湿法冶锌工艺流程
湿法炼锌中氨浸法除氟氯的工艺流程
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冶金学XXXX8锌冶金湿法炼锌(ppt版)
第十九页，共一百二十六页。
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.3 浸出速度(sùdù)及影响因素
第八页，共一百二十六页。
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)
第十五页，共一百二十六页。
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
氧化锌的制作流程
氧化锌就是采用的硫酸法生产工艺。
一、直接法（美国法）的生产工艺：
1、由碳酸锌煅烧而得。
2、由氢氧化锌煅烧分解而得。
3、由粗氧化锌冶炼成锌，再经高温空气氧化而成。
4、由熔融锌氧化而得。
二、间接法（法国法）的生产工艺：
操作方法：将电解法制得的锌锭加热至600～700℃熔融后，置于耐高温坩埚内，使之1250～1300℃高温下熔融气化，导入热空气进行氧化，生成的氧化锌经冷却、旋风分离，将细粒子用布袋捕集，即制得氧化锌成品。
三、湿法的生产工艺（硫酸法和氨法）：
用锌灰与硫酸反应生成硫酸锌，再将其分别与碳酸钠或氨水反应，以制得的碳酸锌和氢氧化锌为原料制氧化锌。
四、运用湿法中的硫酸法工艺和氨法工艺生产的氧化锌的特性比较：
硫酸法氧化锌：产品颜色纯真、有光泽。
卫生指标易控制，重金属含量低。
氨法氧化锌：产品颜色无光泽、发暗。
卫生指标较难控制（多用费氨水用于生产），重金属含量高。
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。
湿法炼锌中氨浸法除氟氯的工艺流程
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1.1 原料预处理。
将含氟氯的富锌渣进行破碎、筛分等预处理操作,以提高后续浸出的效率。
冶金学XXXX8锌冶金湿法炼锌.pptx
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.3 浸出速度及影响因素
(4) 中性浸出作业实践
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.4 浸出主要设备
(4) 中性浸出作业实践
1-搅拌风管；2防腐衬里；3-混 凝土槽；4-杨升 器；5-矿浆输出 管
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.4 浸出主要设备
(4) 中性浸出作业实践
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.1中性浸出热力学基础
在中性浸出时， Zn、Cu、 Cd 、Co 、Ni和Mn溶解；Sn、 Al不溶； Fe2+入溶液 、 Pb2+、 Fe3+沉淀 。
图3-10 氢氧化物 lgM n pH 关系
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.2 Fe2+的氧化及As、Sb共沉淀
加热可促使硅胶凝聚胶结，有利于沉淀。也可利用各种絮 凝剂加速硅胶的凝聚和沉淀。絮凝剂有丹宁酸、二丁基苯磺 酸钠和树脂等。澳大利亚电锌公司在处理含SiO230~40%的锌 矿时，采取先低酸浸出后迅速中和的方法，使硅胶快速凝聚 长大沉淀。
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.3 浸出速度及影响因素
(4) 中性浸出作业实践
C
单位时间反应的摩尔量：
CS
dn DF (C CS )
dt
式中C、CS－溶液本体和反应表面处酸的浓度；
δ
ZnO
r
F－反应表面积，F=4πr2(球形)；
δ－扩散层厚度，对静态溶液δ=0.5mm，搅拌下δ≈0.01mm；
D－扩散系数，可用D=(RT/N)·(1/3πμd)来计算；
R为气体常数；N为阿伏伽德罗常数；μ为介质粘度；d为直径。
r r0 (1 )1/3
反应速度
dW dt
W0
湿法炼锌的浸出过程
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。
湿法冶金工艺流程
湿法冶金工艺流程湿法冶金工艺流程是一种常用的冶金工艺，主要用于提取和精炼金属。
以下是一个典型的湿法冶金工艺流程的简要描述。
首先，在湿法冶金工艺中，首先需要选矿。
选矿的目的是从原矿中分离出目标金属并去除无关的杂质。
这一步骤通常通过矿石研磨和浮选来实现。
研磨将矿石颗粒细化，以便更好地与分离剂相互作用。
浮选过程中，则是将矿石和分离剂混合，使目标金属的颗粒被吸附在泡沫上，从而分离出来。
然后，分离出的目标金属精矿需要经过浸出处理。
浸出是将金属从矿石中溶解出来的过程。
这一步骤通常使用化学溶剂，如含氯化物的溶液。
溶剂与精矿接触，以便溶解金属成分。
随后，通过搅拌和过滤等方式，将溶剂中的金属分离出来。
接下来，通过沉淀和氧化，将金属溶液中的杂质去除。
沉淀是将金属盐溶液中的杂质沉淀成固体颗粒，然后通过过滤或离心等方式分离。
氧化则是将金属溶液中的杂质氧化成不溶于溶液的化合物，然后通过过滤或沉淀等方式分离。
然后，通过还原和电解，将纯净的金属从溶液中析出。
还原是指将金属溶液中的金属阳离子还原成金属原子的过程。
这一步骤通常使用还原剂，如氢气或焦炭等。
电解则是利用电解质溶液中的电解作用，将金属阳离子在电极上合成金属原子，并沉积在电极上。
最后，经过上述步骤处理后得到的金属需要进行精炼。
精炼是将金属中的杂质去除，以获得高纯度的金属。
这个过程中通常使用真空蒸馏、电渣重熔等方法来实现。
真空蒸馏通过在低压环境下蒸发杂质，以获得高纯度的金属。
电渣重熔则是将金属材料与电渣混合，通过电流加热使杂质溶解在电渣中，从而获得高纯度的金属。
总的来说，湿法冶金工艺流程是一种通过选矿、浸出、分离、还原、电解和精炼等步骤，从原矿中提取和精炼金属的方法。
这个流程可以适用于不同种类的金属，在冶金产业中有着广泛的应用。
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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%。
为了提高锌的回收率，需采用火法或湿法对浸出渣进行处理，以回收其中的锌。
火法一般采用回转窑还原挥发法，得到ZnO粉再用废电解液浸出。
湿法主要采用热酸浸出，就是将中性浸出渣进行高温高酸浸出，在低酸中难以溶解的铁酸锌以及少量其他尚未溶解的锌化物得到溶解，可进一步提高锌的浸出率。
采用热酸浸出可使整个湿法炼锌流程缩短，生产成本降低，并获得含贵金属的铅银渣，各种铁渣容易过滤洗涤，但锌焙砂中的铁也大量溶解进入溶液中，溶液中铁含量可达到20～40g/L锌焙砂各组分在浸出时的行为：A锌的氧化物氧化锌是焙烧矿的主要成分，浸出时与口算作用，按一下反应进入溶液：ZnO + H2SO4 ＝ZnSO4 + H2O该反应是浸出过程中主要反应。
硫酸锌很易溶于水，溶解时放出溶解热，其溶解度随温度增高而增大。
铁酸锌（ZnO·Fe2O3）在通常工业浸出条件下（温度为333～343K，终点酸度为H2SO41～5g/L）锌的浸出率一般只有1%～3%，这说明相当数量与铁结合的锌扔保留在残渣中。
采用高温高酸浸出，铁酸锌可按以下反应溶解：ZnO·Fe2O3 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe(SO4)3 + 4H2O与此同时，大量的铁进入溶液。
因此，采用此法时必须首先解决溶液除铁问题。
硫化锌仅能在热硫酸中按如下反应溶解：ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S在浸出槽内，由于自由酸首先与ZnO反应，故上面这个反应实际上意义很小。
硫化锌在实际浸出过程中基本不溶解而进入浸出渣中。
B铁的氧化物铁在锌焙烧矿中主要以高价氧化物Fe2O3状态存在，也有少量的铁呈低价形态（Fe2O4、FeSO4）。
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2OFeO在很稀的稀硫酸溶液中也会溶解，其反应为：FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2OFe2O3不溶于稀硫酸溶液中。
当浸出物料中有金属硫化物存在时，Fe2(SO4)3可被还原为FeSO4，其反映为：Fe2(SO4)3 + MeS = 2FeSO4 + MeSO4 + S当浸出时，焙烧矿中的铁有10%～20%进入溶液，溶液中存在Fe2+和Fe3+两种铁离子。
硫酸锌溶液的净化在浸出过程中，进入溶液的大部分金属杂质随着浸出时的中和水解作用而从溶液中除去，但仍有一部分杂质残留在溶液中，主要是铜、镉、钴，还有少量的铁、砷、锑等。
这些杂质的存在不仅对锌电解沉积过程造成极大的危害，而且从综合利用资源来说，将它们分离出来也是完全必要的。
因此，浸出过程所得到的中性浸出液，要进行净化。
所谓净化，就是将浸出过滤后的中性上请液中的杂质除至规定的限度以下，以提高其纯度，使之满足电解沉积时对新液的要求的过程。
根据除钴方法的不同，浸出液净化方法大体可以分为两类：一类是加锌粉除铜镉，然后在有活化剂存在的条件下除钴、镍；另一类则是加锌粉除铜镉，再加特殊药剂与钴作用生成难溶固体除钴。
前者包括锌粉—锑盐净化法、锌粉—砒霜（砷盐）净化法和合金锌粉法等；后者包括锌粉—黄药净化法、锌粉—β—萘酚法等。
流程则一般有一段、二段、三段和四段之分，视溶液杂质含量而定。
作业方式有间断作业和连续作业。
连续净液的优点是生产率高，易于实现自动化，但操作控制要求较高。
硫酸锌浸出液的净化的基本原理中性浸出得到的硫酸锌溶液中的杂质分为三类：第一类包括铁、砷、锑、锗、铝、硅酸。
这类杂质在中性浸出过程中，控制好矿浆的pH值即可大部分除去。
第二类包括铜、镉、钴、镍；这类杂质则需向溶液中加入锌粉并分别加入Sb盐、As盐、Sn盐等有关添加剂使之发生置换反应沉淀除去，或者向溶液中加入特殊试剂使之生成难溶性化合物沉淀除去。
第三类杂质则包括氟、氯、镁、钙等的离子成分。
对于这一类杂质则需分别采用不同的净化方法使之除去。
锌粉置换法净化硫酸锌溶液(1)锌粉置换法的一般原理在金属盐的水溶液中，用一种较负电性的金属取代另一种较正电性金属的过程叫做置换。
例如用锌粉置换浸出液中的铜、镉、钴（用Me代），其反应为：Zn + MeSO4= ZnSO4 + Me从热力学的角度考虑，任何金属均可能按其在电动势序中的位置被更负电性的金属从溶液中置换出来。
锌的标准电势较负，当加入硫酸锌溶液时，便会与较正电性的金属属离子如Cu2+、Cd2+等发生置换反应。
置换的次序决定于在水溶液中金属的还原电势次序。
而置换除去的极限程度取决于它们之间的电势差。
这种锌粉置换过程，从电化学观点来说，是微电池的电化反应过程。
根据原电池的概念，置换金属的溶解即离子化为阳极过程；而被置换金属的沉积为阴极过程。
也就是说，在与电解质溶液相接触的金属表面上，进行着共轭的阴极和阳极电化学反应。
当较负电性的金属放入含更正电性金属离子的溶液中，在金属与溶液之间立即开始离子交换，并在金属表面上形成了被置换金属覆盖的表面区。
随着反应的进行，电子将由置换金属流向被置换金属的阴极区，而在阳极区则是金属的离子化。
用锌粉置换法净化硫酸锌溶液时，在溶液中的铜、镉、钴离子在锌粉表面析出后作为阴极，锌作为阳极，形成Cu-Zn、Cd—Zn、Cd-Zn微电池，锌就溶解，铜、镉、钴就被析出。
在阳极上金属锌变成离子而进入溶液，并在金属锌上留下电子。
阴极上的电子则吸附溶液中的离子，并使其还原成金属而析出。
不过，阴极除上述反应外，还可能有析氢反应发生：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O2H+ + 2e- = H2a氧的电位比锌浸出液中任何金属杂质的电位都较正，即氧都将优先在阴极上还原。
因此，在用锌粉置换的净液过程中，不应当有氧存在。
这就要求锌粉置换净液过程连续化和不能用空气搅拌。
b除氧以外，其它金属杂质的离子就遇到一个与氢离子竞争放电的问题。
为了达到净液的目的，就要设法使杂质金属离子优先放电析出，而不使氢离子优先放电析出。
为此，从热力学上讲，必须使氢的电位变为较负，这就要求pH值要高，从动力学一来说，必须提高氢的析出超电压，而降低金属杂质的析出超电压。
c正电性的金属杂质如铜、砷、锑等，在任何情况下，它们都比氢优先在阴极上放电析出，因此这类杂质很容易除去。
d负电性的金属杂质，分为两种类型：一类是电位为负但较锌为正的如镉、钴、镍等，为了使它们优先在阴极上放电析出，只要控制适当高的pH值，不使氢优先放电即可除去；另一类是电位比锌还要负的金属杂质如锰、铬、铝等，不管控制多高的pH值，也不能用锌粉置换的方法除去。
此外，还需要指出一点，在用锌粉置换的条件下，有析出砷化氢（H3As）的可能性，而且随着溶液酸度的增加，pH值下降，可能性就更大。
(2)锌粉置换法除铜镉从热力学分析，采用锌粉置换Cu，Cd，Co，Ni均可净化得很彻底，但在实践中，采用锌粉置换净化Cu，Cd比较容易，而净化除Co，Ni就并不是那么容易。
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，但是用大量的锌粉，甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至锌电积的要求。
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。
一般认为，锌粉置换除铜、镉受扩散控制，因此在生产实践中要注意以下几个方面，以改善传质条件，提高净化效果，同时也要注意某些副反应的发生。
a锌粉的质量与用量锌粉的纯度应该比较高，除了不应带入新的杂质外，还应避免锌粉被氧化，以避免增大锌粉的耗量。
从增大比表面以加速置换反应的观点考虑，锌粉粒度固然越小越好，但如果粒度过小会导致其飘浮在溶液表面，显然也不利于锌粉的有效利用。
如果一次加锌粉同时沉积铜和镉，锌粉粒度一般为0.15～0.07mm；如果按两段分别沉积铜和镉，则可先用较粗的锌粉沉积铜，再用较细的锌粉沉积镉。
对铜的沉积而言，锌粉用量约为理论量的1.2～1.5倍便足够了，但对镉来说，为了有效防止镉的复溶，需增加锌粉用量至理论量的3～6倍。
当然，锌粉用量还与溶液成分、锌粉纯度与粒度有关，纯度低和粒度粗的锌粉，其消耗量显然要大些。
b搅拌速度置换过程是在搅拌槽中进行，提高搅拌速度以强化扩散传质对加速置换反应显然是有利的。
从这一点出发，流态化床净化技术具有优越性。
c温度提高温度既有利于置换反应的加速，也会增进锌粉的溶解和镉的复溶，一般以控制60～70℃为宜。
对镉的置换来说，由于镉在40～55℃之间存在同素异形体的转变，当温度过高时会促使镉的复溶，工艺上一般控制在50～60℃之间。
d浸出液成分浸出液的浓度低些固然有利于锌粉表面Zn2+的扩散传质，但如果浓度过低则因为增大了锌与氢之间的电势差而有利于H2的析出，从而导致锌粉消耗量的增大，故锌浓度一般以150～180g/L较为合适。