重金属湿法冶金.ppt

锌的湿法冶金过程包括：锌焙砂浸出；浸出液 净化； 硫酸锌溶液电解沉积。
下面分别介绍。
1. 浸出
重金属湿法冶金浸出方法：
硫化锌精矿经沸腾焙烧后得到的焙砂成分除含ZnO 、 铁酸锌(ZnO.Fe 2O3 ，或ZnFe2O4)外，还含有各种金属化 合物，如CaO、MgO、Fe3O4、CuO、PbO、CoO、NiO 等。浸出锌焙砂常用的方法是酸浸，酸浸采用的酸是稀 硫酸。氧化锌以及其他各种金属氧化物都比较容易溶解 于稀硫酸介质中，但铁酸锌溶解比较困难，因此为了提高 锌焙砂中锌的浸出率，锌焙砂的浸出一般分为三个阶段： 中性浸出、 酸性浸出和 浸出残渣挥锌。浸出工艺流程见 图1(常规浸出流程)。
Zn2+水解的pH，所以不能用水解法除Fe2+，需要将Fe2+氧 化为Fe3+后，才能用中和法控制pH约5将其水解除去。氧 化剂常用的是软锰矿（MnO2）或空气。
MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O
离子（ 1M ） Fe3+ Zn2+ Fe2+
开始沉淀pH 1.5 5.4 6.5
和富集； 最后以金属或其他化合物的形式加以回 收的方法。
湿法冶金过程分为三个步骤：
浸出，净化，金属沉积或提取。
二. 锌湿法冶金
湿法冶金已经应用于各种金属的冶金过程，随 着矿石中有价金属品位的不断降低，这种趋势一 定会得到进一步加强。
锌冶金中绝大部分的锌是通过湿法冶金得到的。 锌的湿法冶金在各种金属的湿法冶金过程中具有 代表性，下面我们重点介绍锌的湿法冶金。
• 低酸浸出：低酸浸出中性渣时，铁酸锌的浸 出率不大，一般仅为1~3%，低酸浸出的渣含锌 20%以上，主要是铁酸锌。为了回收锌，还需将 渣高温挥锌处理，工艺比较复杂。
• 高温高酸浸出：目前新建的厂大都采用高温、高酸 （约90oC，始酸120~150g/L，终酸40~60g/L）浸出中性渣。 经高温、高酸浸出，铁酸锌的浸出率达90%以上，浸出渣 中锌含量也随之大幅度降低，浸出后含铅、银的渣外排堆 存。高温、高酸浸出过程中铁的浸出率也大幅度增加，铁 离子浓度达到30g/L以上，这种酸性浸出液不能直接返回 中性浸出工段，需经除铁后才能返回。
ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O 中性浸出液除杂和高温高酸浸出液的除铁方法见净化工 段。
挥锌：
低酸浸出渣中还含有铁酸锌（ZnO.Fe2O3）、少量硫 化锌（ZnS）、硫酸锌（ZnSO4）、氧化锌（ZnO）、硅 酸锌（ZnO.SiO2）等物质，需要进一步处理，处理方法 一般采用高温还原挥锌。
黄钾铁矾法应用最普遍，可以直接将Fe3+沉淀。下面 只介绍黄钾铁矾法。
表1 锌焙砂中性浸出液的成分（g/L）
对净化液的要求：Cu0.0005g/L、Ni 0.001g/L、Co 0.003-0.005g/L，砷、锑、锗的浓度低于0.0001g/L。
表2 净化后的新液成分（g/L）
1）中性浸出液中Fe2+的氧化和Fe3+与As、Sb的共沉淀 分离 铁的分离：Fe2+离子水解沉淀的pH较高，甚至高于
图1 锌焙砂浸出的一般流程
中性浸出：中性浸出使用的浸出剂为全部酸性浸出液 和部分硫酸锌溶液电解废液。中性浸出只能浸出焙砂中 的部分锌，大部分锌还留在渣中有待酸性浸出。中性浸 出终点的pH =
pH过高，则锌浸出率低；Zn2+容易水解损失；pH大 于5.2时，氢氧化铁胶体带负电，影响浸出液中As(砷)、 Sb(锑)等杂质的共沉淀分离。
以上三段浸出工艺复杂，自上世纪60年代除铁新技 术诞生以后，锌焙砂浸出一般采用二段浸出工艺，见图2。
中性浸出
高温高酸浸出Leabharlann 图2 锌焙砂高温高酸浸出流程
2. 净化
湿法冶金净化方法：离子沉淀法、置换法、有机溶剂 萃取法、离子交换法、膜分离法、结晶法等。
锌焙砂浸出液的净化方法常用离子沉淀法和置换法分 离杂质离子。从前面的讲解可知，锌焙砂的浸出是多段 浸出，最终得到的浸出液除含锌离子（160~165g/L） 外，还含有各种杂质离子，这些杂质离子有：Fe3+、 Fe2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、锑（Sb）、砷（As）等，其中 高温高酸浸出液中铁离子浓度高达30g / L以上，其他杂 质浓度较低，但危害大，都要进行净化分离。表1为中性 浸出液成分，表2为净化后的新液成分。
pH过低，如当pH小于5.0时，Fe3+的水解沉淀不完 全。中性浸出液中的杂质主要来自于浸出剂（酸性浸出 液）。
中性浸出的目的：浸出部分ZnO；使锌与部分杂质分 离。
中性浸出主要反应为： ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
酸性浸出：中性浸出的渣还含有大量锌，需要 进一步浸出。酸性浸出有低酸（约60oC，1~5g/L 硫酸）浸出和高温高酸性（约85~95oC，20~60g/L 硫酸）浸出。
第六章 重金属湿法冶金
，共10个元素。 参考书
重金属冶金学 ——第二版，彭秋容 编 湿法炼锌学 ——梅光桂等编著
一. 概述
冶金方法分为湿法冶金、火法冶金和电冶金。 湿法冶金是在水溶液中进行的提取冶金过程。是用 试剂浸出矿石、精矿或其他原料中所含的有价组 分，使其进入液相； 再对液相中的组分进行分离
沉淀完全pH（10-5M） 4.1 6.4 9.7
As、Sb的分离： pH大于5时，Fe3+全部水解 生成Fe(OH)3胶体，胶体的等电点在pH=5.2左右， 小于5.2时，胶体带正电，而在此pH值时，As和 Sb以AsO43-和SbO43-形态存在，它们相互吸引而共 沉淀，这也是中性浸出终点pH为什么控制在小于 5.2的原因。为了将Sb和As沉淀完全，溶液中的铁 含量应在Sb+As总量的10倍以上。
等电点：在Stem层与扩散层的界面上为电中性， 即Zeta电位为零的点。
2）高温高酸浸出液中铁的沉淀方法 高温、高酸浸出液中Fe离子浓度在30g/L以上，如此
高的杂质铁不能用简单的水解法分离。1960年以来，工 业上先后用更先进的黄钾铁矾法、转化法、针铁矿法、 赤铁矿法除铁。这些方法的优点是：铁的沉淀结晶性能 好，易沉降、过滤和洗涤。