锌的冶炼方法

527
0.1大气压 0.29;9942 1大气压
927
24.15;51.6
1127
43.2;13.2
1327
49.3;1.4
0.09;99.82 9.03;81.94
25.75;48.5 41.1;17.8
2. 锌的主要化学物特点（三）

硫化锌物理性质：
自然界里以闪锌矿形式存在。熔点1850度（升华），密 度4.083g/cm3, 浅灰色，溶解度1x10-6g(25 ℃\100g 水），立 方和六方晶体。
3850x820x1450
骨胶0.25~0.5Kg/t.Zn;SrCO34~6Kg/t.Zn
3.湿法炼锌（五）
浸出主要设备：浸出桶、搅拌器、浓密机、 浓缩槽、压滤机、泵、储液桶 、行车等 净化主要设备：净化桶、搅拌器、浓密机、 浓缩槽、压滤机、泵、储液桶 、行车等 电解主要设备：电解槽、整流器、阳极板、 阴极板、风冷塔、工频炉、行车、磅称、 铸锭机
75 5 10 ~0 10
1.炼锌的历史（四）
排序 1 2 3 4 5 6 企业名称 湖南株冶火炬金属股份有限公司 葫芦岛有色金属集团有限公司 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 白银有色金属公司 云南冶金集团公司 四川宏达集团有限公司 产量（万吨 40 34 20 15 10+10+10 20
7
1.炼锌的历史（二）

国内：第一家采用现代技术生产锌的企业是1933年在湖
南省衡阳市常宁县的松柏镇水口山矿物局冶炼厂，采用是横 罐炼锌技术；东北辽宁锦西的葫芦岛锌厂则是在1938年日本 人建造的，采用竖罐炼锌生产工艺。1950年以前，全国最高 锌产量不到1万吨。

发展：“一.
五”期间，苏联援建了沈阳冶炼厂和株洲冶 炼厂（湿法），扩大了葫芦岛锌厂，建设了众多其他很多规 模不等的锌冶炼企业，使得锌产量增长很快。1975年建设第 一个鼓风炉炼锌厂—韶关冶炼厂；八十年代末，山西临汾则 建设了第一家规模稍大的电炉炼锌生产线，其电炉容量是 1250KVA。
浸出工艺分类
常规法 黄钾铁矾法 针铁矿法 赤铁矿法

3.湿法炼锌工艺介绍

浸出液净化 中性浸出液常含有砷、锑、铜、镉、钴、 镍等杂质，电解前必须净化除去。这些杂质的标准电极 电势均比锌高，可用锌粉置换净化。一般先除铜、镉， 后除钴、镍，其余杂质一般能同时除去。为防止氧化， 净化槽一般采用机械搅拌，而不用空气搅拌。中国于 1965年试验成功的流态化置换槽(沸腾槽)，效果很好。 作业温度一般在50℃上下，时间不宜太长。除钴、镍时 要求温度为70～80℃,并添加CuSO4、As2O3、锑粉或 锑盐作活化剂。用As2O3时放出剧毒的AsH3气体,必须 采取安全措施。As2O3现已逐渐为Sb2O3和锑粉所代替。 少数工厂用黄药或α亚硝基β萘酚除钴。
比重 溶解度 晶体结构
730
3.053 易溶于水 3种 0.02 菱形 (1~20)x105
3.86 54.4 正交
6种
颜色
其他
无色
防腐剂
白
150度加热 分解
白
白
939ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加热 分解
3.湿法炼锌
湿法炼锌工艺流程
3.湿法炼锌（二）
常规湿法炼锌工艺在我国从六十年代就广泛应用的一种炼锌生产工艺，工 艺成熟，稳妥可靠，技术操作条件容易掌握，设备材质易于解决，锌金属 回收率高，废渣（浸出渣、挥发窑渣、铜镉渣等）可分别回收，对周围环 境不会造成污染。 主要分：焙烧、浸出、净化和电解（电积、含铸锭）4个工序。
19
20
蒙自矿冶公司
罗平锌电公司
5
10
1.炼锌的历史（六）

我国上规模冶炼企业466个，分布在全国 25个省、市、自治区；锌冶炼主产区：其 中年产锌10万吨以上8家，占全国产量 40%。湖南、云南、辽宁、广西、四川、 甘肃、陕西、广东、贵州，2007年以上 地区产量290万吨，占全国产量80 %， 2007年全国锌产量371万吨。
2. 锌的主要化学物特点（二）

氧化锌的物理性质：白色，加热后变黄，熔点1975℃，气化热
539.736KJ/mol,密度5.70g/cm3,溶解度3x10-4g(25 ℃\100g 水），晶体结 构有：六方形、NaCl立方、 fc立方。在1000 ℃开始挥蒸发，1300 ℃后明 显。
氧化锌的化学性质：两性化合物，即溶解于酸又溶于碱。 高温下：2ZnO=2Zn+O2 逆反过程，惰性为正，空气里为反。 氧化锌的热还原是强烈的吸热反应： ZnO+CO=Zn气+CO2； ZnO+C=Zn气+CO，从热力学和动力学上，温度增加， 都对2反应有好处，工业上至少保证1000 ℃。下表为ZnO+CO=Zn气+CO2 反应的平衡组成( 前为锌蒸气%，后为CO%）
焙烧前 ZnS
PbS
FeS2或 ZnS. FeS2
FeO\ Fe2O3 温度和气 氛
CuS或
CdS
CuFeS2
CuO或 Cu2O
FeAsS\ As2S3
Sb2S3
焙烧后 ZnO 说明
＞95%
PbO
＞95%
CdO CdSO4
As2O5
Sb2O3
少
1
锌耗
吨/吨
1．15
2
3 4
浸出渣含锌
硫酸消耗 浸出温度
（以上资料来源：中国有色金属工业协会）

2. 锌的主要化学物特点（一）

锌的物理性质：
浅兰白色金属，原子序数30，原子质量：65.38,晶体结构为 变形六方密堆积，熔点419.5℃, 熔化热7.385KJ/mol; 沸点 908 ℃ 蒸气压公式：㏒ P=11.5729-1.2742 ㏒T-6674.4T/T (764~1254K); 25 ℃时密度：7.140g/cm3
1.炼锌的历史（三）
生产方法 80年代世界 产量（万吨/年） 比例（%） 90年代世界 比例（%） 目前中国 比例（%）
湿法炼锌 鼓风炉炼锌 竖罐炼锌 横罐炼锌 电热炉法
587．3 86．8 33．4 36．0 16．5
77．28 11．42 4．39 4．74 2．17
82．1 13．4 1． 6 0． 9 2． 0

硫被氧化成元素硫，锌成为可溶硫酸锌， 锌的浸出率可达97％～99％。经闪蒸调 节槽后的矿浆送浓密 机浓缩，浓缩上清 液送净化、电积、熔铸生产电锌，浓密机 底流送硫回收工序。 硫化锌精矿氧压浸出的温度为140℃～ 150℃，氧分压为700kPa，浸出时间1小 时，锌浸出率可达98%以上，硫总回收率 为88%。
3.湿法炼锌工艺介绍2

锌的电积 以含有硫酸的硫酸锌水溶液为电解液，含银 0.5～1％的合金铅板为阳极,压延铝板为阴极,进行电积。 阴极析出锌,阳极放出氧。为了提高电流效率,除降低电 解液中的杂质含量外，还应控制电解液温度。通常采用 空气冷却塔或真空蒸发器冷却电解液。锌电解的技术条 件是：电流密度400～600安／米2,温度35～40℃，槽电 压3.3～3.6伏，电流效率85～92％。每吨阴极锌消耗直 流电3000～3300千瓦· 时。阴极锌电积周期一般为24或 48小时，锌片可用人工或机械剥离。阴极锌片经洗涤干 燥后用感应电炉熔铸成锭。电积锌的品位通常为 99.99～99.995％。


浸出 使焙烧矿中的锌最大限度地溶解。按作业终点控制的酸度可 分为中性浸出和酸性浸出。 ① 中性浸出 用电积锌的废液和各种过滤返回液配制的溶液浸 出焙烧矿,得到含锌120～170克/升的浸出液，净化后送往电积。浸 出作业中通常用鼓入空气、加二氧化锰(MnO2)或电解返回的阳极 泥的方法,将Fe2+氧化成Fe3+，控制浸出终点的 pH为5.2～5.4， 使铁、砷、锑、锗水解沉淀。浸出条件：温度55～60℃，时间60 分钟左右，液固比(9～13):1。 ② 酸性浸出 为溶解中性浸出矿浆中残余的氧化锌,常采用1～2 段酸性浸出。浸出条件为：终点残酸3～5克／升,温度60～75℃,时 间120～150分钟,液固比(7～9):1。

硫化锌化学性质：
与氢气： ZnS+H2 = Zn+H2S 在1000度时也难进行反应 与氧气：2ZnS+3O2 = ZnSO4+ZnO+SO2 （700度以下） ZnS+O2 = ZnO+SO2 （860度以上）
2. 锌的主要化学物特点（四）
氯化锌
熔点 318
碳酸锌
氢氧化锌
125
硫酸锌
100
沸点
.锌的化学性质：
活泼，容易形成2价化合物，如氧化锌、碳酸 锌、硫酸锌、氯化锌等。 常温下干燥空气中较稳定，但高于200 ℃时， 易发生氧化。在含二氧化碳潮湿空气，表 面生成致密的碱式碳酸锌，阻止再氧化。 锌易溶解于多数无机酸，随着酸的浓度和温 度提高，反应加剧。 锌易溶于碱性水溶液，产生氢气和锌酸盐。
锌冶炼知识讲座之三
锌冶金方法
目录



1.炼锌的历史 2. 锌的主要化学物特点 3.湿法炼锌 4.竖罐炼锌 5.鼓风炉炼锌 6.电炉炼锌 7.炼锌副产品综合回收 8.炼锌的发展方向和新技术
1.炼锌的历史



发源—炼锌发源于中国，中国是很早产锌的国家之一，早在汉朝处 2000年前的青铜就是铜-锡-锌三元合金，原料为“炉甘石—碳酸 锌”。1637年明朝宋应星的《天工开物》消息记载炼锌过程； 1730年锌冶炼知识传到西欧，从1745年从广东运到瑞典的沉船上 打捞的锌锭分析结果是：含铁0.765%、锑0.245%、锌98%。 方法：将含碳酸锌的物料与煤搅拌均匀置入密闭罐中，加热蒸馏得 到粗锌（火法，高温还原），古代中国和印度都有。湿法最早的试 验于1881年，直流电机问世后，电解铝类似，到1916年美国 Anacond厂，才首先工业化生产。 国外：50年代由于密闭鼓风炉（同时产2种金属）的发展，加上日 本、美国的大型竖罐厂，使得火法冶炼一度热闹。而十九世纪70年 代后，湿法炼锌发展迅速，由于其新技术新材料的应用，如硅整流、 大功率机械搅拌、连续压滤、黄钾铁矾法等技术，有大型化、自动 化和综合回收等优势，超过火法炼锌。而火法炼锌的竖罐由于环保 等原因已于20世纪80年代全部停产。
3.湿法炼锌（三）

A：焙烧：
目的：把ZnS变为ZnO；把其中的铅镉等杂质去掉。 化学反应： ZnS+2O2=ZnSO4；ZnS+ZnSO4=4ZnO+4SO2； 2SO2+O2=2SO3 ；ZnO+SO3 =ZnSO4 分类：低温焙烧（800~950℃）、中温焙烧（950~1050℃）、高温 焙烧 （1150~1180℃）
8
汉中八一锌业有限责任公司
河池市南方有色冶炼股份有限公司
20
20
9
10
陕西东岭锌业有限责任公司
祥云县飞龙公司
16
9
1.炼锌的历史（五）
11 12 13 14 15 16 17 18 赤峰红烨锌冶炼有限责任公司 水口山有色金属有限责任公司 柳州华锡集团有限责任公司 昆明云冶锌业股份有限公司 湖南三立集团股份有限公司 山西锌业商洛炼锌厂 西部矿业有限责任公司 锡矿山闪星锑业有限责任公司 10 8 4.5 6 10 10 10 3.23

湿法炼锌锌方向----全湿法炼锌工艺
硫化锌精矿直接浸出生产： A:常压氧浸：韶关冶炼厂 B:氧压浸出：白银公司、株冶 是第三代炼锌新技术。或者可成为我国今 后锌冶炼推广应用的首选技术。 化学反应方程式： ZnS+H2SO4+0.5O2→ZnSO4+H2O+S

◇ 氧压浸出
氧压浸出技术是20世纪70年代由加拿大开发的直接 浸出技术，1978年在科明科公司成功的实现了工业化试 验，1981年建成了第一套锌精矿氧压浸出装置。目前世 界上有5座工厂采用该技术生产电锌。 硫化锌精矿氧压浸出流程分为一段氧压浸出和二段氧 压浸出。一段氧压为加压浸出与焙烧、浸出、电极的联 合流程，二段氧压浸出为独成一体的浸出工艺。氧压浸 出工艺过程主要有：物料准备、压浸、闪蒸及调节、硫 回收等工序。 物料准备工序是通过湿式球磨使锌精矿粒度达到45微 米，球磨矿浆经分级使矿浆含固量为70％。球磨后的矿 浆和废电解液加入压力釜，通入氧气，控制温度 150度， 氧压700kPa，反映时间1h，硫化锌中
%
吨/吨 度
15~20
0．32 50~85
5
6
电解液含锌
极间距
克／升
毫米
120~170
６０
废液： 40~55
7
8 9 10 11 12
极板消耗
电流效率 槽电压 直流电耗 电解槽尺寸 锌冶炼回收率
片／吨锌
％ 伏 KWH/吨 %
阴极0.3;阳极0.2 片/吨.Zn
８５～９２ ＞88 3.1~3.2 3100~3800 标准槽 93~95