锌冶金学ppt课件
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锌冶金学硫酸锌溶液电解沉积.pptx
（1）大部分氧在阳极表面形成气泡，并吸附少量的酸和水逸出电解槽形 成酸雾，使设备腐蚀，劳动条件恶化；
（2）小部分氧与阳极表面作用，参与形成过氧化铅（PbO2）阳极膜，形 成阳极钝化而起不溶性阳极的作用，并保护阳极不受腐蚀。
（3）一部分氧与溶液中二价锰作用形成高锰酸和二氧化锰，其反应为：
2MnSO4 + 3H2O + 5O2 ＝ 2HMnO4 + 2H2SO4 该反应生成的MnO4-使无色硫酸锌溶液变成紫红色。 高锰酸继续与硫酸锰作用：
✓铜形成圆形透孔，周边不规则； ✓镍呈葫芦瓢形孔洞； ✓钴呈独立小圆孔，甚至烧穿成洞； ✓锗形成黑色圆环，严重时形成大面积针状小孔； ✓锑使阴极表面呈条沟状； ✓砷使阴极表面起皱纹，失去光泽，或呈苞芽状。
第30页/共101页
➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
第31页/共101页
➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
MnO2在阳极过多地析出，会增加浸出工序的负担，也会引起电积液中Mn2+ 的贫化而直接影响析出锌质量。
第24页/共101页
✓5.2.2 阳极反应
当溶液中含有氯离子时，在阳极氧化析出氯气， 污染车间空气，并腐蚀阳极：
2C1－2e ＝ C12↑
E0=1.36V
C1- + 4H2O － 8e ＝ C1O4- + 8H+ E0=1.39V
对于不同的阴极金属，常数b接近于0.12； 常数a值则介于0.1~ 1.5V之间，且受温度的影响大。
第12页/共101页
✓5.2.1 阴极反应
第13页/共101页
✓5.2.1 阴极反应
第14页/共101页
✓5.2.2 阳极反应
采用含银0.5～1%的铅银合金板作不溶阳极， 阳极上发生的主要反应是氧的析出：
（2）小部分氧与阳极表面作用，参与形成过氧化铅（PbO2）阳极膜，形 成阳极钝化而起不溶性阳极的作用，并保护阳极不受腐蚀。
（3）一部分氧与溶液中二价锰作用形成高锰酸和二氧化锰，其反应为：
2MnSO4 + 3H2O + 5O2 ＝ 2HMnO4 + 2H2SO4 该反应生成的MnO4-使无色硫酸锌溶液变成紫红色。 高锰酸继续与硫酸锰作用：
✓铜形成圆形透孔，周边不规则； ✓镍呈葫芦瓢形孔洞； ✓钴呈独立小圆孔，甚至烧穿成洞； ✓锗形成黑色圆环，严重时形成大面积针状小孔； ✓锑使阴极表面呈条沟状； ✓砷使阴极表面起皱纹，失去光泽，或呈苞芽状。
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➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
第31页/共101页
➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
MnO2在阳极过多地析出，会增加浸出工序的负担，也会引起电积液中Mn2+ 的贫化而直接影响析出锌质量。
第24页/共101页
✓5.2.2 阳极反应
当溶液中含有氯离子时，在阳极氧化析出氯气， 污染车间空气，并腐蚀阳极：
2C1－2e ＝ C12↑
E0=1.36V
C1- + 4H2O － 8e ＝ C1O4- + 8H+ E0=1.39V
对于不同的阴极金属，常数b接近于0.12； 常数a值则介于0.1~ 1.5V之间，且受温度的影响大。
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✓5.2.1 阴极反应
第13页/共101页
✓5.2.1 阴极反应
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✓5.2.2 阳极反应
采用含银0.5～1%的铅银合金板作不溶阳极， 阳极上发生的主要反应是氧的析出：
冶金学XXXX8锌冶金湿法炼锌(ppt版)
加热可促使硅胶凝聚胶结，有利于沉淀。也可利用(lìyòng)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。
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。
➢
第九页，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 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
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
武科大冶金概论-PPT课件
02 冶金原料与预处理
原料种类及特点
矿石
包括铁矿石、锰矿石、铬 矿石等，是冶金工业的主 要原料，具有不同的成分 和物理性质。
废钢
是钢铁冶金的重要原料之 一，具有来源广泛、成本 低廉、节能环保等优点。
合金料
如硅铁、锰铁、铬铁等， 用于调整钢液成分，提高 钢材性能。
原料预处理方法
选矿
通过物理或化学方法将矿石中有用矿 物与脉石矿物分离，提高原料品位。
中国环境保护政策发展
中国政府高度重视环境保护工作，制定了一系列法律法规和政策文 件，推动环境保护事业不断向前发展。
钢铁行业环保政策要求
钢铁行业作为高污染、高能耗行业之一，面临着更加严格的环保政 策要求，包括排放标准、能源消耗限额等方面的规定。
资源循环利用途径探讨
钢铁企业资源循环利用现状
钢铁企业在资源循环利用方面已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题，如资源利用效 率不高、废弃物排放量大等。
包括铁矿石、焦炭、石灰石等原料的 选矿、破碎、配料和混合等预处理环 节。
高炉冶炼
在高炉内通过还原反应将铁矿石中的 铁元素还原出来，同时生成炉渣和煤 气。
炼钢
将生铁和废钢作为原料，通过氧化反 应去除杂质，调整钢的成分和温度， 最终得到符合要求的钢水。
连铸
将钢水连续注入水冷结晶器中，使钢 水凝固成坯，再经过切割、矫直等工 序得到成品钢材。
发展趋势和前景展望
冶炼技术不断创新
随着科技的发展，有色金属冶炼技术也在不断创新，如连 续冶炼、自动化控制等技术的应用，提高了冶炼效率和产 品质量。
资源综合利用水平提高
为了提高资源利用率和降低生产成本，有色金属冶炼过程 中越来越注重资源的综合利用，如从冶炼废渣中回收有用 金属等。
锌的湿法冶金
锌的湿法冶金
锌的湿法冶金指的是通过化学反应将锌矿石转化为锌金属的一种冶金
方法。
这种方法利用锌矿石的可溶性，将其溶解在酸、碱或盐酸等溶解剂中，然后通过化学反应将其转化为锌盐。
随后，采用电化学或热还原等方
法将锌盐还原为锌金属。
锌的湿法冶金包括以下步骤：
1.矿石破碎和浸出：锌矿石首先经过破碎、粉碎和筛分，将其粉碎成
一定的颗粒度。
然后将矿石浸入溶剂中，以便将其中的锌元素溶解出来。
2.锌盐制备：浸出液中的锌元素经过一系列化学反应，形成锌盐。
不
同种类的溶剂和反应条件会产生不同的锌盐类型。
3.锌盐还原：对于某些类型的锌盐，可以通过电化学或热还原方法将
其还原为锌金属。
电化学还原需要使用电解池，经过一定的电流和电压作用，将锌离子还原为金属锌。
热还原是将锌盐加热至一定温度，使得其中
的锌离子还原为金属锌。
4.精炼和铸造：通过还原后的锌金属可制备成各种形式的工业用锌，
包括锌片、锌丝、锌棒、锌管等。
这些制品可进一步加工成各种锌合金制品。
锌的湿法冶金相比于传统的干法冶金具有很多优点，如能够溶解所有
类型的锌矿石、锌盐产生速度快、产品质量更稳定等。
在现代工业生产中，湿法冶金已成为主流的锌生产方式。
冶金原理精品PPT课件
冶金原理精品课程
第二节 氯化反应的热力学
一、金属与氯的反应 氯的化学活性很强，所以绝大多数金属很易被氯 气氯化生成金属氯化物。所有金属氯化物的生成自由 能，在一般冶金温度下均为负值，且它们的△G—T 关系多数已经测出，在某些手册，专著中可以方便地 查得。 金属氯化物的—T关系也可用图示表达。为了便 于比较，将它们都换算成与一摩尔氯气反应的标准生 成吉布斯自由能变化。图5-1列出了它们的△G—T关 系。
冶金原理精品课程
所谓氯化冶金就是将矿石（或冶金半成品）与 氯化剂混合，在一定条件下发生化学反应，使金属 转变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
氯化冶金主要包括氯化过程，氯化物的分离过 程，从纯氯化物中提取金属等三个基本过程。在自 然界中金属主要以氯化物、硫化物、硅酸盐、硫酸 盐等形式存在，因此从原料中制取金属氯化物的氯 化过程，显然是氯化冶金最基本和最重要的过程。
冶金原理精品课程
MeO +Cl2 === MeCl2 +O2 C + O2 === CO2 C +1/2O2 === CO2 由（4）×2 +得 （5）
冶金原理精品课程
Mg+Cl2=MgCl2 -）1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4
Mg
1 2 TiCi2
MgCl2
1 Ti 2
D G3q
DGMq gCl2
1 2
DGTqiCl 4
DG q MgCl2 DGq TiCl4
DG3q （3）
冶金原理精品课程
由图5-1可见,MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在 下面，显然1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面，
冶金原理精品课程
金属氧化物与氯气反应的—T关系已有人 测出，列于图5-2，图5-3中。从图中可见： SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO在标准状 态下不能被氯气氯化。而许多金属的氧化物如 PbO、Cu2O、CdO、NiO、ZnO、CoO、BiO 可以被氯气氯化。
第二节 氯化反应的热力学
一、金属与氯的反应 氯的化学活性很强，所以绝大多数金属很易被氯 气氯化生成金属氯化物。所有金属氯化物的生成自由 能，在一般冶金温度下均为负值，且它们的△G—T 关系多数已经测出，在某些手册，专著中可以方便地 查得。 金属氯化物的—T关系也可用图示表达。为了便 于比较，将它们都换算成与一摩尔氯气反应的标准生 成吉布斯自由能变化。图5-1列出了它们的△G—T关 系。
冶金原理精品课程
所谓氯化冶金就是将矿石（或冶金半成品）与 氯化剂混合，在一定条件下发生化学反应，使金属 转变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
氯化冶金主要包括氯化过程，氯化物的分离过 程，从纯氯化物中提取金属等三个基本过程。在自 然界中金属主要以氯化物、硫化物、硅酸盐、硫酸 盐等形式存在，因此从原料中制取金属氯化物的氯 化过程，显然是氯化冶金最基本和最重要的过程。
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MeO +Cl2 === MeCl2 +O2 C + O2 === CO2 C +1/2O2 === CO2 由（4）×2 +得 （5）
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Mg+Cl2=MgCl2 -）1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4
Mg
1 2 TiCi2
MgCl2
1 Ti 2
D G3q
DGMq gCl2
1 2
DGTqiCl 4
DG q MgCl2 DGq TiCl4
DG3q （3）
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由图5-1可见,MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在 下面，显然1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面，
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金属氧化物与氯气反应的—T关系已有人 测出，列于图5-2，图5-3中。从图中可见： SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO在标准状 态下不能被氯气氯化。而许多金属的氧化物如 PbO、Cu2O、CdO、NiO、ZnO、CoO、BiO 可以被氯气氯化。
有色重金属冶金学ppt课件
铁酸锌也可以被金属铁还原：
ZnO·Fe2O3 + 2Fe ＝ Zn + 4FeO 铁酸锌可以被很好地还原，焙烧形成铁酸锌对火法蒸馏炼锌不 是特别有害。
锌冶金学
.
Zinc Metallurgy
✓7.1.2 其它锌化合物的还原
《有色重金属冶金学》精品课程
➢2、硅酸锌 焙砂中的硅酸锌较氧化锌和铁酸锌难还原，在加入石灰、Fe2O3
Gº= 178020 – 111.67T J
KP aZ Zn P n P C O C2 O O ,P P C C2 O O P K Zn
还原所消耗的CO可由炭的气化反应来补充：
C(s) + CO2(g) = 2CO2(g)
Gº= 170460 – 174.43T J
锌冶金学
K=P 2CO/(aC·PCO2)= P 2CO/PCO2
后可以促使硅酸锌分解，加速锌的还原。
➢3、硫化锌和铝酸锌
但焙砂中的ZnS和铝酸锌在蒸馏过程中不被还原而进入残渣造 成锌的损失。
➢4、硫酸锌
硫酸锌在蒸馏过程中可以分解为ZnO和SO2，ZnO又可以被还原 成锌蒸汽，但SO2也被还原成元素S与锌结合成ZnS造成锌的损失。 此外，硫酸锌也可被C或CO还原成ZnS。因此，焙烧矿中的硫酸盐 中的硫会造成锌损失在蒸馏残渣中。
火法炼锌包括平罐炼锌、竖罐炼锌、电炉炼锌与密闭鼓风炉炼
锌（帝国熔炼法，简称ISP）。
平罐炼锌和竖罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热但不产 生燃烧气体，密闭鼓风炉采用燃料直接加热，能量利用率高，是目
前主要的火法炼锌设备。 ISP适合冶炼铅锌混合矿，采用铅雨冷凝
器从含CO2高而含锌低的炉气中冷凝锌，除得到金属锌外，还产出 金属铅。
《锌湿法冶金》课件
CHAPTER 02
锌湿法冶金的基本原理
锌湿法冶金的化学反应
锌湿法冶金是通过化学反应将锌矿物中的锌提取出来的过程。主要的化学反应包括 溶解、还原、氧化等反应。
锌矿物与酸或碱反应，生成锌盐和其它副产品。然后通过还原剂将锌盐还原成金属 锌。
在这个过程中，需要控制反应条件，如温度、压力、浓度等，以确保化学反应的顺 利进行和锌的高效提取。
锌湿法冶金的副产品
铁渣
在提取锌的过程中，会产生大量的铁 渣，可作为钢铁生产的原料。
铜、钴、镍等金属
在处理某些类型的锌矿石时，还可以 同时提取出铜、钴、镍等其他金属。
CHAPTER 04
锌湿法冶金的环保与安全
锌湿法冶金的环保措施
废水处理
采用物理、化学和生物方法对锌 湿法冶金过程中产生的废水进行 处理，确保废水达到排放标准。
硫化锌矿
硫化锌矿是另一种常见的 锌矿石，通过特定的化学 处理，可以将其中的锌提 取出来。
氧化锌矿
虽然氧化锌矿中的锌含量 较低，但通过一些特殊的 化学反应，仍可从中提取 锌。
锌湿法冶金的产品
电解锌
通过湿法冶金过程，可以从矿石 中提取出纯度较高的锌，进一步 通过电解过程，制得电解锌。
硫酸
在提取锌的过程中，会产生大量 的副产品硫酸，可用于其他化工 产品的生产。
操作规程
制定详细的操作规程，规 范操作过程，防止因操作 不当引发安全事故。
应急预案
制定针对可能发生的事故 的应急预案，包括应急救 援措施、人员疏散方案等 。
锌湿法冶金的职业病防护
职业病预防
通过改进工艺、加强通风等措施预防职业病的发 生。
个体防护
为操作人员提供符合国家标准的个体防护用品， 如防护服、口罩、手套等。
讲座三锌的冶炼方法课件
干法除尘
利用颗粒物在重力、离心力的作用下将废气中的颗粒物分离出来。 常用的干法除尘器有袋式除尘器、静电除尘器等。
燃烧法
将可燃性废气燃烧转化为无害物质，适用于处理高浓度的有机废气 。
废水治理
沉淀法
通过添加化学药剂使废水中的重金属离 子形成沉淀物，再通过沉淀、过滤等方
法去除。
离子交换法
利用离子交换剂将废水中的重金属离 子交换下来，从而达到净化的目的。
推动循环经济和绿色发展理念，实现锌冶炼产业的可 持续发展。
新技术与新工艺的开发与应用
新型冶炼技术研发
研发高效、低耗、环保的新型冶炼技术，提高锌冶炼效率 。
自动化与智能化技术应用
推广自动化、智能化技术在锌冶炼中的应用，提高生产效 率和产品质量。
跨界融合与创新
加强与其他行业的跨界融合与创新，探索新的锌冶炼工艺 和商业模式。
土地利用
将符合要求的废渣作为土地改良剂或 建筑材料使用。
填埋处理
对无利用价值的废渣进行安全填埋， 并采取相应的防渗、防飞扬等措施， 减少对环境的影响。
05
锌冶炼的未来发展与挑战
提高资源利用率
1 2
强化锌矿资源勘探与开发
加大勘探力度，寻找更多高品位、低杂质的新矿 源，提高锌矿资源保障能力。
优化采选工艺
保障国民经济发展
锌作为国家重要的战略资源之一 ，其冶炼技术的提升有助于保障 国民经济的稳定发展。
锌冶炼的历史与现状
锌冶炼的历史
自古代以来，人们就开始使用锌矿进行冶炼。随着科技的发展，锌的冶炼技术和设备不断得到改进和完善。
锌冶炼的现状
目前，全球锌冶炼主要采用火法和湿法两种工艺。火法工艺主要通过焙烧、还原和熔炼等步骤提取锌，而湿法工 艺则通过酸浸、净化、电解等步骤提取锌。中国是全球最大的锌生产国，其产量占全球总产量的40%以上。
利用颗粒物在重力、离心力的作用下将废气中的颗粒物分离出来。 常用的干法除尘器有袋式除尘器、静电除尘器等。
燃烧法
将可燃性废气燃烧转化为无害物质，适用于处理高浓度的有机废气 。
废水治理
沉淀法
通过添加化学药剂使废水中的重金属离 子形成沉淀物，再通过沉淀、过滤等方
法去除。
离子交换法
利用离子交换剂将废水中的重金属离 子交换下来，从而达到净化的目的。
推动循环经济和绿色发展理念，实现锌冶炼产业的可 持续发展。
新技术与新工艺的开发与应用
新型冶炼技术研发
研发高效、低耗、环保的新型冶炼技术，提高锌冶炼效率 。
自动化与智能化技术应用
推广自动化、智能化技术在锌冶炼中的应用，提高生产效 率和产品质量。
跨界融合与创新
加强与其他行业的跨界融合与创新，探索新的锌冶炼工艺 和商业模式。
土地利用
将符合要求的废渣作为土地改良剂或 建筑材料使用。
填埋处理
对无利用价值的废渣进行安全填埋， 并采取相应的防渗、防飞扬等措施， 减少对环境的影响。
05
锌冶炼的未来发展与挑战
提高资源利用率
1 2
强化锌矿资源勘探与开发
加大勘探力度，寻找更多高品位、低杂质的新矿 源，提高锌矿资源保障能力。
优化采选工艺
保障国民经济发展
锌作为国家重要的战略资源之一 ，其冶炼技术的提升有助于保障 国民经济的稳定发展。
锌冶炼的历史与现状
锌冶炼的历史
自古代以来，人们就开始使用锌矿进行冶炼。随着科技的发展，锌的冶炼技术和设备不断得到改进和完善。
锌冶炼的现状
目前，全球锌冶炼主要采用火法和湿法两种工艺。火法工艺主要通过焙烧、还原和熔炼等步骤提取锌，而湿法工 艺则通过酸浸、净化、电解等步骤提取锌。中国是全球最大的锌生产国，其产量占全球总产量的40%以上。
冶金学-Zn-08-7-火法炼锌
锌冶金
3火法炼锌
3.1 火法炼锌概述 3.2 火法炼锌基本原理 3.3 火法炼锌的生产实践 3.4 锌的火法精炼
3.1 火法炼锌概述 火法炼锌是将含 火法炼锌是将含ZnO的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 到金属锌的过程。由于ZnO较难还原，所以火法炼锌必须 较难还原， 到金属锌的过程。由于 较难还原 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。还原出来的锌蒸气 经冷凝后得到液体锌。 经冷凝后得到液体锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 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。 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CO2含量少， 含量少， 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 容易冷凝得到液体锌。 容易冷凝得到液体锌。 20世纪 年代开发，60年代投入工业生产的密闭鼓风 世纪50年代开发 世纪 年代开发， 年代投入工业生产的密闭鼓风 炉炼锌(简称 炉炼锌 简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 简称 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
3.2 火法炼锌基本原理 R D* P A B Q
3.2 火法炼锌基本原理 3.2.1氧化锌的碳热还原反应基础 氧化锌的碳热还原反应基础 （ 1 ） PZn =50662Pa 的 p 线 与 aZn=1 的 Q 线 相 交 于 B 点 此时Zn的气液两相共存 （826℃），此时 的气液两相共存 ； ℃ （ 2）温度大于 ） 温度大于826℃ 生成锌蒸汽 ， 低于 ℃ 生成锌蒸汽，低于826℃生成液态锌 。 ℃ 生成液态锌。 但低温还原要求P 分压很低，难于 但低温还原要求 CO2/ PCO ≈10-3± ，且PCO 分压很低 难于 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 线相交于A点 （ 3 ） PZn=50662Pa 的 p线 PCO=50662Pa 的 R 线相交于 点 线 这是总压 总压1atm时ZnO与Zn(g)共存点； 共存点； （920℃），这是总压 ℃ 时 与 稳定； （4）总压 ）总压1atm时，温度大于 时 温度大于920℃， Zn(g)稳定 ； 温度小 ℃ 稳定； 于920℃， ZnO稳定； ℃ 稳定
3火法炼锌
3.1 火法炼锌概述 3.2 火法炼锌基本原理 3.3 火法炼锌的生产实践 3.4 锌的火法精炼
3.1 火法炼锌概述 火法炼锌是将含 火法炼锌是将含ZnO的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 到金属锌的过程。由于ZnO较难还原，所以火法炼锌必须 较难还原， 到金属锌的过程。由于 较难还原 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。还原出来的锌蒸气 经冷凝后得到液体锌。 经冷凝后得到液体锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 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。 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CO2含量少， 含量少， 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 容易冷凝得到液体锌。 容易冷凝得到液体锌。 20世纪 年代开发，60年代投入工业生产的密闭鼓风 世纪50年代开发 世纪 年代开发， 年代投入工业生产的密闭鼓风 炉炼锌(简称 炉炼锌 简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 简称 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
3.2 火法炼锌基本原理 R D* P A B Q
3.2 火法炼锌基本原理 3.2.1氧化锌的碳热还原反应基础 氧化锌的碳热还原反应基础 （ 1 ） PZn =50662Pa 的 p 线 与 aZn=1 的 Q 线 相 交 于 B 点 此时Zn的气液两相共存 （826℃），此时 的气液两相共存 ； ℃ （ 2）温度大于 ） 温度大于826℃ 生成锌蒸汽 ， 低于 ℃ 生成锌蒸汽，低于826℃生成液态锌 。 ℃ 生成液态锌。 但低温还原要求P 分压很低，难于 但低温还原要求 CO2/ PCO ≈10-3± ，且PCO 分压很低 难于 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 线相交于A点 （ 3 ） PZn=50662Pa 的 p线 PCO=50662Pa 的 R 线相交于 点 线 这是总压 总压1atm时ZnO与Zn(g)共存点； 共存点； （920℃），这是总压 ℃ 时 与 稳定； （4）总压 ）总压1atm时，温度大于 时 温度大于920℃， Zn(g)稳定 ； 温度小 ℃ 稳定； 于920℃， ZnO稳定； ℃ 稳定
重金属冶金学-锌冶金-课件ppt.ppt
图3-8为锌焙砂浸出的一般流程。浸出过程分为中性浸 出、酸性浸出和ZnO粉浸出。中性浸出过程中为了使铁和 砷、锑等杂质进入浸出渣，终点pH值控制在5.0~5.2左右。 此时浸出渣中有大量的锌焙砂存在(含锌20％左右) ，所以 中性浸出渣必须进行酸性浸出。图3-9为中浸渣部分热酸 浸出流程。
图3-8 锌焙砂浸出一般流程图
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采用 多膛炉焙烧或悬浮焙烧。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。沸腾焙烧的 应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿的焙烧，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。
1673K时显著升华。ZnO可被C、CO和H2还原，其中被 CO还原的反应在1073K下十分激烈：
ZnO + CO = Zn(g) + CO2 在823K以上，与Fe2O3形成铁酸锌。 3. ZnSO4
无天然矿物。易溶于水，比重为3.474，受热分解， 在1123K左右温度下分解压达到10132.5Pa，
3.1.4 炼锌原料
锌矿物的种类： 较常见的有：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnSmFeS)； 菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4·H2O) 等。 自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少 见，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。
图3-6 锌精矿流态化酸化焙烧流程图
图3-7 高温氧化流态化焙烧工艺流程图
3.3 湿法炼锌
湿法炼锌包括焙烧、浸出、净液、电解和熔铸5个工序。
图3-8 锌焙砂浸出一般流程图
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采用 多膛炉焙烧或悬浮焙烧。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。沸腾焙烧的 应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿的焙烧，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。
1673K时显著升华。ZnO可被C、CO和H2还原，其中被 CO还原的反应在1073K下十分激烈：
ZnO + CO = Zn(g) + CO2 在823K以上，与Fe2O3形成铁酸锌。 3. ZnSO4
无天然矿物。易溶于水，比重为3.474，受热分解， 在1123K左右温度下分解压达到10132.5Pa，
3.1.4 炼锌原料
锌矿物的种类： 较常见的有：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnSmFeS)； 菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4·H2O) 等。 自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少 见，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。
图3-6 锌精矿流态化酸化焙烧流程图
图3-7 高温氧化流态化焙烧工艺流程图
3.3 湿法炼锌
湿法炼锌包括焙烧、浸出、净液、电解和熔铸5个工序。
有色金属冶金课件
某锌矿的湿法冶炼技术改造
总结词
通过将原有的火法冶炼技术改造为湿法冶炼技术，有 效提高了锌的回收率和生产效率，降低了生产成本。
详细描述
该锌矿原有的冶炼技术为火法冶炼，但存在一些问题， 如锌的回收率不高、生产效率低下等。为了解决这些 问题，我们对冶炼技术进行了改造，将其变为湿法冶 炼。具体措施包括：采用新型高效的浸出和萃取设备 和技术、优化湿法冶炼工艺参数、采用新型高效的耐 腐蚀材料等。经过改造后，锌的回收率得到了显著提 高，生产效率也得到了较大提升，同时生产成本得到 了有效降低。
铝冶金化学反应：铝冶金主要涉及的 化学反应包括氧化还原反应、沉淀反 应和电化学反应。其中，氧化还原反 应是铝土矿中的氧化铝与碳反应生成 氧化铝和二氧化碳的过程；沉淀反应 是氧化铝与碳酸钠反应生成氢氧化铝 和碳酸钠的过程；电化学反应则是将 铝离子还原为金属铝的过程。
铝冶金物理过程：铝冶金物理过程包 括矿石破碎、磨细、浮选、熔炼、电 解等步骤。其中，矿石破碎是将大块 矿石破碎成小块，便于后续处理；磨 细是将矿石细磨成粉末，提高反应效 率；浮选是将矿石中的有用成分与杂 质分离；熔炼是将矿石中的氧化铝和 碳在高温下反应生成液态的氧化铝； 电解则是将液态的氧化铝在电流的作 用下还原为金属铝。
有色金属冶金课件
• 有色金属冶金概述 • 铜冶金
• 有色金属冶金的挑战与前景 • 有色金属冶金案例分析
目录
PART 01
有色金属冶金概述
定义与分类
定义
有色金属冶金是指通过一系列物理和 化学过程，从矿石或精矿中提取和纯 化有色金属及其化合物的过程。
分类
根据提取的金属种类，有色金属冶金 可分为轻金属冶金、重金属冶金、稀 土金属冶金等。
THANKS
《重金属冶金学》课件
通过重金属再生利用，可以提高 资源的利用率，延长资源的寿命 。
04
重金属冶金学的环境保护
重金属对环境的污染
重金属污染对土壤的危害
重金属污染对大气的危害
重金属元素在土壤中积累，影响土壤 的理化性质，降低土壤肥力，影响农 作物生长。
重金属元素通过烟尘、气体等方式进 入大气，对人体健康和生态环境造成 危害。
THANKS
感谢观看
重金属冶金学的应用领域
01
02
03
工业领域
重金属冶金学在工业领域 中有着广泛的应用，如铜 、镍、钴等金属的冶炼和 加工。
环保领域
重金属冶金学在环保领域 中也有着重要的应用，如 重金属废水的处理和回收 。
能源领域
重金属冶金学在能源领域 中也有着一定的应用，如 核能、太阳能等新能源的 开发和利用。
重金属冶金学的发展历程
古代
01
古代人类已经开始使用铜、铁等重金属，但当时的冶金技术较
为简单。
近代
02
随着工业革命的兴起，重金属冶金学得到了迅速发展，各种新
的冶炼技术和方法不断涌现。
现代
03
现代重金属冶金学已经发展成为一个综合性、交叉性的学科，
涉及物理、化学、材料科学等多个领域。
02
重金属的提取与分离
重金属的矿石来源
硫化矿床
氧化矿床
岩浆矿床
沉积矿床
主要包含铜、铅、锌等 重金属。
主要包含铁、锰等重金 属。
主要包含铬、镍等重金 属。
主要包含汞、锑等重金 属。
重金属的提取方法
01
02
03
04
火法提取
通过高温熔炼将重金属从矿石 中溶解出来，再进行提取。
金属材料的冶炼ppt课件
▪ 粗铅的熔化法是将固体粗 铅缓慢加热，当温度略高 于铅的熔点时，铅便从粗 铅中熔出，铜呈固体上浮 到熔体铅的表面上。分层 后，如前所述采用不同的 物理方法使其分离。
▪ 粗铅熔析除铜所得到的铜 含铅要高于0.06％。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
➢ 主要讲解钢铁冶炼和有色金 属冶炼。
概述
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
第1章
金属材料的制备
冶金工艺
1.1 冶金工艺
金属冶金按其原理可划分为：火法冶金(又称干 法冶金) 、湿法冶金、电冶金三大基本类型。
第1章 金属材料的制备
1.2 钢铁冶金
钢铁冶炼
铸造生铁
铁矿石
炼铁
炼钢
铸锭
轧制
钢材
一 炼铁： 铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理： 3CO+
高温
Fe2O3=====2Fe+3CO2
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要 是CO)从铁矿石中还原出铁。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2 . 固-液分离：将浸出液与残渣分离成液相和固相。 3. 溶液净化 ：分离掉杂质，净化和富集溶液。 4. 提取金属或化合物：利用电解、化学置换和加压氢还原
等方发提取金属或化合物。
▪ 在有色金金属、稀有金属及贵金属的冶金中占重要地位。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
▪ 粗铅熔析除铜所得到的铜 含铅要高于0.06％。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
➢ 主要讲解钢铁冶炼和有色金 属冶炼。
概述
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
第1章
金属材料的制备
冶金工艺
1.1 冶金工艺
金属冶金按其原理可划分为：火法冶金(又称干 法冶金) 、湿法冶金、电冶金三大基本类型。
第1章 金属材料的制备
1.2 钢铁冶金
钢铁冶炼
铸造生铁
铁矿石
炼铁
炼钢
铸锭
轧制
钢材
一 炼铁： 铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理： 3CO+
高温
Fe2O3=====2Fe+3CO2
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要 是CO)从铁矿石中还原出铁。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2 . 固-液分离：将浸出液与残渣分离成液相和固相。 3. 溶液净化 ：分离掉杂质，净化和富集溶液。 4. 提取金属或化合物：利用电解、化学置换和加压氢还原
等方发提取金属或化合物。
▪ 在有色金金属、稀有金属及贵金属的冶金中占重要地位。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
冶金学-13-6-锌冶金简介
2004年开始筹建，2006年6月投产，设计产 能10万吨，采用热酸浸出-低污染铁矾沉铁工艺。 2008年开始扩建，现在产能达到20万吨/年。
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
1.2 锌及其主要化合物的性质-金属锌
锌是白而略带蓝灰色的金属，原子量为65.37，Tm为 419.05℃，Tb为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， 其同质异性变化温度为443K和603K.
现拥有两套工艺相同的冶炼生产系统，工厂下设烧结、 熔炼、锌精馏、铅电解、动力、碳化硅、热电等7个分厂， 冶炼生产能力为年产精锌31万吨；
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
白银有色金属公司于1954年建厂，1960年铜生产系 统建成投产，成为当时中国规模最大的有色金属生产企业。
等脉石成分；
➢
Cu 、 Cd 、 Co、In、Ga、Ge、Tl 、 Ag 等 稀 有 金
属。因此处理锌精矿提炼锌时，必须充分回收其中的有价
金属。
除了含锌矿物之外，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。
1.5 锌的提取方法
锌冶炼工艺以湿法冶炼为主，火法其次。 据2002年统计的全国锌产量中，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%。
3500 1300 800
3500 2000 2500
其他国家
7400
5900
13000
8700
世界总计
19000
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
1.2 锌及其主要化合物的性质-金属锌
锌是白而略带蓝灰色的金属，原子量为65.37，Tm为 419.05℃，Tb为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， 其同质异性变化温度为443K和603K.
现拥有两套工艺相同的冶炼生产系统，工厂下设烧结、 熔炼、锌精馏、铅电解、动力、碳化硅、热电等7个分厂， 冶炼生产能力为年产精锌31万吨；
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
1.1 锌的资源、市场与生产-生产商简介1
白银有色金属公司于1954年建厂，1960年铜生产系 统建成投产，成为当时中国规模最大的有色金属生产企业。
等脉石成分；
➢
Cu 、 Cd 、 Co、In、Ga、Ge、Tl 、 Ag 等 稀 有 金
属。因此处理锌精矿提炼锌时，必须充分回收其中的有价
金属。
除了含锌矿物之外，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。
1.5 锌的提取方法
锌冶炼工艺以湿法冶炼为主，火法其次。 据2002年统计的全国锌产量中，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%。
3500 1300 800
3500 2000 2500
其他国家
7400
5900
13000
8700
世界总计
19000
锌冶金学
第五章 锌冶金
2、硫化铅(PbS) 硫化铅是比较紧密的硫化物，被氧化的速率很慢。 3、硫化铁(FeS2) 硫化铁通称为黄铁矿，焙烧时在较低的温度下即发
生热分解: FeS2=FeS+1/2S2 也按下列反应生成氧化物: 4FeS2+11O2 =2Fe2O3 +8SO2 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2
炼锌厂的硫化锌精矿的化学成分见表5-2。
第五章 锌冶金
第五章 锌冶金
氧化锌矿的选矿比较困难，目前的应用多以 富矿为对象，一般将氧化锌矿经过简单选矿 进行少许富集，或用回转窑或烟化炉挥发处 理，以得到富集的氧化锌物料。含锌品位较 高的氧化矿(30%～40%Zn)可以直接冶炼。
此外，炼锌原料还包括含锌烟尘、浮渣和锌 灰等。氧化锌烟尘主要有烟化炉烟尘和回转 窑还原挥发的烟尘。 我国工业用锌的牌号与化学成分列于表5-3。
第五章 锌冶金
烧结焙烧一鼓风炉还原熔炼法特点：硫利用率低， 消耗大量的冶金焦，污染环境、能耗成本较高。 但此法投资较低，原料适应性广，在今后的一段 时间内，仍将占据锌冶炼的主导地位。
火法炼锌新工艺：强化熔炼法，克服了烧结焙烧 －鼓风炉还原熔炼法的弱点，包括基夫塞特熔炼 法、QSL熔炼法和艾萨熔炼法以及我国的水口山 (SKS)法。
度的升高，焙烧矿中硫、铅、镉的含量降低，如表5-4所示。
第五章 锌冶金
实践证明，在固定温度1363K的条件下，减少过剩空气量，也可以提 高铅、镉的脱除率，而且对硫的脱除率没有很大的影响，如表5-5所示。 这是由于在沸腾层内激烈搅拌造成良好的传质条件，使硫得以很好地 烧去，同时硫化铅和硫化镉较其氧化物容易挥发的缘故。
第五章 锌冶金
5、铁酸锌的生成 当按温以度下在反应87形3K成以铁上酸时锌，: 焙烧硫化锌精矿生成的ZnO与Fe2O3
《冶金热力学基础》课件
推动新材料研发
通过研究金属及其化合物 的热力学性质，有助于发 现和开发具有优异性能的 新材料。
冶金热力学的发展历程
早期发展
冶金热力学起源于古代冶金实践 ，随着金属加工技术的发展而逐 步形成。
近代发展
20世纪以来，随着科学技术的进 步，冶金热力学在理论和实践方 面取得了重大突破。
现代发展
现代冶金热力学与计算机技术、 数值模拟等相结合，为冶金过程 的优化提供了强有力的支持。
金反应的平衡和过程方向具有重要意义。
03
冶金反应的平衡与过程
化学平衡
化学平衡的概念
化学平衡是化学反应进行到平衡状态时的一种动态平衡， 此时正、逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发 生变化。
化学平衡的建立
化学平衡是在一定条件下建立的，条件包括温度、压力、 浓度等。在冶金反应中，化学平衡的建立对于确定反应方 向、反应限度以及反应速率具有重要意义。
05
冶金热力学的应用实例
钢铁工业中的应用
钢铁生产过程中，冶金热力学提供了 高温反应过程的理论基础，如高炉炼 铁、转炉炼钢和连铸连轧等工艺流程 。
热力学原理在钢铁工业中用于优化工 艺参数、提高产品质量和降低能耗等 方面，例如通过热力学分析确定最佳 的炼钢温度和吹氧强度。
有色金属工业中的应用
在有色金属工业中，冶金热力学为铜 、铝、锌等金属的冶炼、电解和精炼 过程提供理论支持。
绿色冶金与资源循环利用
随着环保意识的提高，绿色冶金和资源循环利用成为冶金工业的重要发展方向。冶金热力学将在绿色冶 金和资源循环利用方面发挥重要作用，为节能减排和可持续发展提供理论支持。
对冶金工业的影响与贡献
提高冶金过程效率
冶金热力学对冶金过程的研究，有助于深入了解冶金反应的机理和 热力学性质，为优化冶金工艺未来发展方向
铅锌冶金学
铅锌冶金学《铅锌冶金学指南：探索铅锌的奇妙世界》嗨，朋友！今天我想跟你唠唠铅锌冶金学这档子事儿。
这可不是什么枯燥的学术话题，这里面可有着好多有趣的故事和神奇的过程呢。
我有个朋友叫老王，他就在一家铅锌冶炼厂工作。
我记得有一次去他厂里参观，那场面可真让我大开眼界。
刚进厂，就看到一堆黑乎乎、灰扑扑的矿石，老王告诉我，这就是铅锌矿石，别看它们现在其貌不扬，这里面可蕴含着大大的能量。
铅和锌在我们生活中的应用可广泛了。
就说铅吧，铅皮就像一个坚强的护盾，能保护电缆不被外界干扰。
我跟老王打趣说：“这铅就像个忠诚的卫士，默默守护着电缆呢。
”老王笑着回应：“可不是嘛，铅的这个特性可太重要了，没有它，很多电气设备都会出问题。
”再看看锌，镀锌的东西到处都是，小到一颗螺丝钉，大到桥梁的钢梁。
锌就像给这些金属穿上了一层防锈的铠甲。
老王说：“我们厂生产出来的锌，就像一个个小工匠，给那些铁家伙做防锈处理。
”那这些铅锌是怎么从矿石里提炼出来的呢？这就涉及到铅锌冶金学的知识了。
老王带我去看他们的选矿流程。
选矿就像是一场矿石的大筛选。
那些矿石被碾碎，然后通过各种方法把含铅锌的部分和杂质分开。
老王指着那些机器说：“这就像我们挑水果一样，把好的挑出来，把坏的扔掉。
”在冶炼过程中，那更是像一场魔法秀。
铅的冶炼需要经过熔炼等一系列过程。
老王跟我讲：“这铅矿石啊，就像个倔强的小孩，要经过高温的洗礼，才能乖乖地变成我们想要的铅。
”看着那熊熊燃烧的熔炉，我仿佛看到铅在里面挣扎着蜕变。
锌的冶炼也不简单。
有一次我问老王：“这锌冶炼是不是比铅容易些？”老王立马摇头说：“哪有，锌也有它自己的小脾气。
”从矿石变成锌，中间要经过复杂的化学反应，而且对温度、原料配比等都有严格的要求。
就像做一道非常精致的菜，少一点盐或者火候不对，味道就不对了。
我还认识一个做铅锌制品加工的小李。
他跟我说，从冶炼厂出来的铅锌原材料到了他手里，又有了新的使命。
他说：“你们冶炼出来的铅锌就像一块块璞玉，我要把它们雕琢成各种有用的东西。
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由热力学计算可以看出，锌粉置换除铜、镉、钴、镍可降至很 低的程度。实践证明，锌粉置换除铜、镉很容易进行，单纯用锌粉 置换除钴、镍比较困难，必须采取其他措施，如砷盐净化法、逆锑 净化法、合金锌粉净化法等。因而除钴、镍的方法也较多而复杂。
锌冶金学
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Zinc Metallurgy
✓4.2.1 锌粉置换净化的原理
《有色重金属冶金学》精品课程
在置换过程中，可能同时产生某些有害反应，必须采取相应措 施予以防止，如氧、氢与AsH3的析出。
(1)氧的析出会增加锌粉消耗，或者使被沉淀金属而反溶。因此 置换过程中应尽量避免空气与溶液接触，因而一般采用机械搅拌。
(2)氢的析出使锌粉的消耗增大。提高溶液pH值或提高氢的析出 超电位，可降低氢的电极电位，所以置换过程在近中性溶液中进行； 往溶液中加入正电性金属与被置换金属形成合金而提高其电位，可 降低杂质金属的析出超电位。
②搅拌强度：搅拌强度不宜过分强烈，以防止带入空气溶解于溶 液中，引起锌粉氧化而出现钝化现象以及镉的氧化和复溶。因此， 一般在机械搅拌槽或沸腾净化槽内进行。
③置换温度：一般控制在45~60℃，温度过高会促使镉复溶。 ④中性浸出液的成份：要求中性浸出液的成份合格，保持溶液的 pH值为5.2~5.4，锌的浓度为150~ 180g/l。
中性浸出液和电积时对电解新液成分的要求如表所示。
锌冶金学
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Zinc Metallurgy
❖4.1 概述
《有色重金属冶金学》精品课程
锌冶金学
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Zinc Metallurgy
❖4.1 概述
《有色重金属冶金学》精品课程
锌冶金学
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Zinc Metallurgy
❖4.1 概述
《有色重金属冶金学》精品课程
净化流程一般有一段、二段、三段和四段之分，作业方式有间 断作业和连续作业。连续净化的优点是生产率高，易于实现自动化， 但操作控制要求较高。
锌冶金学
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Zinc Metallurgy
❖4.1 概述
《有色重金属冶金学》精品课程
净化方法按原理可分为两类：①加锌粉置换除铜、镉，在有其
它添加剂存在时加锌粉置换除钴、镍；②加特殊试剂(黄药、-萘
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❖4.2 锌粉置换法
✓4.2.1 锌粉置换净化的原理
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锌粉置换除铜、镉的是用较负电性的锌从硫酸锌溶液还原较正 电性的铜、镉、钴等金属(用Me表示)离子，其基本反应为：
Zn + Me2+ = Zn2+ + Me 置换反应进行的极限程度取决于它们之间的电位差：
(3)为了避免AsH3的析出，可提高溶液pH值，降低AsH3的电极 电位。最好是在中性浸出时尽量脱除砷、锑。
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✓4.2.1 锌粉置换除铜、镉
锌粉置换除铜、镉是在锌粉表面上进行的多相反应过程，影响 锌粉置换除铜、镉的因素有：
①锌粉质量：锌粉的用量与锌粉纯度、粒度及溶液中被置换金属 的含量有关，锌粉消耗量一般为理论需要量的2~3倍。一般要求锌 粉粒度应通过100~120目筛。锌粉过细容易飘浮在溶液表面，也不 利于置换反应的进行。
酚)沉淀除钴。
在选择净化流程时，除主要满足电解工序对新液的要求外，还 要考虑杂质在净化渣中的富集率和锌粉用量等因素。世界各国湿法 炼锌厂净化大多采用砷盐法和反向锑盐法，以达到深度净化的目的。 硫酸锌溶液净化的几种代表方法如表所示。
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❖4.1 概述
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净化，就是将浸出过滤后的中性上清液中的杂质除至规定的限 度以下，提高其纯度，使杂质浓度在允许含量之下，从而满足锌电 积的对电解液的要求。
净化的目的主要是除去浸出液中的铜、镉、钴、镍等有害杂质 和残留在溶液中的砷、锑、锗等杂质，同时使铜、镉、钴等有价金 属得到富集在净化渣中，以便进一步回收有价金属。
净化流程及方法取决于中性浸出液中的杂质成分及对净化后液 的要求。净化过程趋向于采用连续化自动化控制、自动化检测及多 段深度净化。
E = EMe2+/Me － EZn2+/Zn ＋0.0295lg(a Me2+ /aZn2+)
两种金属电位差愈大，置换反应愈彻底。当反应达到平衡时：
EMe2+/Me－EZn2+/Zn＝0.0295lg(aZn2+/a ) Me2+
式中aZn2+/a Me2+是在平衡状态时，置换剂锌与被置换金属的活度比值， 表示置换的程序。置换顺序如图所示。
加锌粉的净化过程在机械搅拌槽或沸腾净化槽内进行。净化后 的过滤设备一般采用压滤机。滤渣称铜镉渣，由铜、镉和锌组成， 含Zn35～40%、Cu 3～6%、Cd 4～10%，送去回收锌、铜、镉。
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✓4.2.1 锌粉置换净化的原理
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✓4.2.1 锌粉置换净化的原理
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程过设程平浸衡出电液位中和Zn残2+的存浓金度属为离1子50的g/浓l (a度Zn。2+＝0.1M)，可计算出置换过
⑤添加剂的作用：单独用锌粉置换沉积镉时， Cu2+ 具有催化作 用，因此置换沉镉时溶液中必须有足够的Cu2+，铜的浓度为0.20~ 0.25g/L，溶液中[Cu2+]：[Cd2+]=1：3时除镉效果最佳。
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✓4.2.1 锌粉置换除铜、镉
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❖4.1 概述
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锌焙烧矿经过中性浸出所得的硫酸锌溶液含有许多杂质，大部 分铁、砷、锑水解进入渣中，其它杂质铜、镉、钴、镍等阳离子及 氟、氯等阴离子仍留在溶液中。这些杂质的含量超过一定程度将对 锌的电积过程带来不利影响。因此，在电积前必须对溶液进行净化， 把有害杂质除至允许含量，以保证电积时得到高纯度的阴极锌及最 经济地进行电积。
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主讲教师： 魏昶 陈为亮 邓志敢
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➢4 硫酸锌浸出液的净化
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❖4.1 概述 ❖4.2 锌粉置换法 ❖4.3 化学沉淀法 ❖4.4 其它杂质的除去 ❖4.5 净化过程主要设备