湿法炼锌-中性浸出液的净化
置换沉淀法除铜镉钴镍
A 置换净化的热力学
在水溶液中用一种金属取代另一种金属的过程为置换。从热力学讲，只能用较负电性金属去置换溶液中的较正电性金属。例如，用金属锌能将溶液中的铜置换出来：
Zn＋Cu2+ ==== Zn2++Cu↓
因此，置换的次序决定于水溶液中金属的电位次序，而且置换趋势的大小决定于它们的电位差。这一点可以通过热力学计算来说明。
从热力学分析可知，采用锌粉置换Cu，Cd，Co，Ni均可净化得很彻底，可使Cu，Cd，Co，Ni的离子活度分别为Zn离子活度的10-38，10-11.63，10-16.81，与10-17.69倍。
B 置换净化的动力学
采用锌粉置换净化Cu，Cd比较容易，而净化除Co，Ni并不是很容易。用理论量锌粉很容易沉淀除Cu，用几倍于理论量的锌粉也可以使Cd除去，但是用甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至符合锌电积的要求。Co难以除去的原因，国内外较多的文献都解释为Co2+还原析出时具有高的超电压的缘故，同时还有一个反应速率的问题。
置换反应的速率，可以理解为负电性金属在含有正电性金属离子的溶液中溶解速率，并可用下式表示：
dc A
- —— = k — c
dt V
式中 k——速率常数；
A——与溶液的接触面积；
V——溶液的体积；
c——正电性金属离子的浓度；
t——反应时间。
积分上式得到：
V 1 c
2
k = - —·— ln —
A t c
1
——为正电性金属离子反应前的浓度；
式中 c
1
c
——为正电性金属离子反应t时间后的浓度。
2
置换过程速率可能是扩散控制，或者是化学反应控制。研究证实，反应
Zn+Cd2+ ==== Cd+Zn2+
在50℃，当转速在250r/min以下时，置换反应速率常数k与转速n呈正比。当转速在250r/min以上时，置换反应速率保持不变。表明当低转速时，置换反应在扩散区进行，高转速时反应在动力学区进行。置换反应速率与温度的关系式：（是在25~85℃范围内）
1350
lgk = 13.54 - ———
T
活化能 = 4.95 x 5650J/mol = 23.14kJ/mol，即反应没有纯扩散的特征。对于锌粉置换锡而言，温度高一些，反应速率当然要大一些，但是氢的超电压会降低，即在置换的同时析出氢增多，置换反应速率就会减小。所以，一般除镉用低温操作（40~50℃），并使用3~6倍镉量的锌粉。
钴属惰性金属，用锌粉置换要更难一些。
Zn + Co2+ ==== Co + Zn2+
为加大锌置换钴的速率，温度要提高到80-90℃。另外由于钴的析出超电压比较大，而氢的超电压又比较低，所以如果是单独用锌粉析出钴，在电化腐蚀系统的阴极反应中会以放氢为主，置换钴的反应自然很缓慢，所以在置
换钴时添加As
20
3
,CuSO
4
或酒石酸锑钾为活化剂，还原出来的正电性金属与钴形成多元化合物以加速置换反应。另外
研究还证实，使用含Sb和含Pb的锌粉具有更大的活性，因为Sb可以降低Co的析出超电压，Pb在锌粉上形成凸凹面，可以防止钴的重新溶解。
C 置换净化工艺流程
目前国内外采用锌粉对硫酸锌溶液进行深度净化，基本上有两种类型的工艺流程，一种是先热净化（高温）后冷净化（低温）流程，又称正向净化；另一种先是冷净化（低温）后热净化（高温）流程，又称反向净化或逆向净化。一般工厂多采用两段净化流程。为了进一步达到深度净化，国内外也有一些工厂采用三段或四段净化流程。
硫酸锌溶液的正向净化与反向净化原则工艺流程见下两图。
以上两种流程都可达到溶液的深度净化，需根据各厂的具体情况进行选用。
D 置换净化的安全问题
在置换净化中常析出剧毒气体物质AsH
3或SbH
3
。
在锌粉置换净化条件下,AsH
3或SbH
3
可能以元素As, Sb途径与以HAs0
2
, HSb0
2
途径得到析出，它们的电位是：
As + 3H+ + 3e ==== AsH
3
↑
从上面可看出，元素As, Sb生成AsH
3,SbH
3
的可能性比从HAsO
2
,HSb0
2
生成的可能性要大得多。在锌粉置换条件
下（aZn2+ = 1，P
AsH3 = P
SbH3
= 101.32kPa），从元素As，Sb生成ASH
3
，SbH
3
的平衡pH值为2.61，3.29,当pH值增
加，平衡的P
AsH3和 P
SbH3
相应下降。当pH值为5时，P
AsH3
下降为1.36 x 10-5kPa，P
SbH3
下降为0.802kPa。而从HAs0
2
和HSb0
2生成AsH
3
的平衡pH=9.81，生成SbH
3
的平衡pH = 10.5，即在实际溶液pH值条件下，肯定要生成AsH
3
和SbH
3
气体。因AsH
3和SbH
3
是剧毒物质，对人体危害极大，故在置换作业时，一定要有严格的预防和保护措施。
药剂除钴法
在工业生产上用药剂除Co的有黄药除Co及β-萘酚除Co。黄药除钴基本原理是，利用黄酸钾C
4H
9
0CSSK或黄酸
钠C
4H
9
OCSSNa与溶液中的三价钴作用，生成不溶解的黄酸钴沉淀除去。主要反应为：
4KC
4H
9
OCSS＋2CoS0
4
←→2Co（C4 H9 OCSS）2＋2K2S04
在广泛应用的锌粉置换除钴工艺中，锌消耗量经常是理论量的10~20倍，作业时间长，过程一般在高温（>80℃）
下进行，且常有毒气AsH
3或SbH
3
析出，国内外仍在寻求新的净化除钴法。因此有了四氢硼酸钠（NaBH
4
）还原法净化
硫酸锌溶液除去镍、钴的探索。
水溶液中NaBH
4的稳定性随pH值降低及温度升高而降低。为了使NaBH
4
稳定和pH值在净化过程中保持不变，应
在常温下配制含有一定量NaOH和NaBH
4的溶液（例如含2.2g/L NaBH
4
及2.3g/L NaOH的溶液）作还原剂。还原镍、
钴及铜、锡、铅、锑、铁等金属离子的反应为：
4MeS0
4＋NaBH
4
＋lONaOH ==== 4Me＋4Na
2
S0
4
＋Na
3
B0
3
＋7H
2
这种还原法能深度净化除去镍、钴及其他比锌电位更高的杂质，工艺简便，在较低温度下即能迅速进行还原反
应，作业时间仅l0min，还原沉淀物中镍、钴含量高，较易处理。虽然四氢硼酸钠(NaBH
4
）价格较高，但沉淀1t杂
质仅消耗0.15t NaBH
4
，因此与置换法相比在经济上还是可以考虑的。
净化除氟、氯
湿法炼锌中，氟的主要来源是在处理含有氟的氧化锌粉和升华物烟尘时，被带入到浸出液中。当锌电积液中含氟高时，将对剥离锌造成困难。为此，一般对处理含氟较高的氧化锌时，须经预先焙烧除氟后再行浸出。国内某厂采用多膛炉焙烧氧化锌除氟。目前从溶液中除氟比较理想的方法尚少，已知的方法有如下几种。
A 利用钍的盐类从溶液中除氟
其原理是氟与钍形成难溶的化合物沉淀除去。但钍盐昂贵，工业上不宜采用。
B 在浸出过程中加入少量的石灰乳除氟
其原理是氟与钙生成难溶化合物氟化钙（CaF
2
）。
在湿法炼锌过程中，由于处理的锌焙砂、各种烟尘、氧化锌以及其他含锌物料（如铸型渣与镀锌渣等）含有一定量的氯，这些物料中的氯在浸出过程中，几乎全部进入溶液。同时，由于整个系统使用大量的自来水，也带入一定量的氯。氯的存在影响锌电积过程，使铅阳极和设备遭受腐蚀，电积液含铅升高，使阴极析出锌质量降低。此外，
C1
2
的析出恶化劳动条件，影响环境保护。在湿法炼锌中除氯的方法较多，其中火法一般采用多膛炉焙烧法除氯，湿法常采用硫酸银沉淀法、铜渣除氯法、离子交换法以及碱洗除氯法等。
硫酸银沉淀法除氯的基本原理是使硫酸银与溶液中的氯盐作用，生成难溶的氯化银沉淀将氯除去。其反应式如下：
Ag
2SO
4
+ 2NaCl ==== Na
2
SO
4
+ 2AgCl↓
此法除氯效果很好，但因银盐昂贵，且银的再生回收率较低，因此在生产中的使用受到限制。
用铜渣除氯法的基本原理是利用铜及铜离子（Cu2+）与溶液中的氯离子（C1-）相互作用，生成难溶的氯化亚铜
（Cu
2C1
2
）沉淀，从溶液中除去如：
Cu + Cu2+ + 2Cl- ==== Cu
2Cl
2
↓
所用的铜渣可以是两段净化铜镉时产出的铜渣，也可以用从铜镉渣中回收镉后产出的铜渣。
离子交换除氯法的基本原理是利用树脂可交换基团与电积液中待除去的离子发生置换反应，使溶液中待除去的离子吸附在树脂上，而树脂上相应的可交换离子进入溶液。某厂在含氯高达260~370mg/L的电积液中，采用国产717号强碱性阴离子交换树脂除氯，取得了良好效果。
国产717号树脂，原为氯型，用1.5%的硫酸处理，使它转化成硫酸型。当用锌电积液作交换液时，其离子交换
势是高价离子大于低价离子，即SO
4
2-＞Cl-＞F-，采用离子交换法除氟氯可以达到满意的结果。但是用强碱性季胺型
阴离子树脂在高浓度中性溶液内（含SO
4
2-高达200g/L)时，氯离子表现出有更大的交换能力，所以用树脂交换，氯
离子将取代树脂上的硫酸根（SO
4
2-），而从溶液中将氯除去。然后再用1.5%硫酸溶液淋洗树脂获得再生。离子交换除氯法比采用焙烧法除氯，具有设备简单、投资少、劳动条件好以及不影响稀有金属回收等优点。
净化除钙、铁
湿法炼锌溶液中的钙、镁是从锌精矿和冶炼过程的辅料带入系统的。钙镁盐类进入到湿法炼锌溶液系统中，不能在净化除Cu,Cd,Co等的一般净化方法中除去，会在整个湿法系统的溶液中不断循环积累，直到达饱和状态。钙镁盐类在溶液中大量存在，给湿法炼锌带来一些不良影响，如：
（1)钙镁盐类进人湿法炼锌溶液系统，相应地增大了溶液的体积密度，使溶液的乳度增大，造成浸出矿浆的液
固分离和过滤困难。CaSO
4和MgSO
4
在过滤布上结晶析出时，还会堵塞滤布毛细孔，使过滤无法进行。
（2)在溶液循环系统中，当局部温度下降时Ca2+, Mg2+分别以CaS0
4和MgS0
4
结晶析出，在容易散热的设备外壳和
输送溶液的金属管道中沉积，并且这种结晶会成为坚硬的固体，造成设备损坏和管路堵塞，严重时会引起停产，给湿法冶炼过程带来很大危害。
（3)锌电积液中，钙镁盐类高时，增加电积液的电阻，降低锌电积的电流效率。基于以上危害，清除过量溶解
的钙镁是每一个湿法炼锌厂遇到的共同问题，长沙矿冶研究院结合西昌冶炼厂所用原料，对含钙镁的锌精矿预处理进行过研究，获得了有效的成果。目前，常用的净化除钙镁的方法有两类。
其一为在焙烧前除镁。国外有些湿法炼锌厂，当硫化锌精矿含Mg量达0.6%时，采用稀硫酸洗涤法除Mg，其化学反应式为
MgC0
3＋H
2
SO
4
==== MgS0
4
＋H
2
0＋CO
2
Mg0＋H
2SO
4
==== MgS0
4
＋H
2
使Mg以MgS0
4
进入到洗涤液中排除。这种方法能有效地除去硫化锌精矿中的镁。但由于增加了一个工艺过程，
必然会带来有价金属的损失。如果氧化锌精矿中含有Zn0，ZnC0
3
，这一部分锌在酸洗时也进入到酸洗液中，回收困难，也会损失。
其次可采用溶液集中冷却除钙、镁。用冷却溶液方法除钙镁的原理基于Ca2+,Mg2+在不同温度下的溶解度差别，
当钙、镁含量接近饱和时在正常作业温度下采用强制降温，Ca2+、Mg2+就会以CaS0
4, MgS0
4
结晶析出，从而降低了溶
液中的Ca2+、Mg2+含量。
工业生产中，多采用鼓风式空气冷却塔，将净化除Cu、Cd,Co等后的新液，在冷却塔内降到40~50`c时，放置在大型的新液贮槽内，自然缓慢冷却，这时钙镁盐生成结晶，在贮槽内壁和槽底沉积，随着时间的增加，贮槽内壁四周和贮槽底形成整体块状结晶物。定期清除结晶物，以达到除去钙镁的目的。
也有一些工厂，将净化除Cu, Cd、Co后的新液加入到废电积液的空气冷却塔中，与废电积液一同冷却CaS0
4
和
MgS0
4
结晶在冷却塔的塔板上或在冷却塔底集液池中析出。也有湿法炼锌厂使用一部分新液生产硫酸锌副产品，从硫酸锌产品中可将系统中的部分钙镁分流出去。
湿法炼锌浸出工序的工艺改进 改进前的工艺 葫芦岛锌厂第三冶炼厂是1993年投产的湿袱炼锌「，其浸出工艺是以传统的湿法炼锌浸出理论为基础，采用两段连续浸出过程，空气搅拌。工艺疯程如图l o S 1改进前工艺流程 上述系统1993年投产以后，由于工艺、设备存在问题较多，因此给正常生产过程带来校大阻力。由于分级机、湿式球磨机、球磨后液泵及泵槽经常性积矿堵塞,使系统不能连续稳定生产。浸出槽排列纵向位置不合理，槽利用率低，浸出时间短,浸出率低，渣含锌高，“死槽”现象频繁发生。浓缩槽负荷沉重,不能连续运转，清理周期短，劳动强度大，劳动环境恶劣。渣处理系统负荷大，使正常渣平衡受到破坏。这样,浸出工序生产能力达不到设计要求，产品质量豚化。 2改进措施 2.1加料系焼工艺流程 针对焙砂f浆化分级系统不能适应生产要求的情况，主工艺过程取消上述流程，取代以焙砂一干式球磨机f 冲矿的方式加料,大大缓解了上述矛盾，使加料系统能够满足浸岀工序正常生产要求。改进后工艺流程如图2. 2.2浸出植排列繊向位置改进 浸出槽共有15个，其中中性浸岀槽7个（分成两套系统），酸性浸出槽5个,氧化槽3个。其排列位置如图3。各槽之间由溜槽连接，为了使矿浆能在溜槽中顺利流动，洛槽具有一定的倾斜度,因此各情岀液口呈阶梯型排列,而槽底处于同一水平线上。
图2改进后工艺流程 这样，使用同一风源搅拌的各槽，根据连通器原理, 其搅拌风管出口风压相同，即各槽内液柱(h)高度相 等，所以大号槽利用率低。而且大号槽内液面距槽 岀口高差校大,槽内液体要靠扬升器(风带液系统) 强制送出槽,扬升器风量大小由人工控制，所以各槽 内液柱高度极不均衡，液柱小的跑风严重，液柱大的 槽负荷大且经當出现"死槽”现象。导致了浸出生产 系统生产过程的一系列困难，达不到设计要求。据 此，对浸出槽纵向位置进行了调整。采用槽底垫高 和槽上口接高的方法，使槽底和槽上口处于同一高 差的阶梯型排列，保证各槽岀口到槽底距离相同。 并将一个氧化槽改为酸浸槽。改后其排列如图4O 这样调整以后，大大改善了生产系统原有状况， 其效果通过表1中的数据可以明显看岀。 S3改进前浸出槽位置择列 91项目 槽使用 效率 (％ ) 中性浸出 时间(h) 験性浸出 时闻(h) 渣含锌(藍) 改进訶 50-60 0.3-0.5 0.6-1 0 25-2? ，改进后 的~知 10-1.5 19-22 同时，改进以后，浸出过程能够连续稳定进行。 因此大大提高了劳动效率，降低了劳动强度,改善了 劳动环境。 2.3中性浸出和中性浓绵液量的平衝 李淑艳等:湿法炼锌浸岀工序的工艺改进 酸化焙砂、烟尘 .厂， |干干球球卜 -------------- 中上清 送净化,i , |酸性M 岀| 屈，直酸上清? 送过滤 43 94改进后浸出梧位宣排列
湿法炼锌中沸腾焙烧过程的研究现状与进展 现代炼锌方法分为火法和湿法两大类，世界上大部分的锌都是从硫化锌精矿 中提取出来的。无论火法还是湿法，一般都需预先焙烧或烧结，脱除大部分硫和其他杂质，以满足下道工序的要求。目前，在国内应用较成熟的焙烧技术是硫化锌精矿的粉状沸腾焙烧技术。 沸腾焙烧又称流态化焙烧，是众多焙烧方法中的一种。所谓的沸腾焙烧是指将所要处理的固体破碎，研磨成细粉，增加固体与气体的接触面积，缩短颗粒内部的传递和反应距离。自下而上流经这些粉料的气体，在达到一定速度时，会将固体颗粒悬浮起来，使之不断运动，犹如沸腾的水，故称沸腾焙烧。沸腾焙烧的基础是固体流态化，用沸腾焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，料粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传热传质效率高，使焙烧过程大大强化，产品质量稳定生产率高。下面主要叙述在湿法炼锌中沸腾焙烧过程的发展和应用现状。 1 湿法炼锌中沸腾焙烧过程的发展和应用现状 1．1 在制粒焙烧方面的研究情况 李芳、张建彬，张起梅等[1]在锌精矿制粒沸腾焙烧中指出随着原料供应日趋紧张、精矿质量下降，发展沸腾焙烧技术，对提高锌冶炼金属回收率具有重要的意义。他们进行了锌精矿制粒焙烧的试验研究，重点分析了制粒粘合剂的选择和制粒焙砂质量控制。在沸腾焙烧试验中，针对焙砂质量及其影响因素诸如焙烧温度、原料粒度、过剩空气系数和物料在炉内的停留时间等进行了研究；另外通过适当减少加料量，使相应提高过剩空气系数，延长停留时间，Pb的脱除有所降低，同时s脱除效果亦有明显提高。最后他们得出结论：制粒沸腾焙烧提高了炉子的处理能力，床处理能力达到30.4 t/m2·d，炉温控制得当，风量均匀，焙砂质量可以达到Pb<1.0%，Cd<0.05%，S<1%的控制要求。沸腾炉操作温度可控制在1140～1180℃，比现有粉状物料焙烧操作温度提高60～80℃。 靳澍清、刘丽珍、吉正元等[2]在锌精矿造粒、焙烧试验研究中采用几种粘结剂进行造粒试验，对成粒矿进行静态焙烧试验，提出造粒和焙烧试验工艺条件及参数，粒矿进行静态焙烧试验，为大规模的生产奠定了一定的基础。 张瑜、李志勇、吴志平等[3]在锌精矿制粒沸腾焙烧新工艺的应用与改进中介绍了锌精矿制粒沸腾焙烧新工艺的工业化生产应用与技术改进情况，同时阐述了所取得的成果及存
湿法电解锌工艺流程选择概述 1.。1 工艺流程选择 根据原料成份采用常规的工艺流程，技术成熟可靠，劳动环境好，有较好的经济效益，同时综合回收铜、镉、钴等伴生有价金属。工艺流程特点如下： （1）挥发窑产出的氧化锌烟尘一般含气氟、氯、砷、锑杂质，且含有较高的有机物，影响湿法炼锌工艺，所以通常氧化锌烟尘需先进多膛焙烧脱除以上杂质。 （2）氧化锌烟尘和焙砂需分别进行浸出，浸出渣采用回转窑挥发处理，所产氧化锌烟尘送多膛焙烧炉处理。 （3）氧化锌烟尘浸出液返焙砂系统，经中性浸出浓密后，上清液送净液车间处理，净液采用三段净化工艺流程。 （4）净化后液送往电解车间进行电解。产出阴极锌片经熔铸后得锌锭成品。 （5）净液产出的铜镉渣和钴渣进行综合回收（或外卖）。 1.6.2 工艺流程简述 焙砂经中浸、酸浸两段浸出、浓密、过滤，得到中浸上清液及酸浸渣。酸浸渣视含银品位进行银的回收后送回转窑挥发处理得氧化锌，经脱氟、氯，然后进行单独浸出，浸液与焙砂系统的浸出液混合后送净液。回转窑渣送渣场堆存。产出的中浸上清液经三段净化，即第一段用锌粉除铜镉；第二段用锌粉和锑盐高温除钴；第三段再用锌粉除复溶的镉，以保证新液的质量，所得新液送电解。电解采用传统的电解沉积工艺，用人工剥离锌片，剥下的锌片送熔铸，产出锌锭。
采用上述工艺流程的理由：主要是该工艺流程基建投资省，易于上马，建设周期短、见效快、效益高。这在株冶后10万吨电锌扩建、广西、、等多家企业的实践中，已得到充分证实和肯定。 对净液工艺的选择，目前国外湿法炼锌净液流程的发展趋势，主要是溶液深度净化。采用先冷后热的净液流程，为保证净液质量，设置三段净化，当第二段净化质量合格时，也可以不进行第三段净化，直接送电解。该流程稳妥可靠，净化质量高，能满足生产0#锌和1#锌的新液质量要求。 作业制度，拟采用连续操作，国西北冶、株冶等都有生产经验。与间断操作相比，可大减少设备的容积，减少设备数量，相应可减少厂房建筑面积，故可大幅度降低基建投资。 1..3 综合利用及环境保护 浸出渣可根据含银品位高低进行银的回收后再送回转窑处理，所得氧化锌经脱氟、氯后进入氧化锌浸出系统，进一步回收锌、铟等有价金属。 净液所得铜镉渣经低酸浸出后，所得铜渣可作为炼铜原料出售。 浸出液经锌粉置换，所得贫镉液含锌很高，返回锌浸出车间，所得海绵镉进一步处理后，获得最终产品镉锭出售。 净液所得钴渣，经酸洗脱锌后根据含钴品位再考虑是否回收钴，暂时先堆存（或外卖）。 熔铸所得浮渣，其粗粒可返回熔化或作生产锌粉用。处理所得氧化锌可作为生产硫酸锌或氯化锌的原料，根据需求而定。 各湿法炼锌车间的污酸、污水，经中和沉处理后，可达到国家工业排放标准。
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
湿法炼锌的浸出过程 一、锌焙烧矿的浸出目的与浸出工艺流程 （一）锌焙烧矿浸出的目的 湿法炼锌浸出过程，是以稀硫酸溶液（主要是锌电解过程产生的废电解液）作溶剂，将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。其原料中除锌外，一般还含有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属等元素。在浸出过程中，除锌进入溶液外，金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液。这些杂质会对锌电积过程产生不良影响，因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去。在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质（如铁、砷、锑等）除去，以减轻溶液净化的负担。 浸出过程的目的是将原料中的锌尽可能完全溶解进入溶液中，并在浸出终了阶段采取措施，除去部分铁、硅、砷、锑、锗等有害杂质，同时得到沉降速度快、过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。 浸出使用的锌原料主要有硫化锌精矿（如在氧压浸出时）或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化锌粉与含锌烟尘以及氧化锌矿等。其中焙烧矿是湿法炼锌浸出过程的主要原料，它是由ZnO和其他金属氧化物、脉石等组成的细颗粒物料。焙烧矿的化学成分和物相组成对浸出过程所产生溶液的质量及金属回收率均有很大影响。 （二）焙烧矿浸出的工艺流程 浸出过程在整个湿法炼锌的生产过程中起着重要的作用。生产实践表明，湿法炼锌的各项技术经济指标，在很大程度上决定于浸出所选择的工艺流程和操作过程中所控制的技术条件。因此，对浸出工艺流程的选择非常重要。 为了达到上述目的，大多数湿法炼锌厂都采用连续多段浸出流程，即第一段为中性浸出，第二段为酸性或热酸浸出。通常将锌焙烧矿采用第一段中性浸出、
第二段酸性浸出、酸浸渣用火法处理的工艺流程称为常规浸出流程，其典型工艺原则流程见图1。 图1湿法炼锌常规浸出流程 常规浸出流程是将锌焙烧矿与废电解液混合经湿法球磨之后，加入中性浸出槽中，控制浸出过程终点溶液的PH值为5．0～5．2。在此阶段，焙烧矿中的ZnO只有一部分溶解，甚至有的工厂中性浸出阶段锌的浸出率只有20%左右。此时有大量过剩的锌焙砂存在，以保证浸出过程迅速达到终点。这样，即使那些在酸性浸出过程中溶解了的杂质（主要是Fe、AS、Sb）也将发生中和沉淀反应，不至于进入溶液中。因此中性浸出的目的，除了使部分锌溶解外，另一个重要目的是保证锌与其他杂质很好地分离。 由于在中性浸出过程中加入了大量过剩的焙砂矿，许多锌没有溶解而进入渣中，故中性浸出的浓缩底流还必须再进行酸性浸出。酸性浸出的目的是尽量保证焙砂中的锌更完全地溶解，同时也要避免大量杂质溶解。所以终点酸度一般控制在1～5g／L。虽然经过了上述两次浸出过程，所得的浸出渣含锌仍有20%左右。这是由于锌焙砂中有部分锌以铁酸锌（ZnFe2O4）的形态存在，且即使焙砂中残硫小于或等于1%，也还有少量的锌以ZnS形态存在。这些形态的锌在上述两次浸出条件下是不溶解的，与其他不溶解的杂质一道进入渣中。这种含锌高的浸出渣不能废弃，一般用火法冶金将锌还原挥发出来与其他组分分离，然后将收集到的粗ZnO粉进一步用湿法处理。
湿法炼锌是一个流程较长的冶金过程而且工艺比较成熟,包括锌精矿的焙烧、浸出、净化、电解、阴极锌的熔铸等过程.论文首先叙述了锌精矿种类,沸腾炉的焙烧过程,常规浸出各种影响因素及电解沉积锌的经济技术指标,为后续章节信息系统的开发奠定了基础.该文主要研究锌精矿的焙烧、浸出、电解三个过程,首先建立了锌精矿的配矿信息系统.该系统能提供精确的配矿和符合生产条件下配矿成本最低化,系统中优化了十种矿样的45种组合,而且全部数据输入和输出都使用数据库操作.然后根据锌精矿沸腾炉硫态化焙烧原理建立了热力学模型的信息系统,根据物料平衡和热平衡建立方程组来确定焙烧矿以及烟气的成分.由于焙烧过程的时间变化性,该热力学模型无法全部描述的内在机制等,使得结果存在着一定的偏差,但此模型能够较好地拟合焙烧过程的主要趋势.最后,在锌常规浸出和过电解沉积锌过程中设计了BP神经网络来预测浸出过程中的浸出率、浸出渣率、浸出液上清率、新液合格率、渣含水以及电解过程中的电流效率等因素.网络采用了近30组的训练样本,样本数据范围大,网络的训练误差精度可以达到10<-5>.新的嫁接BP神经网络预测适应性较广、精度较高.可以实现离线预测,并且为在线操作提供了参数指标.湿法炼锌信息系统的程序采用了Visual Basic6.0和Matlab两种语言混合编写,系统的数据库采用Microsoft Access创建和维 护.Visual Basic6.0编程语言简单实用,可视化功能强大,具有严密的封装性,而且还提供许多ActiveX控件;Matlab编程语言不仅有较强的矩阵运算功能和绘图能力,而且带有12个功能强大的工具箱;Microsoft Access编写的数据库具有随时对数据进行修改和补充.程序运用Matlab解方程组的功能和神经网络工具箱,建立沸腾炉焙烧物粒平衡信息系统和锌常规浸出和锌电积神经网络预测信息系统两大系统,再把解方程过程中BP神经网络可视化接到VB的封装体系中.所涉及到的BP神经网络函数都以脚本文件的形式存在,这样既减少程序的复杂性又提高了程序的运行效率……
湿法冶锌工艺流程 概述：湿法炼锌是当今世界最主要的炼锌方法，其产量占世界总锌产量的85%以上。近期世界新建和扩建的生产能力均采用湿法炼锌工艺。湿法炼锌技术发展很快，主要表现在：硫化锌精矿的直接氧压浸出；硫化锌精矿的常压富氧直接浸出；设备大型化，高效化；浸出渣综合回收及无害化处理；工艺过程自动控制系统等几个方面。湿法炼锌是用稀硫酸(即废电解液)浸出锌焙烧矿得硫酸锌溶液，经净化后用电积的方法将锌从溶液中提取出来。当前，湿法炼锌具有生产规模大、能耗较低、劳动条件较好、易于实现机械化和自动化等优点在工业上占主导地位，锌总产量的80~85%来自湿法炼锌。 锌焙砂的浸出 湿法冶锌的浸出是以稀硫酸溶液作为溶剂，控制适当的酸度、温度和压力条件，将含锌物料（如锌焙砂、锌烟尘、锌氧化矿、锌浸出渣、硫化锌精矿等）中的新华无溶解撑硫酸锌进入溶液，不容固体形成残渣的过程。浸出所得的混合矿浆在经浓缩、过滤将溶液与残渣分离。 锌焙砂浸出的原则工艺流程： 锌焙砂浸出是用稀硫酸溶液去溶解砂浸中的氧化锌。作为溶剂的硫酸溶液实际上是来自锌电解车间的废电解液。 锌焙砂浸出分为中心浸出和酸性浸出的两个阶段，常规浸出流程采用一段中性浸出和一段酸性浸出或两端中性浸出的复浸出流程。锌焙砂首先用来自酸性浸出阶段的溶液进行中性浸出。中性浸出实际是用锌焙砂来中和酸性浸出溶液中的游离酸，控制一定的酸度（Ph=5.2～5.4），用水解法除去溶解的杂质（主要是Fe、Al、Si、As、Sb），得到的中心溶液经净化后送去电积回收锌。 中性浸出仅有少部分ZnO溶解，锌的浸出率为75%～80%，因此浸出残渣中还含有大量的锌，必须用含酸度较大的废电解液（含100g/L左右的游离酸）进行二次酸性浸出。酸性浸出的目的是使浸出渣中的锌尽可能完全溶解，进一步提高锌的浸出率；同时还要得到过滤性良好的矿浆，以利于下一步进行固液分离。为避免大量杂质同时溶解，终点酸度一般控制在H2SO4浓度为1～5g/L。 经过两段浸出，锌的浸出率为85%～90%，渣中锌含量约为20%。为了提高
我国锌冶炼业的基本状况 来源:金汇期货发布时间:2005-09-21 13:44:38 第一章、我国锌工业现状 1.1 我国锌企业分布 根据国家统计局资料，中国锌企业分布在27个省（市），约有1960家，其中矿山采选企业约1185家，冶炼企业775家。冶炼企业中，属于中型以上企业70家，占全部锌冶炼企业的23.1％。70家企业中，国有企业22家，私营企业11家，股份制企业27家，其它企业10家。 1.2 锌能力和产量的分布 经过50年的发展，我国的锌资源开发逐步从东北、中部向中、西部以及内蒙转移。除南、广东、广西仍保持一部分资源外，锌资源开发、矿山产量主要在向云南、甘肃、四川、青海以及内蒙转移（见图1、2）。2003年云南矿山锌产量、甘肃矿山铅产量居全国第一位。全国锌冶炼能力的发展与资源开发转移齐头并进，有原料优势的云南、广西、四川、陕西、内蒙等地区，冶炼业发展非常迅速，形成新的冶炼生产基地。以株洲冶炼厂为主的南继续保持国内最大的锌冶炼省的地位，以豫光金铅集团为龙头的河南铅冶炼发展十分迅猛，已成为中国炼铅第一省。（见图3、4）。 图2 近5年我国主要锌精矿生产省产量变化情况 图4 近5年我国主要产锌省产量变化情况 1.3 我国锌冶炼企业的总体情况 在2003年世界十大锌冶炼企业中，我国仅有株洲冶炼厂居第9位，但在国际上的排序仍有下降的趋势。 与世界其他国家相比，我国锌冶炼工艺可称为“世界大全”，目前湿法工艺占70％，火法占30％，其中 ISP工艺9％、竖罐炼锌18％，电炉、平罐、马槽炉炼锌工艺为3％。 （1）我国国有大企业设备比较先进，但非赢利性资产、不良资产所占份额较大，会负担较重，投入产出效率明显低于近几年发展的营企业。 近几年发展的营企业占有明显的优势，如广西龙城化工总厂的资产只有4.7亿，而锌产能达到10万吨；祥云飞龙公司的资产2.9亿，锌产能达到6万吨；东岭锌业资产2.5亿，锌产能达到6万吨。 （2）我国国有大型企业负债率较高。 我国国有大型企业平均负债率为64.27％，其它所有制企业平均资产负债率只有50％。铅冶炼企业资产负债率较锌冶炼企业资产负债率低，分别为 39.75％和60.76％。这主要是由于铅冶炼企业新建的较多，所有制形式多样的缘故。 （3）锌企业固定资产投资利润率较低。 2002年锌价格条件下的情况下，39家锌冶炼企业固定资产投资利润率为0.87％。
重庆科技学院 《冶金工程设计》课程设计报告 设计题目:_____年产9.5万吨湿法炼锌厂焙烧车间设计_______
摘要 本文是年产9.5万吨锌湿法冶金沸腾焙烧车间设计说明书。通过查阅相关的文献，本设计首先对锌的性质，用途，及当前生产和消费进行了介绍。在简单介绍了一些背景知识的前提下，本文对厂址进行了选择，鉴于锌冶金的生产工艺多样，本文对各种工艺流程进行了分析比较，并确定选用硫酸化焙烧-浸出-净化-电积这一湿法炼锌工艺，在确定了工艺之后，本文又进一步对确定并对比论证了实际生产的工艺条件和经济技术指标，并进行了冶金计算，根据计算结果来进行沸腾炉尺寸的计算，最后本文对工业“三废”的处理也进行了相应的说明。本文可分为四大部分，第一部分为背景知识介绍，第二部分内容对厂址，工艺，及生产参数进行了选择。第三部分为冶金计算与炉体设计。第四部分为工厂附属设备及“三废“处理。 关键词：工厂设计湿法炼锌焙烧鲁奇型焙烧炉
Abstract The paper is the design instruction book of roasting plant of manualthe introduced thenature of the zinc, uses, and the current production and consumption 。After a brief introduction ofsome background knowledge of the premise, this paper carried out on site selection, In view of zinc metallurgy production process varied，In this paper, a variety of processes are analyzed andcompared ，And determine the selection of sulfation roasting - leaching - purification -Electrowinning Process。After the process in determining，This article ，according to calculation results to calculate the size of fluidized bedboiler。At last, this article on industrial "three wastes" also of thecorresponding.Most of this article can be divided into five,The first part is to introduce backgroundknowledge.The fourth part is the choice of ancillary equipment in the factory and the "threewastes" to deal with.The second part of the contents chosen the site，technology,and productionparameters.Part III is divided into metallurgical calculation and the furnace design. Key words: Plant design；Zinc ，它的原子序数是30，，相对原子质量为65。密度为7.14克立方厘米，熔点为419.5℃。锌是一种浅灰色的过渡金属。在室温下，性较脆，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。；100～150℃时，变软；超过200℃后，又变脆。当温度达到225℃后，锌氧化激烈。锌（Zinc）是第四"常见"的金属，仅次于铁、铝及铜，不过地壳含量最丰富的元素前几名分别是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。外观呈现银白色，在现代工业中对于电池制造上有不可抹灭的地位，为一相当重要的金属。 1.1.2锌的用途及前景 锌是重要的有色金属原材料，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝，锌金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金。原生锌企业生产的主要产品有：金属锌、锌基合金、氧化锌，这些产品用途非常广泛，金属锌主要用于镀锌板即钢铁表面防止腐蚀和精密铸造。锌镀于钢板表面，牺牲自己保全了主体，所以又称为牺牲性金属。金属锌片和锌板用于制造干电池。由于锌能与多种有色金属组成锌合金和含锌合金，其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的压铸合金，用于制造各种精密铸件。 锌的氧化物用于颜料工业和橡胶工业；硫酸锌用于制革、纺织和医药等工业，氯化锌用作木材的防腐剂。 我国锌的重要消费领域是：干电池、冶金产品镀锌、氧化锌、黄铜材、机械制造用锌合金及建筑、五金制品等。 氧化锌主要用于生产化工原料、颜料、涂料、催化剂和化学助剂、立德粉主要用于
第三章锌电积工艺过程及设备计算 3.1概述 工业上从硫酸锌水溶液中电解沉积锌有三种工艺：即低酸低电流密度法（标准法）；中酸中电流密度法(中间法)和高酸高电流密度法。目前我国多采用中酸中电流密度法的下限，低酸低电流密度法上限的电解法。表3-1为三种方法的比较。 表3-1 锌电积三种工艺的比较 工艺方法电解液含 H2SO4（克/升）电流密度 （安/米2） 优缺点 酸低电流密度法（标准法）110--130 300--500 耗电少，生产能力小， 基建投资大 中酸中电流密度法(中间法) 130--160 500--300 生产操作比前者简单， 生产能力比前者大但 比后者小基建投资小 高酸高电流密度法220--300 800～1000 甚至大 于1000 生产能力大；耗电多； 电解槽结构复杂。 3.2 设计任务 设计生产能力为7万吨锌锭的电解设备 3.3 原始资料 3.3.1 设进入电解槽的电解液成份如表3-2所示： 表3-2 进入电解槽的电解液成份（克/升） 组成Zn Fe Cd Cu CO Mn （克/升）120 0. 0.005 0.0004 0.005 4.720
3.3.2 电解后电解废液成份如表3-3所示 表3-3 电解废液成份（克/升） 组成Zn Fe Cd Cu CO Mn （克/升）46 0. 0.003 0.0002 0.005 3.217 3.3.3 一些技术条件及技术经济指标 用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比，β=0.；年工作日为330日。 阴极锌熔铸直收率η1 = 97% 阴极电流密度D阴= 520安培 槽电压V槽= 3.20伏 电流效率ηi = 98% 阴极规格长×宽×厚= 1000×666×4（毫米） 3.4 工艺过程及设备计算 3.4.1物料平衡及电解槽计算 阴极锌成份的计算 在电积过程中，一部分铜、铁、镉与锌一齐在阴极上沉积，一升电解液得到的阴极锌含金属量如表3-4所示。 表3-4 一升电解液沉积的金属量（克） 组成Zn Fe Cd Cu 共计 （克）64.00 0.005 0.002 0.0002 64.0072 铅-银阳极在电解过程中被腐蚀，使一部分铅进入到阴极锌中。设阴极锌含
用选择性浸出法从湿法炼锌过程中回收镉 1、简介 镉是一种有毒的金属，主要是作为硫化锌精矿的采矿，冶炼和精炼的副产品。几乎在所有情况中，与镉相关的杂质主要取决于矿石的来源。湿法冶金过程对于处理这样的矿石是非常有效，因为它可以控制不同的杂质含。镉通常伴随与杂质镍，钴，铜这样的溶解顺序溶解于硫酸，这与他们的氧化还原电位值有有关。这些杂质是来自于中性浸出中氢氧化铁沉淀的不完全。 锌电解质中杂质浓度因不同冶炼厂而不同，这主要取决于其组成的硫化锌精矿即闪锌矿的不同。湿法炼锌过程中，在锌电解中这些杂质主要由锌粉置换以去除。基本的反应是金属的电化学还原，就是通过置换反应把元素形式和盐形式比锌具有更具正电性的元素将其置换出来，这些元素包括镉，铜，钴，镍，铅，锑和铊，以及铁。产生于阳极泥中故其中含有不同成分的杂质以及未反应了的锌，这些材料作为镉提取过程中的原材料。 传统的镉的提取过程包含多个浸出过程并伴随有高资本支出和提供大量空间。一个更为简单的设计是从含有铜镉渣的中选择性的溶解镉并且最小化溶解其余的杂质。这样使得镉的胶合作用以及镉的二次溶解得以避免。这必须在除去锌的阶段之前来溶解大量的锌进入液相中，然后溶液返回进入锌电解流程中，这是通过溶解硫酸溶液中的金属沉淀物来得到的，例如锌的废电解液。 这些富镉渣中的镉被稀硫酸选择性的溶解进入液相中提取。铜，砷和锑的提取将极大地取决于氧化剂存在，因此应该避免在这个阶段发生。但是空气常常会溶解在溶液中，至少有轻微的浓度空气将进入在目前溶液中去。二价铅离子的浓度取决于硫酸铅的浓度。因此在溶解这个步骤中会发生杂质分离进入镉中，但这通常没有足够的空气将其氧化。问题在于镉的净化开始于浸出之后。。浸出过后的硫酸镉溶液中含有主要杂质包括铁、钴、铊，这些杂质的净化用传统工艺的单一步骤。这个简单的工艺流程减少了大量步骤可生产出实用的纯度达99.95%金属镉。2．实验步骤 将500g铜镉渣溶解于一个准备好的搅拌釜中并加入500cm3水，在实验中使用一个四叶片的叶轮来搅拌转速为200r/min。锌废电解液的酸浓度为180g/L，
全国第十二届铅锌冶金学术年会论文集 1 中国铅锌冶炼技术进展与发展思路 中国恩菲工程技术有限公司蒋继穆 摘要：本文就中国近十年铅锌冶金工业取得的成就进行阐述，并就我国铅锌工业的发展方向提出建议。 关键词：铅锌技术发展 中国2012年生产精铅4646kt、锌锭4829kt；占同年世界铅总产量（10485kt）的44.31%，占同年世界锌总产量（12625kt）的38.25%，是世界最主要的铅锌生产国。 就铅、锌生产工艺技术而言，中国近十年取得了长足的进步。 1 铅冶炼 从上世纪80年代起，中国已着手为淘汰铅冶炼落后工艺，改善环境开展了多项工作。1984年由科技部立项，在湖南水口山开展氧气底吹熔炼——电热焦炭还原火法炼铅半工业试验；在沈阳冶炼厂开展了氯化物浸出电积的湿法炼铅半工业试验；经过两年多的研发工作，铅底吹熔炼取得了阶段性成果，而电热焦炭还原设施受资金影响，建设简陋，试验无果而终。铅湿法冶炼试验，技术上没有任何问题，但加工成本偏高、不经济，无法产业化。 1986年政府决定引进鲁奇公司的QSL炼铅工艺，在白银有色金属公司建设一座年产50kt 精铅的冶炼厂。由于是第一家产业化，投产碰到一些工程问题，几经修改，又赶上铅价低迷期，生产赔本，白银公司决定停止QSL生产线运行，直至今日。 国家环保政策日趋严格，政府决定2000年关闭所有烧结锅炼铅工艺。这些工厂急需一种清洁工艺取代烧结过程造成的铅尘及SO2的低空污染。恩菲与三家企业联合在水口山开展了氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅半工业试验，取得了良好的结果。1999年由恩菲设计，在豫光和池州所建的两座示范性底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅厂于2002年建成并顺利投产运行。 该新的炼铅工艺，不仅有效解决了烧结过程严重的铅尘及SO2的低空污染，实现了清洁生产，同时能耗由烧结——鼓风炉熔炼工艺的680Kgce/t粗铅，降至380Kgce/t粗铅，银回收率提高了1~2个百分点，硫捕集率＞99%。用该工艺改造烧结——鼓风炉炼铅厂，原有设施得到充分利用，改造费用低、深受用户欢迎。短短几年内用此新工艺改造或新建的铅冶炼厂有32家（单系列设计产能为精铅60、80、100、200kt/a等四种规格），其中有17家、20条生产线已投产运行，总产量已达1640kt/a。氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅工艺，虽已获快速推广应用，并已出口印度，建成投产了100kt/a精铅的Dariba冶炼厂，但工艺并不完美。采用鼓风炉还原，液态氧化铅渣需用铸渣机浇铸并冷却成块，渣的显热白白浪费，过程能耗增加；为连续冷却渣
湿法炼锌技能大赛理论试题（A卷） 一、填空题：（每空0.5分，共15分）。 1、质量是指一组固有特性满足要求的程度。 2、在生产过程中一旦发现不合格品，要及时作出标识。 3、PDCA循环分别是指――P（Plan）：计划；D(Do)：执行；C(Check)：检查；A(Action)：处理。 4、质量管理体系文件包括质量手册、程序文件、作业指导书、质量记录四类内容。 5、劳动合同可以约定试用期。试用期最长不得超过六个月。 6、新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。 7、《安全生产法》规定的安全生产管理方针是安全第一、预防为主。 8、《安全色》规定了4种表达安全信息的色彩，红色表示禁止、停止，黄色表示警告、注意，兰色表示指令，必须遵守的规定，绿色表示提示、安全状态、通行等。 9、工作场所的职业病危害因素强度或者浓度应当符合国家职业卫生标准。 10、锌是白而略带兰灰色的金属，其熔点是419.505℃，沸点是906.97℃。 11、浸出流程根据浸出过程连续与否，可分为连续浸出和间段浸出。 12、湿法炼锌过程中的三大平衡是：体积平衡、酸锌平衡、渣平衡。 13、在净化过程中置换反应进行的程度取决于两种金属电极电位差值的大小。 14、我厂的阴极材料为压延铝板，阳极材料为铅、银、钙、锶四元合金板。 二、选择题：(每题0.5分，共15分)。 1、浸出后得到的硫酸锌溶液，可采用 C 将溶液中大部份As、Sb、Fe除去。 A.置换法 B.高酸氧化法 C.中和氧化水解法 D.离子吸附法 2、采用Zn粉置换法，可在很大程度上将ZnSO (l)中的 D 等杂质从过程中除去。 4 A. Cu Cd F Cl B. F Cl As Sb C. Cu Cd As Sb Fe D. Cu Cd As Sb Ge 3、锌的熔点、温度是 B 。 A.906.9℃ B.419.505℃ C.430℃ D.326.5℃
湿法炼锌-中性浸出液的净化 置换沉淀法除铜镉钴镍 A 置换净化的热力学 在水溶液中用一种金属取代另一种金属的过程为置换。从热力学讲，只能用较负电性金属去置换溶液中的较正电性金属。例如，用金属锌能将溶液中的铜置换出来： Zn＋Cu2+ ==== Zn2++Cu↓ 因此，置换的次序决定于水溶液中金属的电位次序，而且置换趋势的大小决定于它们的电位差。这一点可以通过热力学计算来说明。 从热力学分析可知，采用锌粉置换Cu，Cd，Co，Ni均可净化得很彻底，可使Cu，Cd，Co，Ni的离子活度分别为Zn离子活度的10-38，10-11.63，10-16.81，与10-17.69倍。 B 置换净化的动力学 采用锌粉置换净化Cu，Cd比较容易，而净化除Co，Ni并不是很容易。用理论量锌粉很容易沉淀除Cu，用几倍于理论量的锌粉也可以使Cd除去，但是用甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至符合锌电积的要求。Co难以除去的原因，国内外较多的文献都解释为Co2+还原析出时具有高的超电压的缘故，同时还有一个反应速率的问题。 置换反应的速率，可以理解为负电性金属在含有正电性金属离子的溶液中溶解速率，并可用下式表示： dc A - —— = k — c dt V 式中 k——速率常数；
A——与溶液的接触面积； V——溶液的体积； c——正电性金属离子的浓度； t——反应时间。 积分上式得到： V 1 c 2 k = - —·— ln — A t c 1 ——为正电性金属离子反应前的浓度； 式中 c 1 c ——为正电性金属离子反应t时间后的浓度。 2 置换过程速率可能是扩散控制，或者是化学反应控制。研究证实，反应 Zn+Cd2+ ==== Cd+Zn2+ 在50℃，当转速在250r/min以下时，置换反应速率常数k与转速n呈正比。当转速在250r/min以上时，置换反应速率保持不变。表明当低转速时，置换反应在扩散区进行，高转速时反应在动力学区进行。置换反应速率与温度的关系式：（是在25~85℃范围内） 1350 lgk = 13.54 - ——— T
浅谈火法练锌工艺中常见的几种方法 摘要：由于锌在工业中的广泛使用和消费, 促进锌冶金的迅速发展,火法炼锌工艺是锌冶金工艺中一种常见的施工工艺，国际上约有20%左右的原生锌锭是通过此工艺生产出来的，因此，值得我们进一步的研究，本文主要是对火法炼锌工艺中常见的几种方法进行了分析，以供同仁参考！ 关键词：火法炼锌，平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法、密闭鼓风炉法锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿, 少量的是红锌矿、菱锌矿和异极矿等。由这些锌矿物冶金生产出锌锭的工艺分为两大类: 火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。火法炼锌工艺有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。其共同的特点是利用锌的沸点较低, 在冶炼过程中用还原剂将其从氧化物中还原成金属锌, 并挥发进入冷凝系统中冷凝成为金属锌, 从而与脉石和其它杂质分开。硫化锌精矿通常通过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原、冷凝得到粗锌, 粗锌经精馏得精锌。锌火法冶金工艺中由于使用还原剂, 产生大量的温室气体, 在不同程度上对大气环境都有污染。火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法。 1、平罐炼锌工艺 第一台平罐炼锌于1807年投入工业化生产,开创现代锌冶金的先河。平罐炼锌具有设备简单、不用焦炭、耗电少、便于建设等优点。但劳动条件差, 劳动生产率低和耗煤量大, 已逐步被淘汰。平罐炼锌是将含硫< 1% 焙砂配入适量的还原剂后装入平罐蒸馏炉中的小罐内, 然后加热升温到1000℃以上, 炉料中锌被还原成锌蒸气从罐内挥发到罐外的小冷凝器中冷凝成液体锌, 残余的锌蒸气与CO一道进延伸器中冷凝成蓝粉, 剩余的CO在延伸口自燃。平罐炼锌的罐渣含锌5%～10% , 需要进一步处理, 加上其它挥发损失, 锌的回收率仅为80%～90%；罐子的体积小, 难以实现完善的机械化,劳动强度比较大; 环境污染严重, 燃料及耐火材料的消耗均比较大。因此, 平罐炼锌技术落后, 基本上已被淘汰。世界上仅我国的一些小厂仍然采用该技术进行生产粗锌。 2、竖罐炼锌 竖罐炼锌是由平罐炼锌的基础上发展起来的，实现了设备大型化和机械化操作，劳动条件得到一定改善, 提高了劳动生产率, 在缺少电力和焦炭的地区, 这种方法具有独特的适应性。此法由于不能避免间接加热和单罐产锌能力低、热效率低, 同时采用价格高昂的碳化硅制品作为换热设备, 炉料准备工序较长, 作业费用高, 单罐产锌能力低等缺点, 目前世界上大多数竖罐炼锌厂被迫减产、停产或转产。但我国的葫芦岛锌厂的竖罐炼技术通过不断完善和改进, 如锌精矿采用高温流态化焙烧、选优混合配煤、改造和简化制团工艺, 精制优质团矿, 强化蒸馏过程, 实行竖罐大型化, 并以廉价煤为燃料, 多层次回收废热以弥补间接加热的不足, 开拓旋涡熔炼技术, 扩大综合回收等, 以提高该方法的技术水平。故此, 它目前还是我国主要的炼锌工艺之一。
湿法炼锌中浸出过程的基础理论 浸取 浸取是湿法炼锌中的主要过程。在此过程中一方面要将原料中的锌及锡等有价金属尽可能地完全溶解，使其进入溶液，以求得高的金属回收率。另一方面要在浸出终了阶段，使一些有害杂质（例如Fe,As,Sb,Si等）从锌浸液中分离留在浸出渣中。同时还力求获得沉降速度快，过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。 湿法炼锌中，使用浸出的原料主要包括：硫化锌精矿经过焙烧所得到的焙烧料（焙砂及烟尘）、氧化锌精矿，硫化锌精矿以及冶炼厂在生产过程中，产出的粗氧化锌粉及氧化锌烟尘等。 在浸出中，虽然有用盐酸溶液浸出的报道，但主要是用硫酸溶液浸出。由于浸出原料的性质差异浸出方法也有不同。根据原料的组成及性质不同，因而有：（1)焙烧料常规浸出工艺；(2)焙烧料热酸浸出工艺；(3)硫化锌精矿氧压浸出工艺；(4)氧化矿酸浸工艺；(5)粗氧化锌及铅锌烟尘的酸浸工艺。但在上述几种浸出工艺中，焙烧料的酸浸工艺目前居主要地位。 浸出过程的基础理论 焙烧料的浸出热力学 A 电位E-pH图和金属离子在水溶液中的稳定性 各种金属离子在水溶液中的稳定性与溶液中金属离子的电位,pH值、离子活度、温度和压力等有关，湿法冶金广泛使用电位E-pH图来分析浸出过程的热力学条件，电位E-pH图是将水溶液中基本反应的电位与pH值的变化关系表示在图上。从图上不仅可以看出各种反应的平衡条件和各组分的稳定范围，还可判断条件变化时平衡移动的方向和限度。下面简要说明在常温（25℃）下，浸出时固液相间多相反应的吉布斯自由能变化和平衡式，及电位E-pH 图的绘制与应用。 浸出过程的有关化学反应可用下列通式表示。
aA＋nH+＋ze ==== bB＋cH20 根据反应的特点，可将反应分为(a) (b)、（c）三类，第(a)类反应中仅有电子迁移,H+或OH-没有变化，即电位E与pH值无关的氧化还原反应，其反应的吉布斯自由能变化为 这时吉布斯自由能的变化转变为对外所作最大有用功，因氢标为零，式中可用φ电动势E，即 —△G?= zFE?
常规湿法炼锌中铁酸锌的行为研究 株洲冶炼集团有限责任公司（以下简称株冶）一直采用传统的常规湿法炼锌,即:首先将硫化锌精矿进行焙烧使硫化锌转化为氧化锌，再用稀酸两段浸出,并控制适当的pH值，使锌溶解进入溶液，同时，锌精矿中的Fe.As.Sb等杂质水解进入渣中。硫酸锌溶液经净化除去其中的Cu、Co、Cd、Ge等杂质后，再经电解得成品锌。 1铁酸锌的性质 在自然界中有数目相当大的一批矿物在晶格结构上属于等轴晶系，而在化学上由A0和B J O J或AB2O4型化合物组成（其中AB代表两价或三价金属阳离子），这类矿物统称为尖晶石。铁酸锌属于尖晶石类型。其主体或骨架由氧离子所组成。它们紧密地堆聚如刚玉（a-Al203）中的氧离子一样。三价铁离子半径0.67 A,而锌离子为0.82 A。三价铁离子位于八面体的中心，而锌离子位于四面体的中心。三价铁离子与氧离子之间为较强的离子键，但锌离子与氧离子之间则在一定程度上属于共价键。锌离子的配位数为4,提供4个轨道（一个4 s和3个4 p）, 因而较易和氧离子的2 p电子结合，形成稳定的配价键。锌离子成键由所谓的sp3杂化轨道互成109。、28 ° 的角度成键,具有更大的稳定性。 铁酸锌在尖晶石系列中熔点偏低，为1 590 且在还原气氛中易于分解。在高温下，由于热运动增强和离子振幅加大并按照矯增大定律，某些在结构上不同于尖晶石的化合物也能和尖晶石形成部分固熔体，例如:€^04在高温下也能和尖晶石形成部分固熔体。锌离子的被置换量（被Ca离子置换） 作者简介:彭海良（1970-）,男，工程师，主要从事有色金属冶金生产技术与管理。可以达到35%。不过这种固熔体在温 度降低时又会重新分解，只有淬火才能把它稳 定下来。这一性质对于降低焙烧产物中的铁酸 锌具有一定意义。 铁酸锌由于四面体内部存在着百分率较高的共价键,使铁酸锌不仅不溶于水而且不溶于稀的硫酸溶液。铁酸锌没有磁性，与锌或锌离子外层电子成对有关。铁酸锌对湿法炼锌的浸出过程有较大影响。 2锌精矿焙烧时铁酸锌的形成 湿法炼锌主要原料为硫化矿。硫化锌精矿焙烧过程是将锌精矿在高温沸腾炉中与空气中的氧相互作用，自热进行。焙烧过程十分复杂,生成产物有多种化合物并存。主要生成氧化物、硫酸盐、SO2、SO3 等。焙烧时高价态硫化物离解成低价态硫化物，然后再继续进行其焙烧氧化反应过程。 硫化锌精矿中Zn、S、Fe三者的总量为90% - 95%0株冶经过多年摸索，对入炉混合锌精矿的质量要求控制如下:化学成分:a>（Zn） >47%、co（Fe） < 12%、3（Pb）< 1.5%、3（A S） + 3（Sb） <0.5%、水分 6%~8%、粒度小于14 imi0但随着原料结构的变化，相应的精矿的化学成分的调整也随着变化。 锌精矿中铁的含量5% ~ 15%,主要以黄铁矿（Fe&）、磁黄铁矿（F^S）、铁闪锌矿（nZnS. mFe）、MeO. Fe2O3、FeO. SiQ；等形式存在。 硫化铁焙烧时得到大部分的三氧化二铁与少量的四氧化三铁。由于氧化亚铁易于氧化成高价铁, 同时硫酸亚铁也易于分解，故FeO,FeSO4在焙烧产物中是少量的。硫化铁矿在焙烧过程中具有较低的着火点，低温下能迅速转变为硫酸盐并易于分解;高温下硫酸化或部分硫酸化焙烧，存在于精矿中的各种类型的硫铁矿都将转变为高价氧化物（Fe2（）3、 Fe3O4）,它们绝大部分与ZnO作用生成铁酸锌。另外在焙砂中含有少量的FeS^FeS存在。 所以，作为湿法炼锌的部分硫酸化焙烧，其温度控制在860 ~ 930龙既有利于减少铁酸锌的生成，又保证了大部分的ZnS转化为氧化锌。提高焙烧温度，有利于脱硫。但为使得到的焙砂含一定量硫酸盐形态的硫，焙烧温度不能太高，以防止硫酸盐分解。铁酸锌及硅酸锌的生成量也是随着温度的升高而增加的。焙烧温度越高，碎与歸的脱除程度也越差，因为碑与镣的三价氧化物在更高温度下会生成不挥发的五价氧化物。焙烧温度取决于原料成分，特别是杂质铅、硅、铁的含量。颗粒大小及精矿含水量也是焙烧温度的影响因素。国外锌厂在硅、铁含量不影响焙烧质量时，锌精矿的焙烧温度比常规的焙烧温度要高。 据有关研究，在高温焙烧时铁酸锌形成途径:氧化锌和氧化铁(最初生成的氧化铁具有较大的活性) 直接结合形成铁酸锌。此过程为吸热反应。在300 -400^即开始反应，在600幻时，利用X射线可以发现有新相铁酸锌生成。 由于两者是固-固反应，减少两者的接触机会，可以在不同程度上减少其生成量。故:粒度越小，生成的