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湿法炼锌与火法炼锌 [课程作业]
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硫化锌精矿直接浸出炼锌法本质是以稀硫酸溶液作溶剂， 将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程
火法炼锌的基本原理
ZnO被碳质还原的过程如下：
(1) ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) ΔG0=178020-111.67T(J)
火法炼锌的工艺
2. 竖罐炼锌 竖罐炼锌的原料是从罐顶加入，残渣从罐底排出，还原产 出的炉气与炉料逆向运动，从上沿部进入冷凝器。离开炉 子上沿部的炉气的组分为Zn40%、CO45%、H28%、 N27%、几乎不含CO2。在冷凝器内，锌蒸气被锌雨急剧冷 却成为液态锌，冷凝器冷凝效率为95%左右。 竖罐炼锌具有连续性作业，生产率、金属回收率、机械化 程度都很高的优点，但存在制团过程复杂、消耗昂贵的碳 化硅耐火材料等不足。
火法炼锌的工艺
1. 平罐炼锌
平罐炼锌是20世纪初采用的主要的炼锌方法。
平罐炼锌时一座蒸馏炉约有300个罐，生产周期为24小时，每罐 一周期生产20~30kg，残渣中含锌约5％~10%，锌回收率只有 80~90%。 平罐炼锌的生产过程简单，基建投资少，但由于罐体容积少， 生产能力低，难以实现连续化和机械化生产。而且燃料及耐火 材料的消耗大，锌的回收率还很低，所以目前已基本淘汰。
火法炼锌的工艺
竖罐炼锌是由平罐炼锌发展而来，同属蒸馏法。但竖罐法以团 矿为原料，实现了蒸馏过程连续化和全过程的机械化，劳动条 件也得到改善，因此1929年工业化以来，一度发展较快。但因 竖罐单罐能力的限制以及竖罐间接加热的弊病，特别到70年代 中能源价格高涨、环境保护渐趋严格、环保投资偏大影响了它 的发展，到80年代以后都被迫停产。目前在我国的锌生产仍占 一定的地位。它的生产过程包括焙烧、制团、焦结、蒸馏和冷 凝5个部分。
湿法炼锌和火法炼锌
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（4）硅酸盐
锌精矿中含有SiO2（2%~8%），SiO2易与ZnO生成硅酸 锌（2ZnO.SiO2），SiO2还易与PbO生成低熔点的硅酸铅 （2PbO. SiO2 ），熔融状态的硅酸铅能与其他金属氧化物 或硅酸盐形成复杂的硅酸盐。 在湿法浸出过程中，硅酸锌和其他硅酸盐易溶解，但生成 的SiO2在湿法浸出时成胶体状态，对澄清和过滤不利。为 了避免硅酸盐的形成，对入炉精矿中的铅、硅含量要严格 控制。
B.焙烧烧的程度不同
（1）火法炼锌的焙烧是完全的氧化焙烧(死焙烧)。 这是因为火法冶炼是在强还原性气氛中使氧化 锌被一氧化碳还原成金属锌，在现有工艺条件 下硫化锌是不能被还原成金属锌的。
（2）湿法炼锌厂的焙烧实际也是氧化焙烧。但在 焙砂中除了得到氧化锌外，还要保留少量的硫 酸盐，以补偿电解和浸出循环系统中硫酸的损 失 。
阴极过程 电解液中杂质元素的含量很低时，正离子主要是Zn2+ 和H+，在工业生产条 件下（当电解液含Zn50g/l，H2SO4 115g/l，电解温度40℃），
EZn 2 Zn 0.836 V
EH H 1.158 V
Zn2+ +2e=Zn
所以锌电解的阴极过程主要是Zn2+的放电:
⑷鼓风炉炼锌（ISP法） 英国于1950年发展的方法，此法与罐式蒸馏法间接加热的方式不 同，它是将热交换和氧化锌还原过程在同一容器内进行。鼓风 炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟 尘等。是目前火法炼锌的主要工艺。
湿法炼锌和火法炼锌
Ⅱ.锌焙砂浸出的主要反应
⑴ZnO
ZnO是焙砂的主要成分，浸出时与硫酸作用，按以下反应进入 溶液： ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O 该反应为浸出过程的主反应。
⑵ZnS
硫化锌在实际浸出过程不发生反应而留在渣中。
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⑶ZnO.Fe2O3（铁酸锌） 在一般酸浸条件下（温度333~343K，终点酸度1~5g/LH2SO4）， 铁酸锌不溶解，留在渣中造成锌的损失。当采用高温高酸浸出 （温度为363~368K，终点酸度为40~60g/LH2SO4），铁酸锌按 下列反应溶解： 铁酸锌的浸出率达到90%以上，但大量铁也转入溶液，目前工业 上采用黄钾铁钒法、针铁矿法和赤铁矿法除铁。 ⑷ZnO.SiO2（硅酸锌） 硅酸锌可按下列反应溶解进入溶液:
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主要设备
焙 烧 车 间 设 备 及 布 置
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沸腾焙烧炉
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扩大型沸腾炉
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平罐炼锌炉
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竖 罐 炼 锌 炉
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铅锌鼓风炉
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Hale Waihona Puke 冶金三班ZnO.Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
2ZnO.SiO2+2H2SO4=2ZnSO4+SiO2+2H2O
生成的SiO2不能沉淀呈胶体状态存在于溶液中，固液分离发 生困难。为了加速矿浆的澄清与过滤，提高设备生产率，在 浸出矿浆固液分离时，需加入絮凝剂。
火法炼锌与湿法炼锌
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厂区布置
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Thanks for your attention!
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II.焙砂中其他物质的复原
存在于焙砂中的铁酸锌〔ZnO.Fe2O3〕在蒸馏过 程中可被CO复原：
ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2 ZnO+CO=Zn+CO2
焙砂中的硅酸锌在配入石灰后也容易复原，但焙 砂中的ZnSO4和ZnS不被复原完全进入蒸馏残渣 中而引起锌的损失。
罐炼锌在20 世纪前是唯一的炼锌
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I. 焙砂中ZnO的复原
火法炼锌是基于在高温〔>1273K〕ZnO能 被碳质复原剂复原，主要反响为：
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 总反响为： ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)
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阳极过程 阳极上首先发生铅阳极的溶解，形成PbSO4覆盖在阳极外表。 Pb +SO42-- 2e = PbSO4↓ 当电位增大到某一数值时， Pb2- 被氧化成Pb4-，并与氧结合生成PbO2： PbSO4 +2H2O -2e= PbO2+4H++SO42 当阳极完全被PbO2覆盖，铅板阳极不再溶解，进入正常的 阳极反响： 2H2O - 4e = O2+ 4H+ 最终放出氧气，增加溶液中H+ 浓度。
Zn冶金
锌的冶炼方法：火法炼锌和湿法炼锌一、火法炼锌：1、本质：将氧化锌在高温下用碳做还原剂，将锌还原出来。
然后利用锌沸点低的特点，使锌以蒸汽的形式挥发，然后通过特殊的冷凝设备将锌在蒸汽冷凝为液体锌。
2、工艺流程图：3、分类：火法炼锌有平罐蒸馏法、竖罐蒸馏法、电热蒸馏法和锌鼓风炉法等四种二、湿法炼锌1、本质：用稀硫酸（即废电解液）浸出焙烧矿中的锌，从而与不溶的脉石成分分离，硫酸锌经净化点击过程，把锌提取出来。
2、主要工艺流程：焙烧、浸出、浸出液净化、点解、（铸锭）其中浸出是这个湿法流程中的最重要环节，湿法炼锌厂的主要经济指标在很大程度上取决于所选择的浸出工艺操作条件。
3、锌焙砂浸出的分类：中性浸出、酸性浸出和高温高酸浸出4、湿法炼锌得到迅速发展的原因：ZnO+CO=Zn+CO2 处于高温条件下，因此比较耗能2ZnS+3O2=ZnO+SO2 所需条件为P O2<10-23atm, P SO2<10-16atm,在现有的设备而条件下很难达到基于以上原因，生产设备或者生产条件难以满足，因此要把硫化矿焙烧生成硫酸锌5、锌精矿焙烧的目的（1）、将精矿中的硫化锌尽量氧化生成氧化锌，出去部分或全部的硫（2）、使精矿中的硫氧化成二氧化硫，产出有足够浓度的二氧化硫烟气，以便制取硫酸（3）、使焙砂具有一定的强度、湿润性、透气性、粒度等物理性能（4）、使精矿中的铅、隔、砷和锑等杂质氧化变成易挥发的化合物或直接挥发而从精矿中分离三、焙烧过程的热力学1、硫化物焙烧的一般规律（1）、反应及产物形态A、硫酸化焙烧MeS+2O2=MeSO4B、氧化焙烧MeS+1.5O2=MeO+SO2C、焙烧生成金属（汞）MeS+O2=Me+SO2D、部分硫酸化MeSO4= MeO+2SO3 SO3=SO2+1/2O22、影响因素A、焙烧产物在很大程度上取决于温度低温生成硫酸盐，是硫酸化焙烧中温生成硫酸盐和氧化物，是部分硫酸化焙烧高温生成氧化物，是氧化焙烧实际焙烧温度为1070~1100℃。
湿法炼锌和火法炼锌
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湿法炼锌工艺特点
⑴传统的湿法炼锌工艺
①产生的窑渣在自然状态下比较稳定，可溶性盐类和其他化 合物少，便于堆存，有利于环保 ②燃料、还原剂及耐火材料大的缺点
⑵全湿法炼锌工艺
①省却了传统湿法炼锌工艺的焙烧工序，简化了生产流程， 消除了SO2烟气的危害，环境污染小。 ②硫以元素硫回收，回收率为88%。锌回收率高，可达98% 以上。工艺适应性好。
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I. 焙砂中ZnO的还原
火法炼锌是基于在高温（>1273K）ZnO能 被碳质还原剂还原，主要反应为：
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) C(s) + CO2(g) = 2CO(g)
总反应为： ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)
⑵竖罐炼锌
竖罐炼锌具有连续性作业，生产率、金属回收率、机械化程度都很 高的优点，但存在制团过程复杂、消耗昂贵的碳化硅耐火材料等不 足。竖罐炼锌是20世纪30年代应用于工业生产，目前已基本淘 汰，但目前在我国的锌生产仍占一定的地位。
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⑶电炉炼锌 电炉炼锌的特点是直接加热炉料的方法，得到锌蒸气和熔体 产物，如冰铜、熔铅和熔渣等。因此此法可处理多金属锌精 矿。此法锌的回收率约为90%，电耗3000~3600KW·h/t(Zn)。 电炉炼锌仅适于电力便宜的地区。
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II.焙砂中其他物质的还原
存在于焙砂中的铁酸锌（ZnO.Fe2O3）在蒸馏过 程中可被CO还原：
ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2 ZnO+CO=Zn+CO2
湿法炼锌与火法炼锌 [课程作业]
湿法炼锌的工艺流程
硫化锌精矿直接浸出炼锌法
硫化锌精矿直接浸出炼锌法本质是以稀硫酸溶液作溶剂， 将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程
火法炼锌的基本原理
Байду номын сангаас
ZnO被碳质还原的过程如下：
(1) ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) ΔG0=178020-111.67T(J)
湿法炼锌的工艺流程
热酸浸出黄钾铁矾法
热酸浸出黄钾铁矾法沉铁的浸出流程包括五个过程，即中 性浸出、热酸浸出、预中和、沉矾和矾渣的酸洗，比常规 浸出法增加了热酸浸出、沉矾和铁矾渣酸洗等过程，可使 锌的浸出率提高到97％，不需要再建浸出渣处理设施。 该法沉铁的特点是，既能利用高温高酸浸出溶解中性浸出 渣中的铁酸锌，又能使溶出的铁以铁矾晶体形态从溶液中 沉淀分离出来。但渣量大，渣含铁仅30％左右，难以利用， 堆存时其中可溶重金属会污染环境。此法还有待研究完善。
湿法炼锌的基本原理
冶炼原理
湿法炼锌其本质上是用稀硫酸(即废电解液)浸 出焙烧矿中的锌，锌进入溶液后再以电解法从溶 液中沉积出来。湿法炼锌可直接得到很纯的锌， 不需要精炼，操作所需劳动力较少，劳动条件也 较好，但是电能消耗比较大，目前湿法炼锌的比 例已上升到约80％。
火法炼锌的基本原理
冶炼原理
火法炼锌是先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧， 使精矿中的ZnS变为ZnO，然后用碳质还原剂还原 得到锌蒸气，再进一步蒸馏提纯得精炼锌。按冶 炼设备不同可分鼓风炉、竖罐、电炉、平罐等炼 锌方法。
湿法炼锌 (3)
湿法炼锌1. 简介湿法炼锌是一种将锌矿经过浸出和电解的方法来提取纯度较高的锌的工艺过程。
它是一种常用的锌提取方法，广泛应用于冶金、化工和环保等领域。
本文将详细介绍湿法炼锌的工艺过程、设备和应用。
2. 工艺过程湿法炼锌的工艺过程通常包括以下几个阶段：2.1 浸出湿法炼锌的浸出过程是将锌矿经过浸泡、搅拌和反应来使锌与溶液中的物质发生化学反应，并将锌溶解出来。
浸出通常使用硫酸、氯化铵或硫酸铵等溶液作为浸出剂。
在浸出过程中，控制温度、浸出剂的浓度和PH值等参数是十分重要的。
2.2 净化湿法炼锌的净化过程是将浸出液中的杂质去除，以得到纯净的锌溶液。
净化过程通常包括中和沉淀、过滤、溶解和吸附等步骤。
其中，中和沉淀是通过加入碱性物质使杂质发生沉淀，过滤是将沉淀物进行分离，溶解是将过滤后的沉淀物进行溶解，吸附是使用吸附剂来吸附溶液中的杂质。
2.3 电解湿法炼锌的电解过程是将净化后的锌溶液中的锌离子通过电解的方法还原成金属锌。
电解过程通常使用铅液流电解槽，锌离子在负极（阴极）上还原成金属锌，并在阳极上析出电极反应产生的氧气。
控制电流密度、溶液浓度和温度等参数能够影响电解效果和产量。
2.4 脱水和炼焦湿法炼锌的产物是湿糊状的，需要进行脱水和炼焦处理。
脱水过程主要是通过蒸发、压滤或离心等方法去除水分，使产物干燥。
炼焦过程是通过加热产物，将其中的有机杂质燃烧掉，得到纯净的锌。
3. 设备湿法炼锌通常需要一系列的设备来完成工艺过程，主要包括以下几种：3.1 浸出设备浸出设备包括浸出槽、搅拌器和加热器等。
浸出槽通常是由耐腐蚀材料制成，具有良好的密封性。
搅拌器可以保证溶液中物质的均匀混合，加热器则可以控制浸出温度。
3.2 净化设备净化设备包括中和槽、过滤设备和吸附塔等。
中和槽通常是由耐腐蚀材料制成，可以调节PH值。
过滤设备可以将沉淀物进行有效分离，吸附塔则可以通过吸附剂去除溶液中的有机杂质。
3.3 电解设备电解设备主要包括电解槽、电源和阳极、阴极等组件。