锌冶金资料

1.锌的物理性质:锌是白略带蓝灰的金属,熔沸点较低质软有展性加工后变硬。熔化后流动性好。有三种结晶状态:α、β、γ。熔点为419.5,沸点907-火法炼锌的基础
2.锌的化学性质1)室温下干燥空气对锌无影响,但在潮湿的空气中,锌极易与CO2反应生成ZnCO3.3Zn(OH)2,可以保护锌不再被氧化2)锌为负电性金属,φθZn2+/Zn=-0.763V 3)锌的电位序位置高4)易溶于硫酸,同时溶于碱.
3.锌的化合物:硫化锌(炼锌主要原料,天然硫化锌称闪锌矿)、氧化锌(可被CH2CO还原,其中被CO还原是火法炼锌的重要反应,800℃以上反应十分激烈)、硫酸锌、氯化锌
4.锌的主要用途:主要用在镀锌方面,还有用做置换剂和牺牲阳极、铸造业、合金工业、精密仪器。
5.锌的原料闪锌矿ZnS磁闪锌矿nZnS-mFeS菱锌矿ZnCO3硅锌矿ZnSiO4异极矿Zn2SiO4.H2O.常将锌矿石分为硫化矿和氧化矿
6.锌的提取方法:1火法2湿法(火法炼锌有鼓风炉竖罐电炉平罐等法)
7.火法炼锌原理:将氧化锌在高温下用碳质还原剂还原,并利用锌沸点低的特点,使锌以蒸汽挥发,然后冷凝为液体锌。
8.火法炼锌焙烧目的1)将硫化锌氧化为氧化锌2)尽可能去除焙烧矿中的全部硫3)去除易挥发的物质如Sb.As.Hg 4)使焙烧产品具有一定的物理性能5)获得浓度足够大的SO2烟气。湿法焙烧目的:1)将硫化锌氧化为氧化锌2)保留少量硫酸盐以补偿电解和浸出循环系统中硫酸的损失3)减少铁酸锌的生成4)脱硫、除砷锑得到高浓度SO2烟气与火法一样
9.我国火法炼锌厂实际氧化焙烧温度控制在1070-1100℃。要想使硫化锌完全转化为氧化锌,氧化焙烧的温度应控制在1000以上,为了满足湿法炼锌浸出的需要,部分硫酸化焙烧所控制的温度常为870-900℃以上
10.硫化锌精矿焙烧步骤动力学限制性环节):1)氧通过颗粒周围的气体膜向其表面扩散(外扩散)2)氧通过颗粒表面的氧化产物层向反应界面扩散(内扩散)3)在反应界面上进行化学反应4)反应的产物SO2向着与氧相反方向的扩散。单个硫化锌的氧化及附近气相成分的浓度可用未反应核模型来表示。决定反应速度的因素主要是气膜中氧的扩散核界
面反应。
11、硫化锌精矿焙烧动力学满足未反应核模型。决定反应速度的因素主要是气膜中氧的扩散界面反应
12.硫化锌精矿采用沸腾焙烧的原因:沸腾焙烧是一种强化焙烧过程,其实质是使空气流自下而上地吹过固体炉料层,鼓风速度要达到使固体颗粒互相分离,不停地上下运动,处于沸腾状态。这时的传热和传质过程处于最佳状态,从而使焙烧速度达到最大。该过程还有设备简单、操作简单、控制容易等一系列优点。
沸腾炉焙烧工艺过程包括炉料准备加料系统炉体系统收尘系统排料系统
33.韶关冶炼厂是我国最大的密闭鼓风炉炼锌企业,葫芦岛冶炼厂是我国最大的竖炉冶炼厂,株洲冶炼厂是我国最大的湿法炼锌厂
14.湿法炼锌本质(原理):用稀硫酸(废电解液)浸出焙烧矿中的锌,从而与不溶的脉石等成份分离。硫酸锌溶液经净化后再以电积法提取出来。包括焙烧、浸出、净液、电解、熔铸五个工序。
15.湿法炼锌浸出目的:1)使物料中的锌尽可能完全地溶解到浸出液中,从而得到高的浸出率2)使有害杂质尽可能不溶解而进入渣中,达到与锌分离的目的3)得到大颗粒的沉淀物易于液固分离
16.中性浸出时PH控制在5.0左右的目的:使铁及砷锑等杂质物进入渣中,且将Fe2+氧化为Fe3+1军用单杠Zn2++2H2O=Zn(OH)2+2H+  PH=5.85+1/2lgaZn2+ Zn1mol/L时,Zn的水解PH=5.5  2298K时,含Zn130g/LZn2+离子活度为0.0774Zn(OH)2水解PH=6.1;当343K时,PH=5.47.所以中性浸出的PH控制在5.05.2左右。
17.提高锌的浸出率的措施:采用三段浸出:中性浸出、酸性浸出和ZnO粉浸出。
中性浸出:一方面浸出锌;另一方面,为了使砷锑等杂质进入渣中,浸出终点PH应控制在5.0—5.2左右,且将Fe2+离子氧化成Fe3+
酸性浸出:中性浸出矿浆经浓缩后,上清液经净化送去电解,中性浓泥仍残留有大部分的锌,必须进行二次浸出(即酸浸出),尽可能使焙烧矿中的锌溶解,其终点含酸为1—5g/l
ZnO粉浸出:经上两次浸出后,仍有20%左右的锌残留在渣中,这部分锌主要是以不溶的ZnFe2O4ZnS形态存在。
1)常采用烟化法进行火法处理。以氧化锌粉形态回收渣中的不溶锌。鉴于此法回收率低,生产率低。采用热酸浸出法。
2)热酸浸出法:在90℃的高温和200g/l硫酸的高酸度的条件下,ZnFe2O4ZnS能被有效的溶解。其反应方程式为:                    ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O                    ZnS+ Fe2(SO4)3= ZnSO4+ FeSO4+S
17.锌浸出液除铁的方法高温高酸黄钠铁钒沉铁热酸浸出针铁矿法沉铁赤铁矿法沉铁
18中性浸出去除浸出液中杂质铁的方法中性浸出时,PH控制在5.05.2,在pH=2时,Fe3+可转化为Fe(OH)3高效自吸泵而与锌分离至除尽,而在pH=7Fe2+才能转化为Fe(OH)2除去,因此PH控制在5.05.2时不能除去,必须把Fe2+氧化成Fe3+才能将铁除去,生产实践中通常时采用加软锰矿(MnO2)或O2来氧化 Fe2+ 方程Fe2++MnO2+H+ -›Fe3+
+Mn2++ H2O)成 Fe3+ 得到Fe(OH)3胶体,与As,Ti等离子共沉淀。
19.共沉淀:由于胶体具有很强的吸附能力,可以选择性地吸附溶液中的某些带电离子,从而使之随胶体共同沉淀的过程。
共沉淀的机理1Fe(OH)3胶体在沉淀过程中具有很高吸附能力,于是As,Ti,SiO4等都会随着沉淀 复盐的生成:4Fe(OH)3+H3AsO3=Fe4O5(OH)5As+5H2O条件能有效地溶解ZnFe2O4ZnS 2)浸出反应:ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O;ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S0
20.净液除钴的方法有:锌粉置换,(砷盐、锑盐净化法);黄药除钴;β-萘酚除钴法。黄药除钴:CoSO4+CuSO4+4C2H5OCSSK=Cu(C2H5OCSS)+Co(C2H5OCSS)3+2K2SO4
21.硫酸锌溶液的电沉积反应
阴极材料:铝板Zn2++2e=Zn
阳极材料:Pb—Ag合金H2O-2e=1/2O2+2H+
总反应:ZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+1/2O2
22.锌的电沉积是从硫酸锌水溶液中提取金属的过程。所用的电解液为ZnSO4H2SO4的混合溶液,以铝板为阴极,以铅银合金板为阳极
23.为了减少锌中含铅量,采用添加碳酸锶;使剥锌容易,采用添加吐酒石。
24.电解车间的技术经济指标电解液组成电流效率槽电压电能消耗添加剂的作用与析出锌的质量
25.影响电流效率的因素整流桥堆1)电解液中的杂质含量:杂质增大,电流效率减小。2 ) 电解液温度:电解液温度高低影响到氢的超电压大小。温度高则氢的超电压下降,因而也降低了电流效率,温度过低则影响锌的晶形和表面状态,加重冷却负担。3)析出锌的状态和析出周期:析出锌表面粗糙意味着其表面积增大和电流密度减小,降低了氢的超电压,使电流密度下降。电积时间愈长,电流效率下降;析出周期过短会增加装槽和剥锌的工作量。
26.杂质在电解过程中的行为:阳极放电,阴极放电,阴阳极都放电,阴阳极都不放电。
27.火法炼锌特点:在高温条件下保证氧化锌完全还原,还原得到的 Zn必须在几乎不含CO2中冷凝得到液体锌。ZnO+CO(g)=Zn(g)+CO2(g) ; CO2(g)_+C(s)=2CO(g).
28.竖罐蒸馏炼锌的工艺团矿制备蒸馏冷凝
29.鼓风炉炼锌优点:优点:1)对原料适应性大,可以处理复杂的铅锌矿及各种铅锌氧化物残渣及中间物料,2抗菌防臭袜)热效率较高,生产成本较低。缺点:产生SO2Pb蒸汽,粉尘等对环境污染大
30.铅雨冷凝的原理:利用铅在较高温度时具有高热容量和对锌的高溶解度,在对炉气冷却的同时将锌溶解。特点:适于处理鼓风炉炼锌时的低锌高CO2的高温炉气。Zn:5-7%,CO2:11-14%,CO:18-20%。温度:1000℃。 优点1)Pb的价格比较便宜,熔点比锌低,沸点比锌高,在锌冷凝温度下呈液态且蒸汽压低2)在锌液冷凝温度下,Pb不易被氧化,PbZn部分复溶,溶解度随温度升高而增大3ZnPb液中的活度系数小于1炉气对PbZn氧化比对纯锌更困难4)铅的热容大,易于将炉气快速冷凝;缺点:ZnPb中的溶解度随温度变化率不够大,因此Pb循环量大,大约是锌液的420聚结器倍。
鼓风炉冶炼含Zn蒸汽少,含CO2多,会二次氧化,为避免采用铅雨冷凝
31.粗锌的火法炼是将氧化锌在高温下用锌方法:熔析法精炼粗锌精馏法精炼锌。精馏精炼锌的基本原理:多次部分汽化多次部分冷凝,实现高、低沸点化合物的分离。
32.精馏法精炼锌的原理:采用多次部分汽化,多次部分冷凝,实现高、低沸点化合物的分离。
读图题:
5
4
3
2
1
PH
电势ψ
Zn-H2O- 电势-PH
1.Zn2++2e恶霉灵原药Zn2. Zn2++H2OZn(OH)2+2H+;
3. Zn(OH)2+2H++2eZn+2H2O4.ZnO22-+2H+Zn(OH)2
5. ZnO22-+4H++2eZn+2H2O

本文发布于:2024-09-23 21:31:27,感谢您对本站的认可!

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