湿法炼锌净化工艺总汇共40页文档
冶金学XXXX8锌冶金湿法炼锌(ppt版)
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3.1-焙砂的中性浸出-3.1.3 浸出速度(sùdù)及影响因素
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3.1-焙砂的中性浸出(jìn chū)-3.1.1中性 浸出(jìn chū)热力学根底
➢ 中性(zhōngxìng) 浸出化学变化 主要包含锌的 浸出别离 、铁 的氧化沉淀和 砷锑与铁共沉 淀的过程。
➢
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3.1-焙砂的中性浸出(jìn chū)-3.1.1中性浸 出 热力学根底 (jìn chū)
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3.1-焙砂的中性浸出(jìn chū)-3.1.3 浸出速度及影响因
素
(1) 扩散过程(guòchéng)控 制
由上式可知，当CS一定时，本体中
酸浓度越大，反响速度越快，所以
实际生产中适当提高反响液酸度
C
(170~200g/l)。
CS
提高搅拌(jiǎobàn)强度时，δ变小，
(1) 问题(wèntí)的提出与 解决
➢ 中浸渣中锌的回收 ➢ 经中性和弱酸性浸出后渣含锌仍在18~22%左右，渣中锌
的主要形态为ZnFe2O4(60~90%)和ZnS(0~16%)。 ➢ 两个问题
➢ (1)如何才能让锌浸出；(2)如何实现锌铁分离 ➢ 解决之道
➢ (1) 火法锌铁分离-氧化锌浸出；(2)湿法浸出-锌铁分离 ➢ 热酸浸出主要任务是浸出铁酸锌中所含的锌，但在锌
湿法炼锌的浸出过程
濕法煉鋅的浸出過程一、鋅焙燒礦的浸出目的與浸出工藝流程（一）鋅焙燒礦浸出的目的濕法煉鋅浸出過程，是以稀硫酸溶液（主要是鋅電解過程產生的廢電解液）作溶劑，將含鋅原料中的有價金屬溶解進入溶液的過程。
其原料中除鋅外，一般還含有鐵、銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻及稀有金屬等元素。
在浸出過程中，除鋅進入溶液外，金屬雜質也不同程度地溶解而隨鋅一起進入溶液。
這些雜質會對鋅電積過程產生不良影響，因此在送電積以前必須把有害雜質盡可能除去。
在浸出過程中應儘量利用水解沉澱方法將部分雜質（如鐵、砷、銻等）除去，以減輕溶液淨化的負擔。
浸出過程的目的是將原料中的鋅盡可能完全溶解進入溶液中，並在浸出終了階段採取措施，除去部分鐵、矽、砷、銻、鍺等有害雜質，同時得到沉降速度快、過濾性能好、易於液固分離的浸出礦漿。
浸出使用的鋅原料主要有硫化鋅精礦（如在氧壓浸出時）或硫化鋅精礦經過焙燒產出的焙燒礦、氧化鋅粉與含鋅煙塵以及氧化鋅礦等。
其中焙燒礦是濕法煉鋅浸出過程的主要原料，它是由ZnO和其他金屬氧化物、脈石等組成的細顆粒物料。
焙燒礦的化學成分和物相組成對浸出過程所產生溶液的品質及金屬回收率均有很大影響。
（二）焙燒礦浸出的工藝流程浸出過程在整個濕法煉鋅的生產過程中起著重要的作用。
生產實踐表明，濕法煉鋅的各項技術經濟指標，在很大程度上決定於浸出所選擇的工藝流程和操作過程中所控制的技術條件。
因此，對浸出工藝流程的選擇非常重要。
為了達到上述目的，大多數濕法煉鋅廠都採用連續多段浸出流程，即第一段為中性浸出，第二段為酸性或熱酸浸出。
通常將鋅焙燒礦採用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法處理的工藝流程稱為常規浸出流程，其典型工藝原則流程見圖1。
圖1 濕法煉鋅常規浸出流程常規浸出流程是將鋅焙燒礦與廢電解液混合經濕法球磨之後，加入中性浸出槽中，控制浸出過程終點溶液的PH值為5．0～5．2。
在此階段，焙燒礦中的ZnO 只有一部分溶解，甚至有的工廠中性浸出階段鋅的浸出率只有20%左右。
冶金学-Zn-08-7-30湿法炼锌
2.1 硫化锌精矿的焙烧：2.1.1-硫化锌精矿焙烧的热力学基础
（1）欲控制硫酸化焙烧，1是降低焙烧温度；2是提高 PO2； 3是提高 PSO2 （2）欲控制氧化焙烧，1是提高焙烧温度，2是降低氧分压 PO2 ； 3是降低二氧化硫分压PSO2
2.1 硫化锌精矿的焙烧：2.1.1-硫化锌精矿焙烧的热力学基础 （2） 硫酸化焙烧
气相边界层 ZnO
ZnS
2.1 硫化锌精矿的焙烧： 2.1.3-焙烧生产实践
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采
沸腾焙烧的应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿
用多膛炉焙烧或悬浮焙烧。 的焙烧，1952年才应用到炼锌工业中。我国于1957年末建 成第一座工业沸腾焙烧炉并投入生产，且在后来新建的炼 锌厂都采用了沸腾焙烧。 沸腾炉焙烧是在焙烧过程中使空气自下而上地吹过 固体炉料层，使固体颗粒相互分离，不停地翻动，有效地 进行硫化物氧化反应的强化焙烧过程。 沸腾炉所用设备简单，易于实现自动化控制。
2.1 硫化锌精矿的焙烧：2.1.2-硫化锌精矿焙烧动力学
决定硫化锌精矿氧化焙烧速度的控 制环节: (1) 氧通过颗粒周围的气膜向其表 面扩散(外扩散)； (2) 氧通过颗粒表面的氧化物层向 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。
2.1 硫化锌精矿的焙烧：2.1.1-硫化锌精矿焙烧的热力学基础 由以上分析可以看出： 1、如果湿法炼锌希望保留一部分硫酸锌存在，就意味 着降低焙烧温度、维持较高的氧浓度和二氧化硫浓度。 2、要想少生成一些铁酸锌，就需要较低的氧分压和较 高的温度（生成磁铁矿） 湿法炼锌的焙烧实际上受到上边两个矛盾的制约，很难 兼顾。因此往往采用较高的温度和适度的氧分压。越来越朝 着过程强化的方向发展。 3、较高的温度抑制了铁酸锌的生成，促进了氧化锌的 生成；而适度增加的氧分压在强化焙烧脱硫的过程中，会利 于硫酸锌的部分保留 因此焙烧产物就是氧化锌、碱式硫酸锌、硫酸锌和铁酸 锌的混合物 湿法炼锌的焙烧温度一般控制在1143~1193K，有的 达到1293K。空气过剩系数为1.20~1.30。
3.3 湿法炼锌 4
MeOn + nH+ = Men+ + 0.5nH2O K= aMen+ /anH+
当反应达到平衡时，有： lgaMen+ = lgK + npH
根据上式，可作出离子活度-pH图(298K)。
中和沉淀是分离金属离子的最简单的方法。 氢氧化物 lgM pH 关系
当搅拌强度达到一定程度后，扩散过程能够比较顺利地进 行，这时氧化锌的溶解速度取决于界面反应速度。 4 设 W0 4 r03 为球状矿物的原始质量， r 3 为某 W 3 3 一t时刻的重量，则反应率
(W0 W ) / W0 1 r 3 / r03
反应速度
r r0 (1 )1/ 3
锌焙烧矿中各组分在浸出时的行为
锌的化合物 （1）氧化锌 氧化锌浸出时与硫酸作用进入溶液： ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O （2）硫化锌 ZnS在常规的浸出条件下不溶而入渣，但溶于热 浓的硫酸中，其反应为： ZnS+H2SO4 = ZnSO4+H2S 在硫酸铁的作用硫化锌可部分溶解：
3.3 湿法炼锌 湿法炼锌过程可分为焙烧、浸出、净化、电解 和熔铸五个阶段，以稀硫酸溶剂溶解含锌物料中的 锌，使锌尽可能全部地溶入溶液中，得到硫酸锌溶 液，再对此溶液进行净化以除去溶液中的杂质，然 后从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌再熔 铸成锭。 与火法炼锌相比，湿法炼锌具有产品纯度高、 金属回收率高、综合利用好、劳动条件好、环境易
当pH值升高到5.2~5.4时，硅酸发生凝聚： 2ZnO· 2 + 2H2SO4 = 2ZnSO4 + SiO2· 2O SiO 2H 如果少量生成，则与氢氧化物一道沉淀，但可溶硅 高时，导致大量硅胶产生，使矿浆澄清、过滤和洗 涤困难。
分析湿法炼锌净化钴渣新处理工艺
分析湿法炼锌净化钴渣新处理工艺摘要：湿法炼锌为常用锌生产模式，但是此种方式具有渣含锌量高及渣钴品位低等问题。
传统三段逆锑锌粉除钴工艺缺点明显，如高成本、性能稳定性差、深度净化无法实现及易生成有害气体等，导致其应用价值受到影响，同时也使得此种工艺应用受限。
现阶段，我国部分湿法炼锌企业采用新型试剂除钴工艺进行钴渣净化，能够取得理想的除钴效果。
当前，新型试剂出库过程中所生成的钴渣为有机渣，含锌量较高且钴含量较少，但是此种生产方式可生成有机渣，会加大回收难度，若不及时处理可造成钴渣长时间堆积，容易污染环境并损失有价金属或者加重经济损失，因此采用新的钴渣处理和净化工艺很有必要，同时也可提高经济效益与环境效益。
关键词：湿法炼锌；钴渣净化；处理新工艺；环境效益；经济效益作为我国重要的战略性矿产资源，锌在有色金属工业中占据着非常重要的地位，在合金铸造、黄铜制造以及镀锌等工艺中均有着非常广泛的应用。
但是我国锌资源存在储采比低、需求量大及锌资源供不应求等的特点。
湿法炼锌属于炼锌常用工艺，其应用价值已经大量研究及生产实践证实，具有中性浸出、净化以及电解工艺等日趋成熟，行业技术发展已经向综合回收有价金属过程中转移[1]。
1湿法炼锌净化钴渣现存问题分析锌在我国的生产量和消费量均较高，而湿法炼锌属于中国锌冶炼企业最为常用的冶炼方法。
如硫化锌精矿焙烧可获得锌焙砂，浸出后中性上清液不但含有锌，同时还含有少量的镍、钴、铜等杂质，无论对锌电解亦或对锌产出品质均会产生不良影响，故而在实施电解前必须净化上清液，净化过程中会造成锌大量残留，现阶段常用的净化工艺所产生的净化渣主要包括铜镉渣和钴渣等，故而对净化渣资源进行提炼和综合利用具有非常重要的价值。
钴为湿法炼锌过程中生成的主要有害杂质，若溶液中钴含量>1mg/L时，钴电积过程中阴极可生成锌、钴，导致锌反溶析出，不但会造成锌电解电流效率下降，还会造成锌片出现烧板等现象，净化过程中钴主要来源包括钴渣酸洗溶液、贫镉液中的钴以及锌精矿中的钴。
炼锌工艺操作流程19页word
炼锌工艺操作规程本规程规定了湿法炼锌工艺生产流程，生产技术条件和技术操作标准。
适用于炼锌分厂使用制酸、林东分厂生产的焙砂生产锌锭。
浸出1.1工艺目的及原理1.1.1中性浸出目的是最大限度地将焙砂中的锌浸出来，将其中有害杂质如砷、锑、铁、锗等除去。
1.1.2浸出过程的主要反应：ZnO + H2SO4=ZnSO4+H2O2FeSO4+MnO2+ H2SO4= Fe2(SO)3+MnSO4+H2OFe2(SO)3+H2O=2Fe(OH)3+ H2SO4As2(SO4)3+3 ZnO+3H2O=As2O3·3H2O+ 3ZnSO4Sb2(SO4)3+3 ZnO+3H2O=Sb2O3·3H2O+ 3ZnSO41.2工艺流程1.4.1 中性浸出1.4.1.1 始酸40-60g/l1.4.1.2终点PH 5.0-5.4 1.4.1.3反应温度60-75℃1.4.1.4反应时间1.0-1.5h 1.4.2 预中和1.4.2.1始酸25-35g/l1.4.2.2终酸8-15g/l1.4.2.3反应温度60-75℃1.4.2.4反应时间1.0-1.5h 1.4.3高酸浸出1.4.3.1 始酸130-150g/l 1.4.3.2终酸40-70 g/l1.4.3.3反应温度90℃以上1.4.3.4反应时间3-5h1.4.4 低污染沉矾1.4.4.1始酸10-18g/l1.4.4.2终点Fe≤3.5g/l 1.4.4.3反应温度90-95℃1.4.4.4反应时间4h1.5岗位操作规程1.5.1中性浸出岗位1.5.1.1连续生产前，首先检查流量计、中浸槽、给料机、压缩空气是否处于正常状态，确认正常后方可进行连续生产，同时通知上料岗位做好给料准备，3#剂岗做好给3#剂准备。
1.5.1.2往氧化槽内按一定比例连续打入沉矾溢流和废电解液，并视亚铁量加入一定量的二氧化锰或阳极泥，每小时分析一次氧化液的酸度，根据生产情况控制在40-60 g/l之间，含铁控制在1-3 g/l。
湿法炼锌
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 — cdt 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 c2k = - —·— ln —A t c1——为正电性金属离子反应前的浓度；式中 c1c——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）1350lgk = 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。
湿法冶锌工艺流程
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。