼锌是用稀硫酸(即废电解液)浸出锌焙砂，得到硫酸锌溶液。纯化后，通过电沉积从溶液中提取锌。目前，湿法炼锌具有生产规模大、能耗低、工作条件好、易于实现机械化和自动化等优点。它在工业上居领先地位，锌总产量的8085%来自湿法炼锌。锌焙砂的浸出，2012/05/19，冶金3级，8。湿法炼锌中锌焙砂的浸出是用硫酸溶液溶解焙砂中的锌和其它有价元素，并将有价元素从不溶物如脉石

5、中分离出来的过程。锌焙砂的浸出需要达到两个目的：物料中的锌尽可能完全溶解在浸出液中(即浸出率高)；有害杂质不尽可能溶解，而是进入炉渣并与锌分离。锌焙砂浸出的主要反应，2012/05/19，冶金3类，9，(1)氧化锌是焙砂的主要成分，在浸出过程中与硫酸反应，并按照以下反应进入溶液：氧化锌硫酸=硫酸锌H2O该反应是浸出过程中的主要反应。硫化锌锌当用高温和高酸(温度为363368K，终点酸度为4060g/LH2SO4)浸出时，铁酸锌按照以下反应溶解：氧化锌。Fe2O3 4H2SO4=硫酸锌Fe2 (SO4) 34H2O。铁酸锌的浸出率在90%以上，但大量的铁被转移到溶液中。目前工业上主要采用黄钾铁钒

6、法、针铁矿法和赤铁矿法，(4)氧化锌。二氧化硅(硅酸锌)硅酸锌可以根据以下反应溶解到溶液中：2氧化锌。二氧化硅2h2so4=2znso4sio2h2o。生成的二氧化硅不能沉淀，以胶体状态存在于溶液中，因此很难将固体和液体分开。为了加快纸浆的澄清和过滤，提高设备的生产效率，在浸出浆的固液分离中应加入絮凝剂。硫酸锌溶液的电解沉积，2012年3月11日，05年19月，冶金3级。纯化的硫酸锌溶液与电解废液混合，并从电解池的液体入口端连续流入电解池。使用的阳极板是含0.5%1%银的铅银合金板，阴极板是铝板。金属锌沉淀在阴极铝板上，氧从阳极释放，溶液中的硫酸再生。总反应时间为：2012年5月19日，当电解

7、液中杂质元素含量很低时，正离子主要为Zn2和H。在工业生产条件下(电解液中含Zn50g/l，硫酸铅115g/l，电解温度为40)，锌电解的阴极过程主要是Zn2 3360 Zn22e=Zn，Zn的放电。pbso 42-2e=pbso 4；当电位增加到一定值时，Pb2-被氧化成Pb4-并与氧结合形成Pb2:pbso 42 H2O-2e=PBO 24 so42-当阳极完全被Pb2覆盖时，铅板阳极不再溶解，并进入正常的阳极反应：2h2o-4e=o4h最终释放氧并增加溶液中的h，烟火炼锌工艺，2012/05/19，冶金3级，13，湿法炼锌工艺烟火炼锌原理工艺流程图，湿法炼锌原理工艺流程图，2012/05

8、/19，冶金3级，15焙烧目的不同。 (1)火法炼锌工艺的焙烧目的是完全脱硫，获得由金属氧化物组成的焙烧矿(焙砂)，使蒸馏得到的锌更纯，避免锌在蒸馏过程中变成硫化锌而造成的锌损失。(2)湿法炼锌工艺的焙烧目的是不完全脱硫，焙烧过程中应保留少量硫酸盐，以补偿浸出和电解过程中的硫酸损失。同时，铁酸锌的产量越少越好。2012/05/19，冶金3级，16级，焙烧程度不同(1)火法炼锌的焙烧为完全氧化焙烧(死焙烧)。这是因为在火法冶金工艺中，氧化锌在强还原气氛中被一氧化碳还原成金属锌，但在现有工艺条件下硫化锌不能还原成金属锌。(2)湿法炼锌厂的焙烧实际上是氧化焙烧。然而，除了氧化锌，少量的硫酸盐应该保留

9、在煅烧炉中，以补偿电解和浸出循环系统中硫酸的损失。焙烧过程中的主要反应，2012/05/19，冶金3级，17，(1)硫化锌以闪锌矿形式存在于精矿中。反应(1)和反应(2)在焙烧开始时进行：SO2生成后，在有氧条件下发生可逆反应(3)。2012年5月19日，SO3产生后，可逆反应发生。(4)在锌精矿的实际焙烧过程中，通过控制焙烧温度和气相组成来控制焙烧产物中锌的存在形态。在生产中，通过控制供气量(过量空气系数)来调节气相组成。2012/05/19，冶金3级，19，(2)硫化铁(FeS2)硫化铁统称为黄铁矿，是锌精矿中的常见成分。在焙烧过程中，热分解发生在较低的温度下，根据以下反应生成氧化物：焙烧

10、得到Fe2O3和Fe3O4。2012/05/19，3级，冶金，20，(3)铁酸锌高于873K，焙烧生成的氧化锌与氧化铁反应：氧化锌氧化铁=氧化锌。当用湿法浸出Fe2O3(铁酸锌)时，锌2012/05/19，冶金3级，21，(4)硅酸锌精矿含二氧化硅(2%8%)，易形成硅酸锌(2氧化锌)。二氧化硅)与氧化锌和硅酸铅(2po。二氧化硅)具有低熔点。熔融状态的硅酸铅可与其他金属氧化物或硅酸盐形成复合硅酸盐。在湿法浸出过程中，硅酸锌等硅酸盐容易溶解，但在湿法浸出过程中生成的二氧化硅呈胶体状态，不利于澄清和过滤。为了避免硅酸盐的形成，必须严格控制精矿中铅和硅的含量。硅酸盐的形成对火法炼锌过程影响不大。2

11、2，2012/05/19，冶金3级，(1)平罐炼锌是20世纪初采用的主要炼锌方法。蒸馏炉约有300个罐，生产周期为24小时，每个罐一次生产20 30公斤，残渣含锌量约为510%，锌回收率仅为80 90%。平槽炼锌生产工艺简单，投资少，但由于槽容量小，生产能力低，难以实现连续化、机械化生产。此外，燃料和耐火材料的消耗很大，锌的回收率仍然很低，所以目前已经基本消除。立式罐炼锌具有连续作业、生产率高、金属回收率高、机械化程度高等优点，但也存在球团工艺复杂、碳化硅耐火材料消耗昂贵等缺点。立式罐炼锌在20世纪30年代用于工业生产，目前已基本被淘汰，但在我国锌生产中仍占有一定的地位。2012/05/19，

12、冶金类3，23，(3)电炉炼锌的特点是直接加热炉料以获得锌蒸汽和熔融产品，如冰铜、熔融铅和炉渣。因此，该方法可以处理多金属锌精矿。锌的回收率约为90%，电耗为3000 3600千瓦小时/吨(锌)。电炉炼锌只适用于电力便宜的地区。(4)鼓风炉炼锌法：1950年在英国发展起来的一种方法。这种方法不同于罐蒸馏法的间接加热法，在罐蒸馏法中，热交换和氧化锌还原过程在同一容器中进行。高炉不仅可以处理锌铅混合硫化矿或锌铅氧化物矿，还可以处理铅锌粉尘等。目前，它是火法炼锌的主要工艺。硫化锌铅精矿烧结焙烧成烧结矿，烧结矿加入焦炭进入高炉，吹入预热空气，燃烧碳，在高温强还原气氛下进行还原熔炼。还原得到的锌蒸气从炉

13、顶排出，通过铅雨冷凝得到粗锌，而还原熔炼产生的粗铅从炉底排出。湿法炼锌工艺特点，2012/05/19，冶金3类，24，(1)传统湿法炼锌工艺产生的窑渣在自然状态下相对稳定，可溶性盐类及其它化合物较少，便于堆放，有利于环境保护，(2)燃料、还原剂及耐火材料多的缺点；(2)全湿法炼锌工艺省略了传统湿法炼锌工艺的焙烧过程，简化了生产工艺，消除了SO2烟气。硫以元素硫的形式回收，回收率为88%。锌回收率高，可达98%以上。良好的工艺适应性。主要设备，2012/05/19，冶金类3，25，焙烧车间设备及布局，2012/05/19，冶金类3，26，流化床焙烧炉，膨胀流化床炉，2012/05/19，冶金类3，27，平炉炼锌炉，2012/年。2012年5月19日，冶金3级，30，粗锌蒸馏塔，