湿法炼锌
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一、实验目的1. 了解湿法炼锌的基本原理和工艺流程。
2. 掌握湿法炼锌的主要操作步骤和注意事项。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理湿法炼锌是将锌精矿中的锌通过浸出、净化、电解等工艺步骤提取出来的过程。
实验主要采用硫酸浸出锌精矿,通过控制反应条件,使锌离子溶解于溶液中,然后进行电解得到纯锌。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:锌精矿、硫酸、氢氧化钠、锌粉、氧化锌等。
2. 实验仪器:烧杯、漏斗、玻璃棒、锥形瓶、滴定管、pH计、电解槽、电极等。
四、实验步骤1. 锌精矿的浸出(1)将锌精矿加入烧杯中,加入适量的硫酸,搅拌溶解。
(2)调节pH值,使锌离子充分溶解。
(3)过滤得到浸出液。
2. 净化(1)将浸出液加入锥形瓶中,加入适量的氢氧化钠,调节pH值,使锌离子沉淀。
(2)过滤得到沉淀物,洗涤。
(3)将沉淀物加入烧杯中,加入适量的硫酸,溶解。
(4)过滤得到净化液。
3. 电解(1)将净化液加入电解槽中,加入适量的锌粉,作为阳极。
(2)将氧化锌作为阴极。
(3)通入直流电,进行电解。
(4)观察电解过程,记录电流、电压、时间等参数。
五、实验结果与分析1. 浸出实验结果(1)锌精矿浸出率:80%(2)浸出液pH值:2.02. 净化实验结果(1)锌离子沉淀率:95%(2)净化液pH值:6.03. 电解实验结果(1)电流:2A(2)电压:4V(3)电解时间:2小时(4)电解得到的锌纯度:99.5%六、实验结论1. 通过本次实验,成功掌握了湿法炼锌的基本原理和工艺流程。
2. 在浸出、净化、电解等工艺步骤中,控制反应条件对锌的提取率和纯度有重要影响。
3. 实验结果表明,本实验所采用的湿法炼锌工艺可行,具有良好的经济效益。
七、实验注意事项1. 在浸出过程中,注意控制pH值,避免锌离子过度溶解。
2. 在净化过程中,注意沉淀物的洗涤,提高锌离子沉淀率。
3. 在电解过程中,注意电流、电压等参数的控制,保证电解效果。
4. 注意实验过程中的安全操作,避免发生意外事故。
湿法炼锌湿法炼锌简介湿法炼锌是一种常用的炼锌方法,采用湿法熔炼的方式将含锌原料转化为锌金属。
湿法炼锌的主要原理是利用氯化锌溶液对含锌原料进行浸泡和反应,将锌转化为可溶性的氯化锌,随后通过电解法将溶液中的锌电积出来。
在湿法炼锌过程中,含锌原料通常包括锌精矿、锌冶炼炉渣、锌含量较高的废弃物等。
这些原料首先经过破碎、磨矿等预处理工序,然后与氯化铵(NH4Cl)或氯化氢(HCl)等反应剂一起加入反应釜中进行浸泡反应。
在反应釜内,原料与反应剂在高温的条件下进行反应,锌被转化为氯化锌溶解在溶液中。
湿法炼锌工艺流程湿法炼锌通常包括以下几个工艺步骤:1.原料准备:将含锌原料进行破碎、磨矿等预处理工序,以满足后续反应的要求。
同时,根据原料的硫化程度进行除硫处理,减少硫对炼锌过程的影响。
2.浸泡反应:将预处理的原料与反应剂(如氯化铵、氯化氢等)一同加入反应釜中,使其充分混合。
调节反应釜内的温度和压力,促使反应剂与原料发生反应,将锌转化为氯化锌。
反应结束后,溶液中的氯化锌被转移到下一个处理步骤。
3.过滤与洗涤:将反应后的溶液通过过滤装置进行过滤,将固体颗粒和杂质分离。
随后,通过洗涤装置对固体颗粒进行洗涤,去除残留的溶液和杂质。
4.浓缩与结晶:将过滤和洗涤后的溶液进行浓缩和结晶处理,以获得高浓度的氯化锌溶液。
浓缩过程通常通过加热和蒸发的方式进行,而结晶过程则利用冷却或添加结晶剂来促使溶液中的氯化锌结晶出来。
5.电解炼锌:将浓缩和结晶后的氯化锌溶液送入电解槽内,进行电解炼锌。
在电解槽中,通过施加电流,在阴极上将溶液中的锌电积出来,生成纯净的锌金属。
同时,在阳极上则发生氧气的析出或氯化过程。
6.锌的处理和产品制备:经过电解后,得到的锌在阳极上以固体锌棒的形式存在,需要进行处理来得到可用的锌产品。
这包括锌的脱水、熔炼、浇铸等工序,最终获得纯度较高的锌金属产品。
湿法炼锌的优点和应用湿法炼锌相较于其他炼锌方法,具有以下优点:•原料适应性强:湿法炼锌可以利用多种含锌原料,包括矿石、废弃物等。
湿法炼锌的浸出过程湿法炼锌是一种将锌含量较低的矿石转化为纯锌金属的工艺过程。
该过程从矿石的伴生矿物中分离出锌,然后通过电解或其他方法将锌还原为纯金属。
本文将详细描述湿法炼锌的浸出过程。
第一步是矿石的粉碎。
矿石经过粉碎设备,使其颗粒尺寸适宜进行浸出。
矿石颗粒越细小,浸出效果越好。
粉碎好的矿石被送到浸出器。
浸出器通常是一个大型的搅拌槽,具有搅拌装置以确保矿石和浸出溶液充分接触。
第二步是浸出。
在浸出器中,将矿石与浸出剂进行接触。
典型的浸出剂是硫酸。
硫酸可以使锌矿石中的锌溶解,并形成硫酸锌溶液。
浸出时间和温度是影响浸出效果的重要因素。
通常,在高温和长时间的条件下,锌的浸出率会更高。
此外,浸出过程中还可能添加氯化铵、硫酸亚铁等化学试剂以促进溶解和反应。
第三步是澄清。
通过澄清过程,从浸出溶液中分离出固体杂质和颗粒。
澄清通常通过沉淀、过滤或离心等方法进行。
沉淀是将溶液中的固体杂质沉淀到底部,然后将澄清的溶液转移到下一个步骤。
过滤和离心是通过物理操作分离溶液和杂质颗粒。
第四步是锌溶液的净化。
在这一步骤中,从锌溶液中去除其他金属离子和杂质。
经典的净化方法是利用水合硫化物法去除铜、铅、镍等杂质。
该方法将沉淀试剂加入到溶液中,与杂质离子反应生成易沉淀的硫化物。
硫化物沉淀物可以通过过滤或离心分离,而纯净的锌溶液则继续到下一个步骤。
最后一步是电积。
将纯净的锌溶液通过电解的方式沉积到锌阴极上,再经过处理得到纯锌金属。
电积过程中,将锌溶液作为电解液,在电解槽中加入锌板,通过电流和电场的作用,使锌离子在阴极上还原生成纯锌金属。
电积后的锌金属经过处理,可得到高纯度的锌。
总结一下,湿法炼锌的浸出过程包括粉碎矿石、浸出、澄清、净化和电积。
通过这些步骤,从矿石中提取和浸出锌,经过净化和电积,最终得到纯锌金属。
这个过程是湿法炼锌的核心环节,对于提高浸出效果和锌的纯度至关重要。
目录1 J国外炼锌发展概述 (2)仁2国内炼锌发展概述 (2)仁3商洛地区概述 (2)2冶炼过程 (2)2J湿法冶炼(热酸浸出)流图 (3)2、2硫化锌焙砂热酸浸出 (3)2、3锌焙砂主要组分浸出时其成分反应 (3)2、4锌焙烧矿浸出得目得 (4)2、5焙烧矿浸出得工艺流程 (5)2、6黄铁饥法除铁..............................................⑸2、7硫酸锌溶液得净化. (6)2.7.1锌粉置换法 (6)2、7、2B 一蔡酚除姑工艺 (6)2、8硫酸锌电解沉积 (7)2、8、1主要设备及反应 (7)3参考文献.....................................................⑺湿法炼锌工艺1.锌概述锌主要以硫化物形态存在于自然界,氧化物形态为其次。
在硫化矿中,锌得主要矿物就是闪锌矿与高铁闪锌矿,它们经选矿后得到硫化锌精矿;而氧化矿主要以菱锌矿与异极锌矿为主,其它还有少量得红锌矿等。
通过这些炼锌矿物生产出锌锭得工艺被分为两个大类:火法炼锌工艺与湿法炼锌工艺。
而目前世界上主要炼锌方法就是湿法炼锌,有80% 以上得原生锌锭就是通过湿法炼锌得工艺方法生产出来得。
传统得湿法炼锌主要由焙烧、烟气制酸、浸出、净液、电积、熔铸等工序组成。
针对浸出渣火法处理能耗高、过程复杂、劳动条件差、耐火材料消耗高等弊病冶金工作者相继研究成功了热酸浸出黄钾铁饥法、热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法处理新工艺,解决了湿法炼锌长期以来得关键问题既強化了浸出过程,又简化了渣处理过程,使锌回收率大幅度提高,促进了湿法炼锌得高速发展。
1、2国外炼锌发展概述国外对炼锌技术得研究很活跃,研究得范围也广泛,主要就是探索新得冶炼工艺与改造现有生产流程。
湿法炼锌得研究发展主要有下列方面:(I废气产出,故不需制酸。
整个生产工艺基建投资低,估计只有常规法得三分之。
(2)1978年有人提出用亚硫酸浸出锌精矿,用二一2乙基一己基瞇磷酸进行溶剂萃取得方法也就是可行得,最后采用电积制取高纯度电锌,(3)对锌得氧化矿物选择醋酸浸出时,可得8%得锌回收率,而且溶液中杂质较低。
湿法炼锌简介湿法炼锌是一种常见的炼锌工艺,通过在湿法条件下将含锌原料溶解,再通过沉淀、过滤、还原等步骤,从中提取锌金属。
该工艺具有炼出纯度高、产品质量好等优点,因此被广泛应用于锌冶炼行业。
工艺步骤湿法炼锌主要包括以下几个步骤:1.原料准备首先需要将含锌原料进行破碎和磨细,以提高其溶解性能。
常用的含锌原料有氧化锌、锌渣、锌精矿等。
2.溶解将磨细后的含锌原料与稀硫酸或氯化铵等酸性溶剂进行反应,使锌溶解为离子形式。
反应通常在反应釜中进行,并需要调控适当的温度和pH值。
溶解反应的基本方程式为:Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑溶解反应一般在高温下进行,以提高溶解速度。
3.沉淀将溶解液中的杂质通过添加草酸、氨水等沉淀剂进行沉淀,以去除杂质离子。
沉淀后的溶液经过过滤,得到含有锌离子的滤液。
4.还原将含锌滤液中的锌离子还原为金属锌。
通常使用氢气或锌粉作为还原剂,将其通入溶液中,锌离子被还原为金属锌,反应较为剧烈。
还原反应的方程式为:Zn2+ + 2e- → Zn还原反应需要在适当的温度和搅拌条件下进行,以提高反应速度和效率。
5.结晶将还原后的锌溶液通过冷却结晶的方法,使其中的锌离子逐渐结晶沉淀,最终得到纯度较高的锌晶体。
6.精炼将锌晶体经过水洗、干燥等工艺步骤,去除其中的杂质,使得最终产品的纯度更高。
精炼过程通常与原料准备一起进行。
应用领域湿法炼锌广泛应用于锌冶炼行业,主要应用于以下领域:1.电子工业锌是电子工业中常用的金属材料,用于制造电池、电路板等电子元器件。
精炼后的锌具有较高的纯度和良好的导电性能,能够满足电子工业对产品品质的要求。
2.钢铁冶金锌在钢铁冶金中常用作合金材料的添加剂,可以提高钢材的强度、耐蚀性和耐磨性。
湿法炼锌可以制备高纯度的锌粉或锌合金,用于钢铁冶金中的合金添加。
3.化工行业锌盐是化工行业中常用的无机化合物,广泛应用于金属表面处理、催化剂制备、颜料制造等领域。
湿法炼锌可以生产高纯度的锌盐产品,满足化工行业对产品质量的要求。
湿法炼锌的要求范文湿法炼锌是一种常见的冶金工艺方法,用于从含锌原料(如锌矿石、锌渣和废旧电池等)中提取纯净的锌金属。
湿法炼锌主要包括硫酸法和氯化法两种方法。
以下是湿法炼锌的要求,包括矿石分析、反应条件、原料质量要求、环保要求和能源消耗等方面。
一、矿石分析要求:1.矿石中的锌含量应高于一定的标准。
不同炼锌工艺有不同的要求,通常要求锌矿石中的锌含量在30%以上。
2.矿石中含有较少的难溶性杂质。
难溶性杂质如硫化物、氧化物、碳酸盐等会降低炼锌效率,增加锌损失。
二、反应条件要求:1.温度控制要准确。
湿法炼锌的反应温度通常在200℃到500℃之间,不同反应器内的温度分布要均匀。
2.压力要稳定。
通常硫酸法炼锌的反应压力为1.5至3.0MPa,氯化法炼锌的反应压力为0.1至0.5MPa。
3.反应时间要合适。
不同的炼锌方法对反应时间有不同的要求,通常要求反应时间在数分钟到数小时之间。
三、原料质量要求:1.原料含水率要控制在一定范围内,以便反应过程中水分对反应均衡和产物分离造成的影响最小化。
2.原料中的杂质含量要控制在规定的范围内,特别是有毒金属和重金属的含量应该尽可能地低。
四、环保要求:1.废水处理。
湿法炼锌过程中会产生大量的废水,其中含有大量的重金属和有害物质,必须进行有效的废水处理,以避免对环境造成污染。
2.排放气体处理。
湿法炼锌过程中还会产生大量的废气,其中含有二氧化硫等有害气体,必须通过达标的尾气处理设备处理后再排放。
3.废渣处置。
湿法炼锌过程中产生的废渣应进行安全有效的处置,以避免对土壤和水源造成污染。
五、能源消耗:1.电力消耗。
湿法炼锌中需要大量的电力来驱动反应器和设备,因此需要有稳定可靠的电力供应。
2.蒸汽消耗。
一些湿法炼锌过程需要蒸汽加热,因此需要有稳定的蒸汽供应。
总之,湿法炼锌是一种复杂的工艺方法,要求矿石含锌量高、原料质量良好,及时控制反应条件,处理废水和废气,并且能源消耗要合理。
这些要求能够保证湿法炼锌的高效、环保、经济和可持续发展。
湿法炼锌的浸出过程湿法炼锌是一种将锌矿石中的锌以浸出的方式提取出来的炼锌方法。
它是一种重要的工业生产技术,用于生产高纯度的锌。
下面将从湿法炼锌的浸出过程进行详细介绍。
首先,在湿法炼锌的浸出过程中,最关键的步骤是锌矿石料浸酸。
浸酸的作用是将锌矿石中的锌转化为可溶于酸的锌盐,从而使锌得以浸出。
浸酸过程采用的主要酸是硫酸。
硫酸具有较高的溶解能力,能够有效溶解锌矿石中的锌。
在浸酸过程中,首先将锌矿石破碎,以增加其表面积,便于酸的侵蚀。
然后将破碎后的锌矿石料与稀硫酸进行混合浸泡,使锌与酸接触并发生化学反应。
浸酸过程通常在反应釜中进行,反应釜内的搅拌装置可保证物料的均匀混合,促进反应的进行。
在浸酸的反应中,硫酸与锌矿石中的锌产生反应,生成硫酸锌溶液。
反应的化学方程式如下:ZnS+H2SO4→ZnSO4+H2S↑在这个反应过程中,硫酸锌溶液中的锌已经溶解出来,而硫酸铁等其他杂质则仍然留在固体废渣中。
这种溶液的形成是湿法炼锌的核心。
接下来,需要对硫酸锌溶液进行进一步的处理,以分离出所需的锌。
处理的过程通常包括净化和电解两个主要步骤。
净化过程是通过向硫酸锌溶液中加入氢氧化钠,使溶液发生中和反应。
这个过程的主要目的是去除溶液中的铁、铜、镍等杂质。
在中和反应中生成的沉淀物是金属氢氧化物,它们与锌的溶液进行气液分离,以便于后续处理。
沉淀物中的主要杂质可通过过滤和洗涤进行分离。
之后,所得的锌硫酸盐溶液进一步进行电解,以将其中的锌分离出来。
这个步骤通常采用铁板作为阳极和铅板作为阴极,通过电流作用使溶液中的锌在阴极上析出。
电解过程中,锌盐溶液中的锌离子被还原为纯净的金属锌,析出在电极上。
而其他杂质则仍然溶于溶液中,形成电解液。
纯净的锌以颗粒形式析出后,可以通过过滤和洗涤获得。
最后,所得的纯锌颗粒进行干燥处理,以去除残余的水分。
干燥后的锌可用于制备锌合金、电池、防腐涂层等产品。
总结起来,湿法炼锌的浸出过程包括锌矿石料浸酸、硫酸锌溶液净化和电解三个主要步骤。
湿法炼锌的浸出过程湿法炼锌是一种利用浸出过程从含锌原料中提取锌的方法。
它适用于氧化锌矿、硫化锌矿、锌渣、锌矾石等含锌原料的处理。
下面将详细介绍湿法炼锌的浸出过程。
1.浸出:首先将含锌原料破碎成适当的颗粒大小,然后与硫酸等浸出剂混合。
浸出剂中的硫酸可迅速与锌矿石中的氧化锌反应生成锌硫酸,并溶解出锌。
此反应的化学方程式如下:ZnO+H2SO4→ZnSO4+H2O浸出过程一般在高温和高压条件下进行,以提高锌的浸出速率和产率。
常用的浸出设备有浸出槽、自搅浸出槽和浸出塔等。
2.澄清:浸出液中含有大量的固体杂质和不溶性物质,需要通过澄清过程除去。
澄清通常通过沉淀、过滤和离心等方法进行。
将浸出液与澄清剂混合后,通过沉淀或过滤将杂质和不溶性物质分离出来。
3.净化:经过澄清后的浸出液仍然含有一些杂质,如铁、铜等。
这些杂质会对后续的电积过程产生负面影响,因此需要进行净化处理。
净化的方法主要有溶解氧净化、萃取、电解净化等。
其中,溶解氧净化是利用氧气氧化溶解在浸出液中形成的亚硫酸离子,从而使其转变为硫酸离子,进一步沉淀出铜等杂质。
电解净化则是通过电解的方法将杂质沉积在阳极上。
4.电积:经过净化后的浸出液进入电积槽,进行电积过程。
电积槽中安置有阴极和阳极。
锌离子在阴极上还原为金属锌,而硫酸根离子则在阳极上发生氧化,供给电流和维持硫酸根离子的稳定浓度。
金属锌在阴极上沉积并逐渐增厚,形成锌板。
电积的条件包括电流密度、电解液温度、搅拌速度等。
以上就是湿法炼锌浸出过程的主要步骤。
湿法炼锌的优点是工艺较为成熟,设备相对简单且易于操作,能够从多种含锌原料中提取锌。
但同时也有一些缺点,如浸出剂损耗较大、产生废水废液等。
因此,湿法炼锌的开发以及对废水废液的处理和回收将是今后的发展方向。
1 概述1.1 国内外发展锌冶炼方法分湿法和火法两大类,火法炼锌有横罐炼锌、竖罐炼锌和密闭鼓风炉炼锌。
横罐炼锌由于环境污染严重,劳动条件恶劣,已基本淘汰。
竖罐炼锌也存在环境污染、能耗较高、不利于综合回收的缺点,也逐步被其他方法所取代。
密闭鼓风炉炼锌又称帝国熔炼法(简称LSP),是由英国帝国熔炼公司开发出来的一种铅锌冶炼方法,20世界60年代开始应用于工业化生产,目前在全世界有20座炉,锌产量占世界锌总产量的12%左右。
由于该方法对原料适应性强,可以冶炼铅锌混合精矿,能耗较小,建设肉孜相对较少,并且很好地解决了火法冶炼的环境污染问题,具有较强的生命力和发展前景。
湿法炼锌是当今炼锌的主要方法,其产量占世界锌产量的80%以上,湿法炼锌可分为常规法、黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法,采用较多的是前三种方法。
前面提到的湿法炼锌工艺,都需要采用氧化脱硫,一般是沸腾焙烧,焙烧产出的氧化锌焙砂送湿法炼锌系统生产电锌。
另外还有全湿法炼锌工艺,即硫化锌精矿直接加压氧浸工艺。
加压氧气浸出技术是加拿大谢利特·哥顿公司在20世纪50年代开发的,开始用于金属硫化精矿的处理,回收镍、钴,共建有6座工厂,其中4座回收镍,2座回收钴。
70年代加压氧浸被用于硫化锌精矿处理。
炼锌技术的发展方向主要是减少污染,降低消耗,节约成本和提高有价金属回收率等,由此推动炼锌技术的不断进步,创造出多种多样的炼锌技术和工艺流程,可供我们合理选择。
我国是世界上锌生产和消费大国,从1996年至今其产量稳居世界第一。
2014年我国锌产量582.7万t,占当年全球锌总产量1315万t的43.2%。
这是基于我国的镀锌钢板产量差不多占世界半壁江山、年产成百亿支锌锰电池大规模出口、制造业对黄铜等各类锌基合金需求旺盛、建筑业的高速发展使氧化锌涂料消费量急增等需求因素带动了锌产业的快速发展。
另外我国锌资源较为丰富,其储量及储量基础仅次于澳大利亚,居世界第二位。
2014年美国地质调查局数据显示,全球锌资源储量达25000万t,其中澳大利亚6400万t,中国4300万t,秘鲁2400万t。
2014年世界前十大产锌国,中国第一、澳大利亚产锌154万t,局第二位,其余依次为秘鲁132万t,美国83万t,印度72万t,墨西哥68万t。
根据国家统计局资料,2014年我国自产精矿540,9万t,这位锌冶金产业提供了有力支撑。
但锌产量远不能满足国内需求,依然需要大量进口。
据中国海关统计,2014年进口锌精矿实物220万t,进口精锌57万t。
2 流程图中性浸出 ZnSO4(L) 净化 ZnSO4(L) 精锌块电积 熔铸 锌锭 选矿 锌精矿低温焙烧 锌焙砂 浸出渣 二氧化硫 制酸 回转窑处理 ZnO 粉末 发泡水泥 回收渣3冶炼过程3.1选矿选矿是用物理或化学方法将矿物原料中的有用矿物与脉石或有害矿物离开,或将多种有用矿物分离开的工艺过程,又称为矿物加工。
选矿分为:重选法、浮选法、磁选法、电选法、电选法等。
选矿流程为:破碎—球磨—浮选—锌精矿3.2焙烧本次采用低温焙烧的方法,传统湿法炼锌厂的焙砂并不要求全部脱硫,为了使焙砂中形成少量硫酸盐以补偿电解与进出循环系统中硫酸的损失,焙砂中需要保留3%~4%硫酸盐形成的硫。
所以湿法炼锌厂所进行的是氧化焙烧和部分硫酸化焙烧。
3.2.1目的硫化锌精矿焙烧过程是在高温下借助于空气中的氧进行的氧化的过程。
焙烧的目的与要求决定于下一步的生产流程,各具特点。
3.2.2 焙烧时硫化锌精矿中各组分的行为3.2.2.1 硫化锌硫化锌以闪锌矿或铁闪锌矿的形式存在于锌精矿中。
焙烧时硫化锌进行下列反应:ZnS+2O2====ZnSO4(1)2ZnS+3O2====2ZnO+2SO2(2)2SO2+O2====2SO3(3)ZnO+SO3====ZnSO4(4)焙烧开始是,发生反应(1)与反应(2),反应生产SO2后,在有氧的条件下它又被氧化成SO3。
反应(3)是可逆的,在低温时(773K)反应从左向右进行,即SO2氧化为SO3;在较高温度(873K以上)时反应从右向左进行,即SO3分解成SO2与氧。
反应(4)表明,在SO3存在时氧化锌可以形成硫酸锌,此反应也是可逆的。
硫酸锌生成的条件及数量取决于焙烧温度及气相成分,即当温度低、SO3浓度高时,形成硫酸锌就多;当温度高、SO3浓度低时,硫酸锌发生分解,趋向与形成氧化锌。
调节焙烧温度和气相成分,就可以控制在焙砂中生成氧化物或硫酸盐的相对数量。
因为本次采用的是湿法炼锌所以最后得到的焙砂中即存在氧化锌(占大部分)又存在硫酸锌。
3.2.2.2 二氧化硅(SiO2)硫化锌精矿中往往会含有2~8%SiO2,多以石英矿物形态存在,在焙烧过程中易与金属氧化物生成可溶性硅酸盐,在浸出时溶解进入溶液,形成硅酸胶体。
铅的存在能促使硅酸盐生成,促使精矿熔结,妨碍焙烧进行。
熔融状态的硅酸铅可以溶解其他金属氧化物或其硅酸盐,形成复杂的硅酸盐。
3.2.2.3 硫化铅(PbS)铅在硫化锌精矿中存在的矿物形式,称为方铅矿。
硫化铅在空气中焙烧时铅可被氧化为PbSO4和PbO。
铅的各种化合物熔点低,容易是焙砂发生粘结,影响焙烧作业的进行。
3.2.2.4 硫化铁锌精矿中主要的硫化铁矿有黄铁矿(FeS2)、磁硫铁矿(Fe n S n+1)和复杂硫化铁矿,如铁闪锌矿(nZnS·mFeS)等。
焙烧结果是得到Fe2O3与Fe3O4。
由于FeO在焙烧条件下继续被氧化以及硫酸铁很容易分解,故可以任务焙烧产物中没有或极少有FeO与FeSO4存在。
3.2.2.5 铁酸锌的生成、危害与防治当温度在600℃以上时,ZnO+Fe2O3====ZnO·Fe2O3(1)加速焙烧作业,缩短反应时间;(2)增大炉料的粒度,以减小ZnO与Fe2O3颗粒的接触的表秒;(3)将锌焙砂进行还原沸腾焙烧,用CO还原铁酸锌,破坏铁酸锌的结构而将ZnO析出。
3(ZnO·Fe2O3)+CO====2ZnO+2FeO4+CO23.2.3 焙烧后SO2烟气的处理浸出后SO2其他可回收用来进行制造硫酸产品。
3.3 中性浸出3.3.1 中性浸出过程实质及基本反应pH值是溶液酸度或碱度的最确切的表示。
pH值和溶液酸碱性之间的关系如下:pH>7为碱性溶液。
pH值越大,碱性越强。
pH=7为中性溶液。
pH<7为酸性溶液。
pH越小,酸性越强。
在湿法炼锌生产中,测定溶液的pH值有重要的意义,例如,在浸出过程中,利用离pH值了解反应进行的情况,以达到正确控制浸出点的目的。
中性浸出过程实际上包括两个过程,即焙烧矿总ZnO的溶解和浸出液中Fe3+的水解。
对ZnO而言溶解属浸出过程;对Fe3+而言是中和水解除铁,属净化过程,因而水解沉淀过程是在中性浸出阶段完成的。
中和水解是一种除杂的方法,成为中和水解法。
它是利用不同金属盐类在水溶液中水解生成氢氧化物的pH值不同,在保证水溶液中主体金属离子不发生水解的条件下,用降低溶液酸度的方法,使某些伴生金属离子水解生成氢氧化物沉淀而与溶液分离的方法。
通过加入某些中和剂,如锌焙砂、锌烟尘、石灰乳等来降低溶液的酸度。
中性浸出主要反应为:水解反应:Fe(SO4)3+6H2O Fe(OH3) +3H2SO4中和反应:2H2SO4+3ZnO 3ZnSO4+3H2O总反应:Fe(SO4)3+3ZnO+3H2O 3ZnSO4+Fe(OH)3水解除杂就是浸出终了调节溶液pH值,使锌离子不致水解,而杂质金属离子全部或部分以氢氧化物Me(OH)n形式析出。
金属离子水解按下式进行:Me n+ + nH2O ====Me(OH)n + nH+3.3.2 中性浸出产物中性浸出产物主要以硫酸锌溶液为主要主要产出和浸出渣。
3.3.3 浸出渣的处理3.3.3.1 概述在湿法炼锌生产中,所得到的中性浸出渣除含有锌外,还有其他有价金属如铅、铜及贵金属金、银等。
为此必须从锌浸出渣中回收锌及有价金属。
在常规湿法炼锌过程中,一般都采用高温还原挥发的方法来处理锌浸出渣,并回收主要金属锌及铅,同时回收其他有价金属。
锌浸出渣的回收方法主要有以下几种:鼓风炉熔炼和烟花炉熔炼法、硫酸化焙烧法、氯化硫酸化焙烧、漩涡炉熔炼法、回转窑处理法。
本次采用回转窑处理法。
3.3.3.2 回转窑处理法此法为广泛采用的方法,即往干燥后的浸出渣中配入40%~50%的焦粉,加入到回转窑内处理,窑内炉气温度一般控制在1100~1300℃,回转窑挥发过程中,被处理的物料与还原剂混合,有时还加入少量的石灰促进硫化锌的分解和调节窑渣成分,浸出渣中的金属氧化物与焦粉接触,被还原出的金属蒸汽,进入气相,在气相中又被氧化成氧化物。
炉气经冷却后导入收尘系统,使铅、锌氧化物收集,有的工厂利用余热,炉气先经废热锅炉后再导入收尘系统。
3.3.3.2.1 回转窑处理浸出渣过称简述首先要对浸出渣进行干燥,经干燥后的浸出渣与焦粉或无烟粉煤混合均与,加入到具有一定倾斜度的回转窑内。
窑体由电动机带动以一定速度转动时,炉料翻滚,并从一端向另一端流动。
燃料产生的高温炉气与炉料流动的方向相反,炉料中的金属氧化物与还原剂产生良好的接触而被还原。
炉内的炉气最高温度可达1100~1300℃,炉窑有许多温度带,各个温度带的温度不一样。
3.3.3.2.2 各组分在回转窑处理过程中的行为锌浸出渣中以铁酸锌、硫化锌、硫酸锌、氧化锌、及硅酸锌等形式存在。
铅主要以硫酸铅及硫化铅形式存在。
A 铁酸锌(ZnO·Fe2O3)由于锌精矿中含有较多的铁,沸腾焙烧时生成铁酸锌。
在常规进出条件下铁酸锌几乎不溶解于残留渣中,铁酸锌中的锌约占渣含锌总量的50%~60%,它在窑内发生如下反应:3(ZnO·Fe2O3)+ C ==== 2Fe3O4 + 3ZnO + COZnO·Fe2O3 + 2CO ==== ZnO + 2FeO + 2CO2ZnO + CO ==== Zn(g)+ CO2当窑内温度在1000℃以上时,上述反应进行的很快,且部分氧化铁还原成为金属铁,出尽氧化锌的还原。
ZnO + Fe ==== Zn(g)+ 4FeOZnO·Fe2O3 + 2Fe ==== Zn(g)+ FeOB 硫化锌(ZnS)硫化锌在沸腾焙烧中未被氧化,且不溶于稀酸而残留在浸出渣中,硫化锌在渣中约占渣中含锌总量的25%~30%,它在窑内主要反应是与强制送入的空气接触,而被氧化,在还原挥发。
此外,与窑内还原产出的金属铁及浸出渣中的氧化钙作用产生锌蒸汽。
ZnS + 3/2O2 ==== ZnO +SO2ZnS + Fe ==== Zn(g)+ FeSZnS + CaO + C ==== Zn(g)+ CaS + CO但是上述三个反应是固相与固相的反应需要温度较高,而ZnS较难挥发。