锌精矿焙烧

锌湿法冶金流程实训指导书

编者：胡小龙

目录

1.锌精矿的焙烧 (1)

1.1 湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求 (1)

1.2 硫化锌精矿焙烧的主要反响 (1)

1.3 锌精矿焙烧 (8)

2 浸出 (9)

2.1 浸出的目的 (9)

2.2 中性浸出 (9)

2.3 酸性浸出 (11)

2.4 沉矾 (12)

3 净化 (14)

3.1 净化目的 (14)

3.2 一段净化 (14)

3.3 二段净化 (15)

3.4 三段净化 (15)

3.5 工序产品的质量要求 (16)

4 综合回收 (17)

4.1 工艺原理 (17)

4.2 原料、产品要求 (17)

4.3 铜镉渣浸出 (18)

4.4 铜渣酸洗及上清压滤 (18)

4.5 铜镉渣浆化及过滤 (18)

4.6 钴渣酸洗及压滤 (19)

4.7 贫镉液沉钴 (19)

4.8 Β

-奈酚除钴 (19)

1.锌精矿的焙烧

1.1 湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求

根据湿法炼锌的工艺原理，湿法炼锌焙烧硫化锌精矿的目的主要是使锌精矿

中的 ZnS 绝大局部转变为ZnO，少量那么为ZnSO4，同时尽可能完全地除去砷、锑等杂质。具体说来其要求有五点：

〔1〕在湿法炼锌中，出于硫化锌在一般条件下不能直接用稀硫酸进行浸出，

所以焙烧时，要尽可能完全地使ZnS 转型，使其绝大局部氧化成为可溶于稀硫

酸的 ZnO。不过为了补偿冶金过程中H2SO4的机械损失和化学损失，仍要求焙

烧矿中有适量的可溶于水的ZnSO4。生产实践证明，一般浸出流程，只要使焙烧

矿中含有～4％的 ZnSO4形态的硫就可以补偿冶金过程中H2SO4的损失，并

不希望过多，否那么会导致冶金过程中硫酸根的过剩，影响正常生产的进行和增

加原材料的消耗。

〔2〕使砷，锑氧化成挥发性的氧化物除去，同时除去局部铅，以减轻浸出、净化工序工作量。

〔3〕使炉气中的 SO2浓度尽可能地高，以利制造硫酸。

〔4〕焙烧得到细小粒子状的焙烧矿，以利下一步浸出，即不希望有烧结现

象发生。

〔5〕在焙烧时应尽可能地少产生铁酸锌和硅酸锌。因为铁酸锌不溶于稀硫

酸，而导致锌的浸出率降低；硅酸锌虽然能溶于稀硫酸，但溶解后会产生胶体状

的二氧化硅，影响浸出矿浆的澄清与过滤。

处理块状硫化矿的焙烧最早是采用堆式焙烧，后改为竖炉焙烧。随着原矿品

位的降低和浮选的迅速开展，炼锌厂处理的原料，都是粉末状的锌精矿，这就迫

使采用符合精矿焙的特点的焙烧炉。

1.2 硫化锌精矿焙烧的主要反响

因为焙烧是在原料和产物熔点温度以下进行的一种化学反响，故工业上焙

烧硫化锌精矿，是将锌精矿在高温下与空气中的氧相互作用，属于氧化反响过程。我们知道，锌精矿中几乎所有硫化物的氧化反响的标准吉布斯自由能变化都是负值，而且硫化物焙烧是个放热过程，故工业上硫化锌精矿焙烧均能自热进行。

焙烧过程是复杂的，生成的产物不尽一致，可能有多种化合物同时并存。

一般来说，硫化锌精矿的氧化反响主要有以下四种：

〔1〕硫化物氧化生成硫酸盐

MeS+2O2＝MeSO4

〔2〕硫化物氧化生成氧化物

2＝MeO 十 SO2

〔3〕金属硫化物直接氧化生成金属

MeS+O2＝Me+SO2

〔4〕硫酸盐离解

MeSO4＝ MeO+SO3

SO3＝ SO22

此外 .在硫化锌精矿中，通常还有多种化合价的金属硫化物，其高价硫化物的离解压一般都较高，如FeS2离解压在 700℃时为 505 kPa，故极不稳定，焙烧时高价态硫化物离解成低价态的硫化物，然后再继续进行其焙烧氧化反响过程。

当然，精矿中某种金属硫化物氧化过程的反响方式和产物并不是一成不变的，它决定于金属元素的性质和焙烧过程中的具体条件。因此，锌精矿中各种金属硫化物焙烧的主要产物是MeO，MeSO4以及 SO2，SO3，O2等；此外还可能有MeO·Fe2O3，MeO·SiO2等。究竟焙烧过程按哪种反响进行，各反响的反响速率如何，焙烧的最终产物是什么，这些问题在焙烧条件一定时，可由热力学分析和动力学研究解决。

硫化锌

锌在锌精矿中以闪锌矿〔ZnS〕或铁闪锌矿〔 nZnS·mFeS〕形态存在，其焙烧反响是比拟复杂的过程，可能的反响类型也比拟多。在湿法炼锌

工业焙烧的条件下其主要反响有：

ZnS+2O2=ZnSO4

3 ZnSO

4 +ZnS=4ZnO+4SO2

ZnO+SO3=ZnSO4

焙烧开始时按上述反响式〔1〕、〔 2〕进行，反响产生的二氧化硫在有氧气存在的条件下，继续氧化成三氧化硫，即按〔3〕式进行。

式〔3〕反响为可逆反响，在温度低于500℃时反响向右进行，温度高于600℃时反响向左进行，故在沸腾焙烧过程中焙烧温度均在850℃以上，实际上气相中的三氧化硫是很少的。反响式〔4〕说明，当气相中有SO3存在时，氧化锌才生成为硫酸锌，而硫酸锌在高温时又分解为氧化锌和三氧化硫，温度在800℃以上时分解十分剧烈。硫酸锌生成的条件及数量，取决于焙烧温度及气相成分，

即温度低、 SO3浓度高时，形成的硫酸锌就多，当温度高、SO3浓度低时，硫酸锌发生分解，趋向于形成氧化锌。

由上述硫酸锌与氧化锌生成的条件可知，氧化焙烧与硫酸化焙烧在操作上的

根本区别是：

〔1〕硫酸化焙烧的温度〔 850℃～ 900℃〕比氧化焙烧的温度〔 1050℃～

l100℃〕要低；

〔2〕硫酸化焙烧所产生的炉气中， SO3的浓度要比氧化焙烧时高，所以硫

酸化焙烧时要求供应较大的过剩空气量，以强化焙烧过程；

〔3〕硫酸化焙烧要求炉气与炉料接触良好，并要求炉料在炉内停留时间

较长。

总之，硫化锌在850℃ ~900℃的温度下进行焙烧，大局部生成氧化锌

（ZnO〕和少量的硫酸锌〔 ZnSO4〕、硅酸锌〔 ZnO·SiO2〕、铁酸锌

〔 ZnO·Fe2O3〕，还有少量的硫化锌未被氧化。

硫化铅

铅在锌精矿中主要以硫化铅〔 PbS〕形态存在，硫化铅又叫方铅矿，它在焙

烧时按以下反响式进行反响。

PbS+2O2 ==PbSO4

3PbSO4+PbS ==4PbO+4SO2

PbO+SO3==PbSO4

硫化铅在焙烧过程的行为与硫化锌相似，所形成的硫酸铅在 800℃以上时大

量分解为氧化铅。