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
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Zinc Metallurgy
✓7.1.2 其它锌化合物的还原
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➢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
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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。
在ZnO被炭还原的同时，如果有另一种不挥发的金属（如铜）， 而它又能溶解锌形成液体合金，合金中锌的活度小于1，则ZnO开始 还原的温度也可以降低。这是Cu-Zn矿直接还原生产黄铜的基础。
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✓7.1.2 其它锌化合物的还原
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锌 焙 砂 中 除 了 ZnO 外 ， 还 有 铁 酸 锌 (ZnO·Fe2O3) 、 硅 酸 锌 (2ZnO·SiO2)、硫化锌(ZnS)及硫酸锌(ZnSO4)等锌化合物。 ➢1、铁酸锌
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➢7 火法炼锌简介
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火法炼锌是将已死焙烧的矿与炭混合，在高温（＞1000℃）下 ZnO能被炭质还原剂还原得到的锌蒸气，在几乎不含CO2的气体中 冷凝得到液体金属锌的过程，其主要反应为：
总反应为：
ZnO(s) + CO(g) = Zn + CO2(g) CO2(g) + C(s) = 2CO(g) ZnO(s) + C (s) = Zn + CO (g)
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✓ 7.1.1 ZnO还原的热力学
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✓ 7.1.1 ZnO还原的热力学
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由上图可见，从1283K开始，PZn＞PZn°，锌蒸汽应冷凝为液体 锌，直到PZn＝P°Zn为止 。
存在于焙砂中的铁酸锌（ZnO·Fe2O3）在蒸馏过程可被CO按如 下反应还原为FeO：
ZnO·Fe2O3 + CO ＝ ZnO + 2FeO + CO2 ZnO·Fe2O3 + 3CO ＝ ZnO + 2Fe + 3CO2 （＜900℃） ZnO + CO ＝ Zn + CO2 ， ZnO + Fe ＝ Zn + FeO
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锌冶金学
主讲教师： 魏昶 陈为亮 邓志敢
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➢7 火法炼锌简介
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❖7.1 蒸馏炼锌的理论基础 ❖7.2 密闭鼓风炉炼锌 ❖7.3 粗锌火法精炼 ❖7.4 烟化法处理含锌物料 ❖7.5 火法炼锌新技术
当ZnO在920℃被炭还原时，还原产生的锌蒸汽是未饱和的，因 此不能得到液体锌。但当温度升高且压力增大时，还原反应产生的 锌蒸汽压力增加，到1280K时两线相交，相交点PZn≈PZn°≈2×105 Pa， P总≈3.5×105Pa。可见，ZnO用固体炭还原生产液体锌的必要条件是 温度高于1280K，总压大于3urgy
❖7.1 蒸馏炼锌的理论基础
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✓ 7.1.1 ZnO还原的热力学
ZnO被炭还原的特点是产生锌蒸气，还原反应为：
ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)
ZnO被炭还原，实际上是被CO还原：
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g)
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✓7.1.1 ZnO还原的热力学
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对反应
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g)
P总= PCO+PZn+PCO2，ZnO被还原时，Zn与O的原子个数相等，因 此有：
则平衡常数为：
PZn = PCO+2PCO2
lgK1=lg(PCO2·PZn)/ PCo=-17315/T-3.51lgT+22.93
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✓7.1.3 ZnO还原的动力学
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ZnO用炭还原由下列过程组成：
（1）吸附在ZnO表面的CO还原ZnO； （2）在炭表面发生的CO2被炭还原的反应； （3）ZnO和炭两固相表面之间气体的扩散。
在固体炭与ZnO表面间的气体扩散是整个过程的控制过程。增 大两固体的表面积和缩短两表面之间的距离，可以提高整个反应的 速度。应用在平罐和竖罐炼锌中，必须将原料与还原剂细磨，并很 好地混合，增加蒸馏罐中气流速度，有利于气体扩散，从而加速过 程的进行，所以保证炉料有良好的透气性特别重要。
联解以上两式及K=P 2CO/(aC·PCO2)= P 2CO/PCO三个方程，可得： 2P3CO+K2P2CO-K22K1=0
在温度为1100~1400K的范围内，计算出反应的平衡常数K1、K2 及PCO、PZn、PCO2和锌的饱和蒸气压PZn°，并将PZn、 PZn°及P总与 温度的关系曲线绘图。