锌及锌合金

% 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10
Zinc First-use of China,2000-2008
000'tonnes
4000 3500 2007： 3000 镀锌：47％ 2500 压铸合金：22％
黄铜和铜合金：12％
2000 电池：20％ 1500
1000
500
0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
锌及锌合金
5.1 概述 5.2 锌的提取 5.3 纯锌 5.4 锌合金
5.1 概述
1637年：中国宋应星发现锌，并于 “天 工开物”中述及了锌的制法等。 1737年和1746年：德国亨克尔、马格拉 夫先后将菱锌矿与木炭共置于陶制密闭容 器中烧制得金属锌。 1789年拉瓦锡首先将锌列入元素表中。
⑴钢材表面镀锌层粘附性好，耐大气腐蚀。 ⑵形成合金，如多种黄铜、锌合金。 ⑶用于制造航天仪表上的Ag-Zn电池。 ⑷浇铸精密铸件，压铸效率高。 ⑸冶金工业中作为还原剂，化学工业中作为制造颜料原料。
自然界中硫化矿较多。锌的单金属硫化物非常少，多与铜 铅共生。其中最常见的有铅锌矿，其次为锌铜矿和铜铅锌矿。
选矿后的硫化锌精矿含锌为 38~62%， Zn、 Fe、S总和为 90~95% 。 锌 精 矿 中 还 含 有 SiO2 、 Al2O3 、 CaCO3 和 MgCO3 以 及 Co、In、Ga、Ge、Ti等稀有金属。冶金工业中产生的含锌烟灰、 熔铸锌时产出的浮渣和一些氧化锌，也可作为炼锌原料。
锌在干燥空气或氧气中很稳定，但在潮湿空 气中形成碱式碳酸锌(ZnCO3·3Zn(OH)2)，这样可 保护锌进一步地被腐蚀。
熔融的锌能与铁形成化合物，可使钢铁免受腐 蚀，镀锌工业利用了锌的这一特点。
锌合金牌号
5.4 锌合金
压铸锌合金牌号
锌合金的分类 按合金成分分类：四类 Zn－A1系：都含有少量Cu、Mg以提高强度和改善耐蚀性。 Zn－Cu系：抗蠕变合金，一般还含Ti，即实际使用时多以Zn －Cu－Ti三元为基的合金，有时为进一步改善其抗蠕变性能 也加有少量Cr。 Zn－Pb系：多作为冲制电池壳用，并可制成各种小五金及体 育运动器材等。
湿法炼锌包括浸出、净液、电解和熔铸4个工序。
浸出
⑴使物料中的Zn尽可能全部溶解到浸出液中； ⑵使有害杂质尽可能地进入渣中，达到与锌分离的目的。
净化： ⑴将溶液中对电解有害的杂质除至允许含量； ⑵将这些杂质变为原料进行综合回收。
电解： 净化得到的净液，通过不溶阳极电解的方法从中提取锌。
所用的阳极板为铅银合金板，阴极板为铝板。 随着电解的进行，电解液中Zn2+含量不断减少，硫酸浓度
万吨 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
世界锌产量极其环比增长率
世界锌产量 年环比增长率%
1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
ZnO较难还原。火法炼锌须在强还原和高于锌沸点 的温度下进行，还原的锌蒸气经冷凝后得到液态锌。
还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼 锌。竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加 热。共同特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 含CO2含量少，容易冷凝得到液体锌。
20世纪50年代开发、60年代投入工业生产的密闭鼓 风炉炼锌(简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的 炼锌方法。它采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含量 低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
火法炼锌方法
火法炼锌是用碳质还原剂将含ZnO的死焙烧矿还原得到金属 锌的过程。
我国锌冶炼工艺以湿法冶炼为主，火法其次。全国锌产量中， 湿法炼锌占70%，火法炼锌占30%。火法中竖罐法占18%，ISP 法约占9.5%，其余(包括电热法、平罐、马槽炉、马鞍炉和四方 炉)约占2.5%。
由硫化锌矿直接炼锌虽有可能，如：ZnS + Fe = Zn + FeS 但在工业上无法应用，因为还原硫化锌实际上在1200~1300℃才 开始，而此时精矿已熔化。氧化锌则较易还原，为此硫化矿精矿 首先焙烧成氧化锌。焙烧矿与碳质还原剂混合装入密闭器皿加热 到1100℃左右时，锌被还原出来，然后引入到冷凝器内冷凝为液 态锌。
Zn－Pb－A1系：镀锌用Zn－Pb－A1合金。
按加工方式分类：三类 铸造合金：压力铸造合金、重力铸造合金 变形合金：Zn－A1合金和Zn－Cu－Ti合金既可直接铸造，又 可进行变形加工，其中超塑性Zn－A1合金 热镀锌合金
平罐炼锌:
竖罐蒸馏炉
ISP炼锌设备流程图
湿法炼锌方法
湿法炼锌是用稀硫酸(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。
第一次世界大战期间开始应用。可直接制得纯度较高 的锌，不象火法蒸馏炼锌还需精炼；操作所需劳动力较少， 劳动条件较好，电能消耗大。
湿法炼锌是当前的主要炼锌方法。
不断增大。因此必须连续地抽出一部分电解液送到浸出工序， 同时要不断地补充已净化的中性浸出液。阴极上析出的锌每 隔一个周期(一般为24小时)取出，将锌片剥下后送熔铸车间铸 成锭。阴极铝板清洗后返回电解槽继续电解。
直流电
ZnSO4 H2O Zn H2SO4 1/2O2
5.3 纯锌
锌的性质
白而略带蓝灰色的金属 原子量为65.37 Tm：419.05℃ Tb：906.97℃ 常温下比重为7.133，800℃下的比重为6.22 锌有3种结晶状态：α-Zn、β-Zn和γ-Zn，其同素异构转变 化温为170℃和330℃ 液态锌的蒸气压随温度升高而迅速增大，到1179.97K时达 到10132.5Pa，火法炼锌就是利用了锌的这一特点。
Gal镀va锌nizing 电池 Brass
Dr氧y化Ce锌ll 铜合金 Zi压nc铸O锌xi合des金 Die Casting Alloys Others
5.2 锌的Βιβλιοθήκη Baidu取
锌的矿物： 闪锌矿(ZnS) 菱锌矿 (ZnCO3) ： 67% Zn 异极矿(Zn4Si2O7(OH)2.H2O) 红锌矿 (ZnO) 硅锌矿(Zn2SiO4)：58.5%