讲座三：锌的冶炼方法课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,锌冶炼知识讲座之三,锌冶金方法,热烈欢迎,河池技术学院,同学们,来锌厂实习！,目录,1.炼锌的历史,2.锌的主要化学物特点,3.湿法炼锌,4.竖罐炼锌,5.鼓风炉炼锌,6.电炉炼锌,7.炼锌副产品综合回收,8.炼锌的发展方向和新技术,1.炼锌的历史,发源炼锌发源于中国，中国是很早产锌的国家之一，早在汉朝处2000年前的青铜就是铜-锡-锌三元合金，原料为“炉甘石碳酸锌”。1637年明朝宋应星的天工开物消息记载炼锌过程；1730年锌冶炼知识传到西欧，从1745年从广东运到瑞典的沉船上打捞的锌锭分析结果是：含铁0.765%、锑0.245%、锌98%。,方法：将含碳酸锌的物料与煤搅拌均匀置入密闭罐中，加热蒸馏得到粗锌（火法，高温还原），古代中国和印度都有。湿法最早的试验于1881年，直流电机问世后，电解铝类似，到1916年美国Anacond厂，才首先工业化生产。,国外：50年代由于密闭鼓风炉（同时产2种金属）的发展，加上日本、美国的大型竖罐厂，使得火法冶炼一度热闹。而十九世纪70年代后，湿法炼锌发展迅速，由于其新技术新材料的应用，如硅整流、大功率机械搅拌、连续压滤、黄钾铁矾法等技术，有大型化、自动化和综合回收等优势，超过火法炼锌。而火法炼锌的竖罐由于环保等原因已于20世纪80年代全部停产。,1.炼锌的历史（二）,国内：,第一家采用现代技术生产锌的企业是1933年在湖南省衡阳市常宁县的松柏镇水口山矿物局冶炼厂，采用是横罐炼锌技术；东北辽宁锦西的葫芦岛锌厂则是在1938年日本人建造的，采用竖罐炼锌生产工艺。1950年以前，全国最高锌产量不到1万吨。,发展：,“一.五”期间，苏联援建了沈阳冶炼厂和株洲冶炼厂（湿法），扩大了葫芦岛锌厂，建设了众多其他很多规模不等的锌冶炼企业，使得锌产量增长很快。1975年建设第一个鼓风炉炼锌厂韶关冶炼厂；八十年代末，山西临汾则建设了第一家规模稍大的电炉炼锌生产线，其电炉容量是1250KVA。,1.炼锌的历史（三）,生产方法,80,年代世界,90,年代世界,比例（,%,）,目前中国,比例（,%,）,产量（万吨,/,年）,比例（,%,）,湿法炼锌,587,3,77,28,82,1,75,鼓风炉炼锌,86,8,11,42,13,4,5,竖罐炼锌,33,4,4,39,1,6,10,横罐炼锌,36,0,4,74,0,9,0,电热炉法,16,5,2,17,2,0,10,1.炼锌的历史（四）,排序,企业名称,产量（万吨,1,湖南株冶火炬金属股份有限公司,40,2,葫芦岛有色金属集团有限公司,34,3,深圳市中金岭南有色金属股份有限公司,20,4,白银有色金属公司,15,5,云南冶金集团公司,10+10+10,6,四川宏达集团有限公司,20,7,汉中八一锌业有限责任公司,20,8,河池市南方有色冶炼股份有限公司,20,9,陕西东岭锌业有限责任公司,16,10,祥云县飞龙公司,9,1.炼锌的历史（五）,11,赤峰红烨锌冶炼有限责任公司,10,12,水口山有色金属有限责任公司,8,13,柳州华锡集团有限责任公司,4.5,14,昆明云冶锌业股份有限公司,6,15,湖南三立集团股份有限公司,10,16,山西锌业商洛炼锌厂,10,17,西部矿业有限责任公司,10,18,锡矿山闪星锑业有限责任公司,3.23,19,蒙自矿冶公司,5,20,罗平锌电公司,10,1.炼锌的历史（六）,我国上规模冶炼企业466个，分布在全国25个省、市、自治区；锌冶炼主产区：其中年产锌10万吨以上8家，占全国产量40%。湖南、云南、辽宁、广西、四川、甘肃、陕西、广东、贵州，2007年以上地区产量290万吨，占全国产量80%，2007年全国锌产量371万吨。,（以上资料来源：中国有色金属工业协会）,2.锌的主要化学物特点（一）,锌的物理性质：,浅兰白色金属，原子序数30，原子质量：65.38,晶体结构为变形六方密堆积，熔点419.5,熔化热7.385KJ/mol;沸点908,蒸气压公式：P=11.5729-1.2742 T-6674.4T/T (7641254K);,25 时密度：7.140g/cm,3,.锌的化学性质：,活泼，容易形成2价化合物，如氧化锌、碳酸锌、硫酸锌、氯化锌等。,常温下干燥空气中较稳定，但高于200 时，易发生氧化。在含二氧化碳潮湿空气，表面生成致密的碱式碳酸锌，阻止再氧化。,锌易溶解于多数无机酸，随着酸的浓度和温度提高，反应加剧。,锌易溶于碱性水溶液，产生氢气和锌酸盐。,2.锌的主要化学物特点（二）,氧化锌的,物理,性质：,白色，加热后变黄，熔点1975，气化热539.736KJ/mol,密度5.70g/cm,3,溶解度3x10,-4,g(25 100g 水），晶体结构有：六方形、NaCl立方、fc立方。在1000 开始挥蒸发，1300 后明显。,氧化锌的,化学,性质：,两性化合物，即溶解于酸又溶于碱。,高温下：2ZnO=2Zn+O,2,逆反过程，惰性为正，空气里为反。,氧化锌的热还原是强烈的吸热反应：,ZnO+CO=Zn气+CO,2,；ZnO+C=Zn气+CO，从热力学和动力学上，温度增加，都对2反应有好处，工业上至少保证1000。下表为ZnO+CO=Zn气+CO,2,反应的平衡组成(前为锌蒸气%，后为CO%）,527,927,1127,1327,0.1大气压,0.29;9942,24.15;51.6,43.2;13.2,49.3;1.4,1大气压,0.09;99.82,9.03;81.94,25.75;48.5,41.1;17.8,2.锌的主要化学物特点（三）,硫化锌物理性质：,自然界里以闪锌矿形式存在。熔点1850度（升华），密度4.083g/cm,3,浅灰色，溶解度1x10,-6,g(25 100g 水），立方和六方晶体。,硫化锌化学性质：,与氢气：ZnS+H,2,=Zn+H,2,S 在1000度时也难进行反应,与氧气：2ZnS+3O,2,=ZnSO,4,+ZnO+SO,2,（700度以下）,ZnS+O,2,=ZnO+SO,2,（860度以上）,2.锌的主要化学物特点（四）,氯化锌,碳酸锌,氢氧化锌,硫酸锌,熔点,318,125,100,沸点,730,比重,3.053,3.86,溶解度,易溶于水,0.02,(120)x10,-5,54.4,晶体结构,3种,菱形,6种,正交,颜色,无色,白,白,白,其他,防腐剂,150度加热分解,939度加热分解,3.湿法炼锌,湿法炼锌工艺流程,3.湿法炼锌（二）,常规湿法炼锌工艺在我国从六十年代就广泛应用的一种炼锌生产工艺，工艺成熟，稳妥可靠，技术操作条件容易掌握，设备材质易于解决，锌金属回收率高，废渣（浸出渣、挥发窑渣、铜镉渣等）可分别回收，对周围环境不会造成污染。,主要分：焙烧、浸出、净化和电解（电积、含铸锭）4个工序。,浸出,使焙烧矿中的锌最大限度地溶解。按作业终点控制的酸度可分为中性浸出和酸性浸出。中性浸出 用电积锌的废液和各种过滤返回液配制的溶液浸出焙烧矿,得到含锌120170克/升的浸出液，净化后送往电积。浸出作业中通常用鼓入空气、加二氧化锰(MnO2)或电解返回的阳极泥的方法,将Fe2+氧化成Fe3+，控制浸出终点的 pH为5.25.4，使铁、砷、锑、锗,水解沉淀,。浸出条件：温度5560，时间60分钟左右，液固比(913):1。酸性浸出 为溶解中性浸出矿浆中残余的氧化锌,常采用12段酸性浸出。浸出条件为：终点残酸35克升,温度6075,时间120150分钟,液固比(79):1。,浸出工艺分类,常规法,黄钾铁矾法,针铁矿法,赤铁矿法,3.湿法炼锌工艺介绍,浸出液净化,中性浸出液常含有砷、锑、铜、镉、钴、镍等杂质，电解前必须净化除去。这些杂质的标准电极电势均比锌高，可用锌粉置换净化。一般先除铜、镉，后除钴、镍，其余杂质一般能同时除去。为防止氧化，净化槽一般采用机械搅拌，而不用空气搅拌。中国于1965年试验成功的,流态化置换槽,(沸腾槽)，效果很好。作业温度一般在50上下，时间不宜太长。除钴、镍时要求温度为7080,并添加CuSO4、As2O3、锑粉或锑盐作活化剂。用As2O3时放出剧毒的AsH3气体,必须采取安全措施。As2O3现已逐渐为Sb2O3和锑粉所代替。少数工厂用黄药或亚硝基萘酚除钴。,3.湿法炼锌工艺介绍2,锌的电积,以含有硫酸的硫酸锌水溶液为电解液，含银0.51的合金铅板为阳极,压延铝板为阴极,进行电积。阴极析出锌,阳极放出氧。为了提高电流效率,除降低电解液中的杂质含量外，还应控制电解液温度。通常采用空气冷却塔或真空蒸发器冷却电解液。锌电解的技术条件是：电流密度400600安米,2,温度3540，槽电压3.33.6伏，电流效率8592。每吨阴极锌消耗直流电30003300千瓦时。阴极锌电积周期一般为24或48小时，锌片可用人工或机械剥离。阴极锌片经洗涤干燥后用感应电炉熔铸成锭。电积锌的品位通常为99.9999.995。,3.湿法炼锌（三）,A：焙烧：,目的：把ZnS变为ZnO；把其中的铅镉等杂质去掉。,化学反应：ZnS+2O,2,=ZnSO,4,；ZnS+ZnSO,4,=4ZnO+4SO,2；,2SO,2+,O,2,=2SO,3 ；,ZnO+SO,3,=ZnSO,4,分类：低温焙烧（800950）、中温焙烧（9501050）、高温 焙烧（11501180）,焙烧前,ZnS,PbS,FeS,2或,ZnS.FeS,2,CuS或,CuFeS,2,焙烧后,ZnO,PbO,FeO Fe,2,O,3,CuO或,Cu,2,O,说明,95%,95%,温度和气氛,CdS,FeAsS,As,2,S,3,Sb,2,S,3,CdO,CdSO4,As,2,O,5,Sb,2,O,3,少,1,锌耗,吨/吨,115,2,浸出渣含锌,%,1520,3,硫酸消耗,吨/吨,032,4,浸出温度,度,5085,5,电解液含锌,克升,120170,废液：4055,6,极间距,毫米,7,极板消耗,片吨锌,阴极0.3;阳极0.2 片/吨.Zn,8,电流效率,88,9,槽电压,伏,3.13.2,10,直流电耗,KWH/吨,31003800,11,电解槽尺寸,3850 x820 x1450,标准槽,12,锌冶炼回收率,%,9395,骨胶0.250.5Kg/t.Zn;SrCO346Kg/t.Zn,3.湿法炼锌（五）,浸出主要设备：浸出桶、搅拌器、浓密机、浓缩槽、压滤机、泵、储液桶、行车等,净化主要设备：净化桶、搅拌器、浓密机、浓缩槽、压滤机、泵、储液桶、行车等,电解主要设备：电解槽、整流器、阳极板、阴极板、风冷塔、工频炉、行车、磅称、铸锭机,湿法炼锌锌方向-全湿法炼锌工艺,硫化锌精矿直接浸出生产：,A:常压氧浸：韶关冶炼厂,B:氧压浸出：白银公司、株冶,是第三代炼锌新技术。或者可成为我国今后锌冶炼推广应用的首选技术。,化学反应方程式：,ZnS+H,2,SO,4,+0.5O,2,ZnSO,4,+H,2,O+S,氧压浸出,氧压浸出技术是20世纪70年代由加拿大开发的直接浸出技术，1978年在科明科公司成功的实现了工业化试验，1981年建成了第一套锌精矿氧压浸出装置。目前世界上有5座工厂采用该技术生产电锌。,硫化锌精矿氧压浸出流程分为一段氧压浸出和二段氧压浸出。一段氧压为加压浸出与焙烧、浸出、电极的联合流程，二段氧压浸出为独成一体的浸出工艺。氧压浸出工艺过程主要有：物料准备、压浸、闪蒸及调节、硫回收等工序。,物料准备工序是通过湿式球磨使锌精矿粒度达到45微米，球磨矿浆经分级使矿浆含固量为70。球磨后的矿浆和废电解液加入压力釜，通入氧气，控制温度 150度，氧压700kPa，反映时间1h，硫化锌中,硫被氧化成元素硫，锌成为可溶硫酸锌，锌的浸出率可达9799。经闪蒸调节槽后的矿浆送浓密 机浓缩，浓缩上清液送净化、电积、熔铸生产电锌，浓密机底流送硫回收工序。,硫化锌精矿氧压浸出的温度为140150，氧分压为700kPa，浸