濕法煉鋅和火法煉鋅課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,冶金三班,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,冶金三班,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,冶金三班,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,

2、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2012/05/19,*,火法煉鋅與濕法煉鋅,火法煉鋅與濕法煉鋅,1,冶煉原理,2012/05/19,冶金三班,2,火法煉鋅基本原理,火法煉鋅是先將鋅精礦進(jìn)行氧化焙燒或燒結(jié)焙燒，使精礦中的,ZnS,變?yōu)?ZnO,，然后用碳質(zhì)還原劑還原得到鋅蒸氣，再進(jìn)一步蒸餾提純得精煉鋅。按冶煉設(shè)備不同可分,鼓風(fēng)爐、豎罐、電爐、平罐,等煉鋅方法。平罐煉鋅在,20,世紀(jì)前是唯一的煉鋅方法，是一種簡單而又落后的煉鋅方法，由于能耗高，生產(chǎn)率低，目前已基本淘汰。,冶煉原理2012/05/19冶金三班2火法煉鋅基本原理,2,焙砂中,ZnO,的還原,2012/05/

3、19,冶金三班,3,火法煉鋅是基于在高溫（,1273K,）,ZnO,能被碳質(zhì)還原劑還原，主要反應(yīng)為：,ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO,2,(g),C(s)+CO,2,(g)=2CO(g),總反應(yīng)為：,ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g),焙砂中ZnO的還原2012/05/19冶金三班3火法煉鋅是基,3,焙砂中其他物質(zhì)的還原,2012/05/19,冶金三班,4,存在于焙砂中的鐵酸鋅（,ZnO.Fe,2,O,3,）在蒸餾過程中可被,CO,還原：,ZnO.Fe,2,O,3,+CO=ZnO+2FeO+CO,2,ZnO+CO=Zn+CO,2,焙砂中的硅酸鋅在配入石灰后也容易還原，但

4、焙砂中的,ZnSO,4,和,ZnS,不被還原完全進(jìn)入蒸餾殘渣中而引起鋅的損失,。,焙砂中其他物質(zhì)的還原2012/05/19冶金三班4存在于焙砂,4,Zn,蒸氣的冷凝,2012/05/19,冶金三班,5,冷凝反應(yīng),還原蒸餾得到的鋅蒸氣必須在冷凝器中冷凝成液體鋅。,Zn(g)Zn,（,l,）,鋅蒸氣的冷凝是相變過程，為使氣態(tài)鋅轉(zhuǎn)化為液態(tài)鋅，必須,使鋅蒸氣溫度降到沸點(diǎn)下（,1180K,）。,實(shí)際生產(chǎn)中，降低冷凝溫度直到接近鋅的熔點(diǎn)，使剩余的鋅,蒸汽壓接近零，可獲得最大冷凝效率。,還原蒸餾氣體組成的組成,還原蒸餾產(chǎn)生的氣體是,Zn,蒸氣、,CO,和少量的,CO2,的混合,氣，鋅蒸汽的含量不超過,50%

5、,。,Zn蒸氣的冷凝2012/05/19冶金三班5冷凝反應(yīng),5,2012/05/19,冶金三班,6,藍(lán)粉的生成,如鋅蒸汽剛冷凝成小液滴，其表面即被氧化，生成氧化物薄,膜，最終凝固成細(xì)粉，即藍(lán)粉。,引起藍(lán)粉的主要因素為,CO2,，這是因為反應(yīng)：,ZnO+CO=Zn(g)+CO2,為吸熱反應(yīng)，所以當(dāng)爐氣中溫度下降時,CO2,將使產(chǎn)出的鋅蒸,氣再氧化成,ZnO,，并包裹在鋅液滴的表面，形成藍(lán)粉，降低,冷凝效率。為了防止氧化反應(yīng)的發(fā)生，盡可能在高溫下直接,將鋅蒸氣導(dǎo)入冷凝器內(nèi)，使之急冷。,冷凝設(shè)備,有鋅雨飛濺式冷凝器和鉛雨飛濺式冷凝器兩類。鼓風(fēng)爐煉鋅,得到的,Zn,蒸氣濃度低，因此生產(chǎn)中采用高溫密閉爐

6、頂和鉛雨,冷凝的方法。利用鉛雨冷凝時，利用鋅在液體鉛中有一定溶,解度，降低冷凝下來的鋅的活度，從而保護(hù)鋅不被爐氣中的,CO2,所氧化。,2012/05/19冶金三班6藍(lán)粉的生成冷凝設(shè)備,6,冶煉原理,2012/05/19,冶金三班,7,濕法煉鋅基本原理,濕法煉鋅是用稀硫酸,(,即廢電解液,),浸出鋅焙燒礦得硫酸鋅溶液，經(jīng)凈化后用電積的方法將鋅從溶液中提取出來。當(dāng)前，濕法煉鋅具有生產(chǎn)規(guī)模大、能耗較低、勞動條件較好、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)上占主導(dǎo)地位，鋅總產(chǎn)量的,8085%,來自濕法煉鋅。,冶煉原理2012/05/19冶金三班7濕法煉鋅基本原理,7,.,鋅焙砂的浸出,2012/05/1

7、9,冶金三班,8,濕法煉鋅中鋅焙砂的浸出就是用硫酸溶液將焙砂中的鋅及其他有價元素溶解到溶液中，并使有價元素與脈石等不溶物分離的過程。,鋅焙砂浸出需達(dá)到兩個目的：,物料中的鋅盡可能完全溶解到浸出液,(,即浸出率高,),；,有害雜質(zhì)盡可能不溶解，而進(jìn)入渣中與鋅分離,。,.鋅焙砂的浸出2012/05/19冶金三班8濕法煉鋅中鋅焙,8,.,鋅焙砂浸出的主要反應(yīng),2012/05/19,冶金三班,9,ZnO,ZnO,是焙砂的主要成分，浸出時與硫酸作用，按以下反應(yīng)進(jìn)入溶液：,ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O,該反應(yīng)為浸出過程的主反應(yīng)。,ZnS,硫化鋅在實(shí)際浸出過程不發(fā)生反應(yīng)而留在渣中。,.鋅焙砂浸出的

8、主要反應(yīng)2012/05/19冶金三班9Zn,9,2012/05/19,冶金三班,10,ZnO.Fe,2,O,3,（鐵酸鋅）,在一般酸浸條件下（溫度,333343K,，終點(diǎn)酸度,15g/LH,2,SO,4,），,鐵酸鋅不溶解，留在渣中造成鋅的損失。當(dāng)采用高溫高酸浸出,（溫度為,363368K,，終點(diǎn)酸度為,4060g/LH,2,SO,4,），鐵酸鋅按,下列反應(yīng)溶解：,ZnO.Fe,2,O,3,+4H,2,SO,4,=ZnSO,4,+Fe,2,(SO4),3,+4H,2,O,鐵酸鋅的浸出率達(dá)到,90%,以上，但大量鐵也轉(zhuǎn)入溶液，目前工業(yè),上采用黃鉀鐵釩法、針鐵礦法和赤鐵礦法除鐵。,ZnO.SiO2

9、,（硅酸鋅）,硅酸鋅可按下列反應(yīng)溶解進(jìn)入溶液,:,2ZnO.SiO2+2H2SO4=2ZnSO4+SiO2+2H2O,生成的,SiO2,不能沉淀呈膠體狀態(tài)存在于溶液中，固液分離發(fā),生困難。為了加速礦漿的澄清與過濾，提高設(shè)備生產(chǎn)率，在,浸出礦漿固液分離時，需加入絮凝劑。,2012/05/19冶金三班10ZnO.Fe2O3（鐵酸鋅,10,.,硫酸鋅溶液的電解沉積,2012/05/19,冶金三班,11,將凈化后的,ZnSO4,溶液與電解廢液混合，連續(xù)從電解槽的進(jìn)液端流入電解槽內(nèi)，所用的陽極板為含銀,0.5%1%,的鉛,-,銀合金板，陰極板為鋁板。在陰極鋁板上析出金屬鋅，陽極上放出氧氣，溶液中硫酸再生

10、。,其總反應(yīng)為：,.硫酸鋅溶液的電解沉積2012/05/19冶金三班11將凈,11,2012/05/19,12,陰極過程,電解液中雜質(zhì)元素的含量很低時，正離子主要是,Zn,2+,和,H,+,，在工業(yè)生產(chǎn)條件下（當(dāng)電解液含,Zn50g/l,，,H,2,SO,4,115g/l,，電解溫度,40,），,所以鋅電解的陰極過程主要是,Zn,2+,的放電,:,Zn,2+,+2e=Zn,陽極過程,陽極上首先發(fā)生鉛陽極的溶解，形成,PbSO4,覆蓋在陽極表面。,Pb+SO,4,2-,-2e=Pb,SO,4,當(dāng)電位增大到某一數(shù)值時，,Pb2-,被氧化成,Pb4-,，并與氧結(jié)合生成,PbO2,：,PbSO,4,+

11、2H,2,O-2e=PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,當(dāng)陽極完全被,PbO2,覆蓋，鉛板陽極不再溶解，進(jìn)入正常的,陽極反應(yīng)：,2H,2,O-4e=O,2,+4H,+,最終放出氧氣，增加溶液中,H+,濃度。,2012/05/1912陰極過程陽極過程,12,火法煉鋅工藝流程,2012/05/19,冶金三班,13,焙燒,還原蒸餾,精煉,濕法煉鋅工藝流程,焙燒,浸出及凈化,電解沉積,火法煉鋅工藝流程2012/05/19冶金三班13焙燒還原蒸餾,13,工藝流程,2012/05/19,冶金三班,14,火法煉鋅原則工藝流程圖,濕法煉鋅原則工藝流程圖,工藝流程2012/05/19冶金三班14火法煉鋅原

12、則工藝流程,14,2012/05/19,冶金三班,15,硫化礦的焙燒是火法煉鋅和濕法煉鋅工藝的第一步冶金過程。,焙燒的目的不同,（,1,）火法煉鋅工藝的焙燒目的,完全脫硫，得到金屬氧化物組成的焙燒礦（焙砂），從而可使蒸餾得到的鋅較純，避免蒸餾過程鋅成為硫化鋅而造成的鋅的損失。,（,2,）濕法煉鋅工藝的焙燒目的,不完全脫硫，焙燒時要保留少量的硫酸鹽，以補(bǔ)償浸出和電解過程中損失的硫酸。同時盡可能少生成鐵酸鋅。,2012/05/19冶金三班15硫化礦的焙燒是火法煉鋅和濕法,15,2012/05/19,冶金三班,16,焙燒燒的程度不同,（,1,）火法煉鋅,的焙燒是完全的氧化焙燒,(,死焙燒,),。這是

13、因為火法冶煉是在強(qiáng)還原性氣氛中使氧化鋅被一氧化碳還原成金屬鋅，在現(xiàn)有工藝條件下硫化鋅是不能被還原成金屬鋅的。,（,2,）濕法煉鋅,廠的焙燒實(shí)際也是氧化焙燒。但在焙砂中除了得到氧化鋅外，還要保留少量的硫酸鹽，以補(bǔ)償電解和浸出循環(huán)系統(tǒng)中硫酸的損失。,2012/05/19冶金三班16焙燒燒的程度不同,16,焙燒過程的主要反應(yīng),2012/05/19,冶金三班,17,（,1,）硫化鋅（,ZnS,）,硫化鋅以閃鋅礦（,n,ZnS,m,FeS,）的形式存在于精礦中。焙燒開始時進(jìn)行反應(yīng)（,1,）和反應(yīng)（,2,）：,生成,SO,2,后，在有氧的條件下發(fā)生可逆反應(yīng)（,3,）,焙燒過程的主要反應(yīng)2012/05/19

14、冶金三班17（1）硫化,17,2012/05/19,冶金三班,18,生成,SO3,后，發(fā)生可逆反應(yīng)（,4,）,在實(shí)際的鋅精礦焙燒過程中，就是通過控制焙燒溫度和氣相組成來控制焙燒產(chǎn)物中鋅的存在形態(tài)。生產(chǎn)中通過控制供風(fēng)量,(,空氣過剩系數(shù),),來調(diào)節(jié)氣相組成。,2012/05/19冶金三班18生成SO3后，發(fā)生可逆反應(yīng)（,18,2012/05/19,冶金三班,19,（,2,）硫化鐵（,FeS,2,）,硫化鐵統(tǒng)稱為黃鐵礦，是鋅精礦中常見成分。焙燒時在較低的溫度下即發(fā)生 熱分解：,也按下列反應(yīng)生成氧化物：,焙燒結(jié)果得到,Fe,2,O,3,和,Fe,3,O,4,。,2012/05/19冶金三班19（2）

15、硫化鐵（FeS2）,19,2012/05/19,冶金三班,20,（,3,）鐵酸鋅,873K,以上，焙燒生成的,ZnO,與,Fe,2,O,3,反應(yīng)：,ZnO+Fe,2,O,3,=ZnO.Fe,2,O,3,（鐵酸鋅）,濕法浸出時，鐵酸鋅不溶于稀硫酸，留在殘渣中造成,Zn,損失。因此，濕法浸出時要求在焙燒中避免鐵酸鋅的生成。傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝要求精礦含鐵,5%6%,。,2012/05/19冶金三班20（3）鐵酸鋅,20,2012/05/19,冶金三班,21,（,4,）硅酸鹽,鋅精礦中含有,SiO2,（,2%8%,），,SiO2,易與,ZnO,生成硅酸,鋅（,2ZnO.SiO2,），,SiO2,還易與,

16、PbO,生成低熔點(diǎn)的硅酸鉛,（,2PbO.SiO2,），熔融狀態(tài)的硅酸鉛能與其他金屬氧化物或硅酸鹽形成復(fù)雜的硅酸鹽。,在濕法浸出過程中，硅酸鋅和其他硅酸鹽易溶解，但生成,的,SiO2,在濕法浸出時成膠體狀態(tài)，對澄清和過濾不利。為了避免硅酸鹽的形成，對入爐精礦中的鉛、硅含量要嚴(yán)格控制。,硅酸鹽的形成對火法煉鋅過程影響不大。,2012/05/19冶金三班21（4）硅酸鹽,21,火法煉鋅工藝特點(diǎn),2012/05/19,冶金三班,22,平罐煉鋅,平罐煉鋅是,20,世紀(jì)初采用的主要的煉鋅方法，一座蒸餾爐約有,300,個罐，生產(chǎn)周期為,24h,，每罐一周期生產(chǎn),2030kg,，殘渣中含鋅約,510%,，鋅回收率只有,8090%,。平罐煉鋅的生產(chǎn)過程簡單，基建投資少，但由于罐體容積少，生產(chǎn)能力低，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和機(jī)械化生產(chǎn)。,而且燃料及耐火材料的消耗大，鋅的回收率還很低，所以目前已基本淘汰。,豎罐煉鋅,豎罐煉鋅具有連續(xù)性作業(yè)，生產(chǎn)率、金屬回收率、機(jī)械化程度都很高的優(yōu)點(diǎn)，但存在制團(tuán)過程復(fù)雜、消耗昂貴的碳化硅耐火材料等不足。豎罐煉鋅是,20,世紀(jì),30,年代應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，,目前已基本淘,汰，但目前在我