第七次課鋅冶金

1、鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy鋅冶金鋅冶金ZINC METALLURGY鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy 內(nèi) 容 提 要l 概述l一、鋅的主要性質(zhì)一、鋅的主要性質(zhì)l二、二、 鋅的主要化合物的性質(zhì)鋅的主要化合物的性質(zhì)l三、三、 鋅的主要用途鋅的主要用途l四、四、 煉鋅原料煉鋅原料l五、五、 鋅的提取方法鋅的提取方法l六、我國鋅冶煉現(xiàn)狀六、我國鋅冶煉現(xiàn)狀l七、七、 鋅冶金的發(fā)展鋅冶金的發(fā)展l41鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy2 截至截至2002年，全世界查明鋅儲量為年，全世界查明鋅儲量為20000萬噸，儲量基礎(chǔ)萬噸，儲量基礎(chǔ)為為45000萬噸，現(xiàn)

2、有儲量和儲量基礎(chǔ)的靜態(tài)保證年限為萬噸，現(xiàn)有儲量和儲量基礎(chǔ)的靜態(tài)保證年限為23年和年和51年。鋅儲量和儲量基礎(chǔ)占鋅資源量的年。鋅儲量和儲量基礎(chǔ)占鋅資源量的10.52和和3.68。中國。中國鋅的儲量和儲量基礎(chǔ)均鋅的儲量和儲量基礎(chǔ)均居世界首位居世界首位，已成為世界最大的鉛鋅資，已成為世界最大的鉛鋅資源國家。源國家。 根據(jù)統(tǒng)計資料，在我國鉛鋅儲量中根據(jù)統(tǒng)計資料，在我國鉛鋅儲量中鉛鋅平均品位鉛鋅平均品位只有只有 4.66%，而根據(jù)目前鉛鋅價格水平和成本水平，只有鉛鋅，而根據(jù)目前鉛鋅價格水平和成本水平，只有鉛鋅(1:2.5)合計地質(zhì)品位在合計地質(zhì)品位在78以上的地質(zhì)儲量才是能經(jīng)濟利以上的地質(zhì)儲量才是能經(jīng)濟

3、利用的儲量，目前我國能經(jīng)濟利用的鉛鋅合計儲量只有用的儲量，目前我國能經(jīng)濟利用的鉛鋅合計儲量只有4513.86萬萬噸，僅占總儲量的噸，僅占總儲量的 42.6%。概概 述述鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy3 我國鉛鋅儲量較多的省我國鉛鋅儲量較多的省(區(qū)區(qū))主要是主要是云南、廣東、云南、廣東、甘肅、四川、廣西、內(nèi)蒙古、湖南和青海甘肅、四川、廣西、內(nèi)蒙古、湖南和青海等等八省八省(區(qū)區(qū))，其鉛鋅儲量占全國總儲量的，其鉛鋅儲量占全國總儲量的80.7%。 大中型鋅礦大中型鋅礦187處，探明資源總量處，探明資源總量7961萬噸，萬噸，儲量儲量1950萬噸，其中大型鋅礦區(qū)萬噸，其中大型鋅礦區(qū)44

4、處，探明資源總處，探明資源總量量5352萬噸，儲量萬噸，儲量 1553萬噸，分別占全國的萬噸，分別占全國的 58.1%和和76.6%。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy41、物理性質(zhì)、物理性質(zhì) 鋅是鋅是白而略帶藍灰色白而略帶藍灰色的金屬，在室溫下呈脆的金屬，在室溫下呈脆性，但在性，但在100150下其延展性良好。下其延展性良好。 鋅原子量為鋅原子量為65.37，熔點熔點Tm為為419.05。由于。由于鋅熔點低，液態(tài)流動性好，在壓力澆鑄時能充滿鋅熔點低，液態(tài)流動性好，在壓力澆鑄時能充滿模內(nèi)很精細的地方，所以它模內(nèi)很精細的地方，所以它常作為精密鑄件的原常作為精密鑄件的原料料。一、鋅的

5、主要性質(zhì)一、鋅的主要性質(zhì)鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy5 液態(tài)金屬鋅的液態(tài)金屬鋅的沸點沸點Tb比較低，為比較低，為906.97，常溫下比重為常溫下比重為7.133，800下的比重為下的比重為6.22，鋅，鋅有有3種結(jié)晶狀態(tài)種結(jié)晶狀態(tài)：-Zn、-Zn和和-Zn，其同質(zhì)異其同質(zhì)異性變化溫度為性變化溫度為443K和和603K。 液態(tài)鋅的液態(tài)鋅的蒸氣壓隨溫度升高而迅速增大蒸氣壓隨溫度升高而迅速增大，在，在不同溫度下鋅的蒸氣壓如下：不同溫度下鋅的蒸氣壓如下：溫度溫度/ 419.6 500 700 907 950蒸氣壓蒸氣壓/Pa 19.5 169 7982 101325 156347

6、到到1179.97K時鋅的蒸氣壓達到時鋅的蒸氣壓達到10132.5Pa，火火法煉鋅法煉鋅就是利用了鋅的這一特點就是利用了鋅的這一特點。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy62、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì) 鋅在干燥空氣或氧氣中很穩(wěn)定，但在潮濕空鋅在干燥空氣或氧氣中很穩(wěn)定，但在潮濕空氣中形成堿式碳酸鋅氣中形成堿式碳酸鋅(ZnCO33Zn(OH)2)，這樣可這樣可以以保護鋅進一步地被腐蝕保護鋅進一步地被腐蝕。 熔融的鋅能與鐵形成化合物，可熔融的鋅能與鐵形成化合物，可使鋼鐵免受使鋼鐵免受腐蝕腐蝕，鍍鋅工業(yè)鍍鋅工業(yè)利用了鋅的這一特點。利用了鋅的這一特點。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurg

7、y7 常溫下常溫下無空氣的水對鋅沒有作用，但在無空氣的水對鋅沒有作用，但在紅熱紅熱溫度溫度時，鋅易分解水蒸氣，生成氧化鋅。時，鋅易分解水蒸氣，生成氧化鋅。 在空氣中加熱金屬鋅至在空氣中加熱金屬鋅至505即可燃燒生成即可燃燒生成非晶型非晶型氧化鋅。氧化鋅。 商品鋅商品鋅易為硫酸或鹽酸所溶解并放出氫氣，易為硫酸或鹽酸所溶解并放出氫氣，也可溶于堿中，但溶解速度不及在酸快。也可溶于堿中，但溶解速度不及在酸快。 鋅可與水銀生成鋅可與水銀生成汞齊汞齊。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy8 二氧化碳與水蒸氣混合的氣體可使鋅迅速氧二氧化碳與水蒸氣混合的氣體可使鋅迅速氧化成氧化鋅，這是化成氧化鋅，

8、這是火法煉鋅火法煉鋅的極重要反應(yīng)。的極重要反應(yīng)。 鋅的電化極電位極負鋅的電化極電位極負，這一特點被應(yīng)用于從，這一特點被應(yīng)用于從含金溶液中加鋅粉含金溶液中加鋅粉提金提金和和濕法煉鋅濕法煉鋅中的加鋅置換中的加鋅置換凈液。凈液。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy91、ZnS ZnS是煉鋅的主要原料，在自然界中以是煉鋅的主要原料，在自然界中以閃鋅礦閃鋅礦的形態(tài)存的形態(tài)存在。在。人造硫化鋅人造硫化鋅可用金屬鋅在硫或硫化氫下加熱或者將硫化可用金屬鋅在硫或硫化氫下加熱或者將硫化氫通過含鋅離子的溶液中獲得。氫通過含鋅離子的溶液中獲得。硫化鋅硫化鋅為難熔化合物，為難熔化合物，熔點熔點為為1650，

9、1200 時顯著揮發(fā)。時顯著揮發(fā)。 硫化鋅在空氣中加熱至硫化鋅在空氣中加熱至480時緩慢氧化；至?xí)r緩慢氧化；至600以上以上時氧化成氧化鋅的反應(yīng)劇烈進行。時氧化成氧化鋅的反應(yīng)劇烈進行。 ZnS + 3/2O2 = ZnO + SO2二、二、 鋅的主要化合物的性質(zhì)鋅的主要化合物的性質(zhì)鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy10在在氯氣氯氣中加中加熱熱時則生成氯化鋅：時則生成氯化鋅：ZnS + Cl2 = S + ZnCl2在在1373K下，下， ZnS與與CaO反應(yīng)生成反應(yīng)生成CaS和和ZnOZnS + CaO = CaS + ZnO 硫化鋅可用氧化、酸化、還原和堿浸等方法硫化鋅可用氧化

10、、酸化、還原和堿浸等方法分解，其中在酸中的氧化分解，目前利用這一點分解，其中在酸中的氧化分解，目前利用這一點已研究開發(fā)了已研究開發(fā)了高壓氧酸浸法處理硫化鋅精礦的新高壓氧酸浸法處理硫化鋅精礦的新工藝工藝。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy112、ZnO 無天然礦物無天然礦物。當(dāng)金屬鋅氧化、碳酸鋅焙解或硫酸鋅氧。當(dāng)金屬鋅氧化、碳酸鋅焙解或硫酸鋅氧化焙燒時，皆生成氧化鋅?；簾龝r，皆生成氧化鋅。 氧化鋅氧化鋅熔點熔點約約2000，在，在1200時時ZnO開始微量升華，開始微量升華， 1400時顯著升華。時顯著升華。ZnO可被可被C、CO和和H2還原，其中被還原，其中被CO還原的反應(yīng)在還

11、原的反應(yīng)在800下十分激烈：下十分激烈：ZnO + CO = Zn(g) + CO2被被CO還原是還原是火法煉鋅火法煉鋅的重要反應(yīng)。的重要反應(yīng)。 在在823K以上，與以上，與Fe2O3形成形成鐵酸鋅鐵酸鋅。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy123、ZnSO4 無天然礦物無天然礦物。硫化鋅焙燒、金屬鋅或氧化鋅與硫酸反。硫化鋅焙燒、金屬鋅或氧化鋅與硫酸反應(yīng)都可形成硫酸鋅。硫酸鋅易溶于水，比重為應(yīng)都可形成硫酸鋅。硫酸鋅易溶于水，比重為3.474，受熱，受熱分解，在分解，在800左右溫度下分解壓達到左右溫度下分解壓達到10132.5Pa：ZnSO4 = ZnO + SO2 + 1/2O2

12、在在973K以上溫度時，易與以上溫度時，易與Fe2O3生成鐵酸鋅，所以氧化鐵生成鐵酸鋅，所以氧化鐵加加速速硫酸鋅分解反應(yīng)的進行。硫酸鋅分解反應(yīng)的進行。 氧化鈣氧化鈣在在850激烈與硫酸鋅反應(yīng)：激烈與硫酸鋅反應(yīng)：ZnSO4 + CaO = ZnO + CaSO4鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy134. ZnCl2 氯氣與金屬鋅、氧化鋅或硫化鋅在低溫下作用，可生氯氣與金屬鋅、氧化鋅或硫化鋅在低溫下作用，可生成氯化鋅：成氯化鋅：Zn + Cl2 = ZnCl2ZnS + Cl2 = ZnCl2 + S氯化鋅的氯化鋅的熔點熔點為為318，沸點沸點730，在，在500左右顯著升左右顯著升

13、華，氯化鋅的這一特點是揮發(fā)鋅并得以富集的依據(jù)。華，氯化鋅的這一特點是揮發(fā)鋅并得以富集的依據(jù)。 氯化鋅易溶于水。氯化鋅易溶于水。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy14 鋅廣泛用于航天、汽車、船舶、鋼鐵、機械、鋅廣泛用于航天、汽車、船舶、鋼鐵、機械、建筑、電子及日用工業(yè)等行業(yè)。建筑、電子及日用工業(yè)等行業(yè)。 最大用途是最大用途是鍍鋅鍍鋅，約占總耗鋅量的，約占總耗鋅量的40%以上；以上； 其次是用于制造其次是用于制造黃銅黃銅，約占總耗鋅量的，約占總耗鋅量的20%；鑄造合金鑄造合金約占約占15%左右；左右； 其余其余2025%主要用于制造各種鋅基合金、干主要用于制造各種鋅基合金、干電池、氧

14、化鋅、建筑五金制品及化學(xué)制品等。電池、氧化鋅、建筑五金制品及化學(xué)制品等。 三、三、 鋅的主要用途鋅的主要用途鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy15 歸納起來，鋅的用途主要有：歸納起來，鋅的用途主要有：1. 鋼材的鋼材的鍍鋅方面鍍鋅方面，起防腐作用。，起防腐作用。 2. 優(yōu)良的優(yōu)良的合金合金，如做裝飾品的銅鋅合金，如做裝飾品的銅鋅合金(黃銅黃銅)，Cu-Sn-Zn形成的形成的青銅青銅，作為，作為耐磨合金耐磨合金的的Cu-Sn-Pb-Zn合金。合金。 3. 鋅可以制造用于航天儀表上的鋅可以制造用于航天儀表上的Ag-Zn電池。電池。 4. 利用利用Zn熔點低的特點，還可熔點低的特點，還

15、可澆鑄精密鑄件澆鑄精密鑄件。 5. 鋅在冶金工業(yè)中作為鋅在冶金工業(yè)中作為還原劑還原劑，化學(xué)工業(yè)中作為，化學(xué)工業(yè)中作為制造顏制造顏料用的原材料料用的原材料。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy16 我國是世界產(chǎn)鋅大國，我國是世界產(chǎn)鋅大國，濕法煉鋅濕法煉鋅約占總產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的的70。2014年世界金屬鋅產(chǎn)量為年世界金屬鋅產(chǎn)量為1351.3萬噸，萬噸，其中我國鋅產(chǎn)量達其中我國鋅產(chǎn)量達582.69萬噸，占全球總產(chǎn)量的萬噸，占全球總產(chǎn)量的43.12%。 鋅的消費僅次于鋅的消費僅次于銅、鋁銅、鋁，在十大有色金屬中，在十大有色金屬中居第三大位居第三大位 世界精煉鋅消費大國主要有美國、世界精煉鋅

16、消費大國主要有美國、中國、日本、德國、意大利和韓國等。中國、日本、德國、意大利和韓國等。2014年年全全世界金屬鋅消費量為世界金屬鋅消費量為1376萬噸，我國消費量超過萬噸，我國消費量超過642萬噸。萬噸。 鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy17鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy18 鋅礦物的種類鋅礦物的種類： 較 常 見 的 有 ：較 常 見 的 有 ： 閃 鋅 礦閃 鋅 礦 ( Z n S ) ； 磁 閃 鋅 礦磁 閃 鋅 礦(nZnS.mFeS)；菱鋅礦菱鋅礦(ZnCO3)；硅鋅礦硅鋅礦(Zn2SiO4)；異極礦異極礦(ZnSiO4H2O)等。等。 自然界未發(fā)

17、現(xiàn)有自然鋅，較常見的為自然界未發(fā)現(xiàn)有自然鋅，較常見的為硫化礦硫化礦。鋅資源的特點是鋅資源的特點是鉛鋅共生鉛鋅共生。世界上極少發(fā)現(xiàn)單獨的。世界上極少發(fā)現(xiàn)單獨的鉛礦和鋅礦。閃鋅礦與方鉛礦在天然礦床中緊密共鉛礦和鋅礦。閃鋅礦與方鉛礦在天然礦床中緊密共生，為生，為最常見的有最常見的有鉛鋅礦鉛鋅礦，其次為，其次為鋅銅礦鋅銅礦和和銅鉛鋅銅鉛鋅礦礦。四、四、 煉鋅原料煉鋅原料鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy19 我國鉛鋅資源的特點是我國鉛鋅資源的特點是多金屬硫化物共生礦多金屬硫化物共生礦床多床多，礦石類型復(fù)雜，較難分選，成分復(fù)雜，但，礦石類型復(fù)雜，較難分選，成分復(fù)雜，但伴生礦綜合利用價值高。

18、伴生礦綜合利用價值高。 鉛鋅礦的開采分鉛鋅礦的開采分露天開采和地下開采露天開采和地下開采兩種。兩種。 由于金屬品位不高，鉛鋅共生，并含有大量由于金屬品位不高，鉛鋅共生，并含有大量脈石和其他雜質(zhì)金屬，礦石需先經(jīng)過脈石和其他雜質(zhì)金屬，礦石需先經(jīng)過選礦選礦。 通常采用通常采用浮選法浮選法優(yōu)先選出鋅精礦，副產(chǎn)鉛精優(yōu)先選出鋅精礦，副產(chǎn)鉛精礦和硫精礦。礦和硫精礦。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy20 選礦后的硫化鋅精礦含鋅為選礦后的硫化鋅精礦含鋅為3862%，Zn、Fe、S總和為總和為9095%。鋅精礦中還含有。鋅精礦中還含有SiO2、Al2O3、CaCO3和和MgCO3以及以及Co、In

19、、Ga、Ge、Tl等稀有金屬。因此處理鋅精礦提煉鋅時，必須等稀有金屬。因此處理鋅精礦提煉鋅時，必須充分充分回收回收其中的其中的有價金屬有價金屬。 除了礦物之外，冶金工業(yè)中產(chǎn)生的除了礦物之外，冶金工業(yè)中產(chǎn)生的含鋅煙灰含鋅煙灰、熔鑄鋅時產(chǎn)出的浮渣熔鑄鋅時產(chǎn)出的浮渣和和一些氧化鋅一些氧化鋅，也可作為煉，也可作為煉鋅原料。鋅原料。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy21 硫化鋅精礦的硫化鋅精礦的粒度細小粒度細小，95%以上小于以上小于40m，堆密度為堆密度為1.72g/cm3。在選用精礦氧化焙燒脫硫。在選用精礦氧化焙燒脫硫設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)充分利用精礦粒度小、表面積大、設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)充分利用精礦粒

20、度小、表面積大、活性高、硫化物本身也是一種活性高、硫化物本身也是一種“燃料燃料”的特點，的特點，使硫化鋅能迅速氧化生成氧化鋅，又能充分利用使硫化鋅能迅速氧化生成氧化鋅，又能充分利用精礦的自身的能量。精礦的自身的能量。 可見，可見，工業(yè)生產(chǎn)上普遍采用液態(tài)化焙燒處理工業(yè)生產(chǎn)上普遍采用液態(tài)化焙燒處理鋅精礦是合理的鋅精礦是合理的。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy22 現(xiàn)代冶金鋅的生產(chǎn)方法分為現(xiàn)代冶金鋅的生產(chǎn)方法分為火法火法和和濕法濕法兩大兩大類。類。 我國鋅冶煉工藝以濕法冶煉為主，火法其次。我國鋅冶煉工藝以濕法冶煉為主，火法其次。據(jù)據(jù)2014年統(tǒng)計的全國鋅產(chǎn)量中，濕法煉鋅占年統(tǒng)計的全國

21、鋅產(chǎn)量中，濕法煉鋅占70%，火法煉鋅占火法煉鋅占30%。 火法中火法中豎罐法豎罐法占占18%，ISP法法約占約占9.5%，其余，其余(包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐)約約占占2.5%。五、五、 鋅的提取方法鋅的提取方法鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy23 1. 火法煉鋅方法火法煉鋅方法 火法煉鋅火法煉鋅首先將鋅精礦進行首先將鋅精礦進行氧化焙燒或燒結(jié)焙燒氧化焙燒或燒結(jié)焙燒，使精礦中的硫化鋅變?yōu)檠趸\，以便為碳質(zhì)還原劑所使精礦中的硫化鋅變?yōu)檠趸\，以便為碳質(zhì)還原劑所還原。還原。 焙燒礦與碳質(zhì)還原劑混合裝入密閉器皿加熱到焙燒礦與碳質(zhì)還

22、原劑混合裝入密閉器皿加熱到1100左右時，鋅被還原出來，由于鋅的沸點較低，左右時，鋅被還原出來，由于鋅的沸點較低，在高于其沸點溫度下還原出來的鋅將呈蒸氣從爐料中在高于其沸點溫度下還原出來的鋅將呈蒸氣從爐料中揮發(fā)出來，這樣鋅便與爐料中其他組分分離，然后將揮發(fā)出來，這樣鋅便與爐料中其他組分分離，然后將鋅蒸氣引入到鋅蒸氣引入到冷凝器冷凝器內(nèi)冷凝為內(nèi)冷凝為液體鋅液體鋅。 鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy24 與鋅一道呈蒸氣狀態(tài)進入氣相的還有其他易與鋅一道呈蒸氣狀態(tài)進入氣相的還有其他易揮發(fā)的雜質(zhì)金屬，如揮發(fā)的雜質(zhì)金屬，如鎘和鉛鎘和鉛，須將冷凝所得的粗，須將冷凝所得的粗鋅進行鋅進行精煉精煉

23、。 火法煉鋅的精煉方法是利用火法煉鋅的精煉方法是利用鋅和雜質(zhì)金屬的鋅和雜質(zhì)金屬的沸點不同沸點不同，采用蒸餾的方法來提純的，稱為，采用蒸餾的方法來提純的，稱為鋅精鋅精餾餾。將精餾鋅澆鑄成錠，得到純度在。將精餾鋅澆鑄成錠，得到純度在99.99%以上以上的的精鋅精鋅?；鸱掍\的一般原則流程如圖?；鸱掍\的一般原則流程如圖1-1。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy25圖圖1-1 火法煉鋅原則工藝流程圖火法煉鋅原則工藝流程圖鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy26 火法煉鋅有火法煉鋅有鼓風(fēng)爐、豎罐、平罐和電爐煉鋅鼓風(fēng)爐、豎罐、平罐和電爐煉鋅等方法。等方法。 其中上世紀其中上世紀

24、50年代投入使用的年代投入使用的鼓風(fēng)爐法鼓風(fēng)爐法(ISP法法)，由于適合處理鉛鋅混合精礦，有了一定的發(fā)，由于適合處理鉛鋅混合精礦，有了一定的發(fā)展。展。 豎罐和平罐煉鋅豎罐和平罐煉鋅由于能耗高和污染環(huán)境等問由于能耗高和污染環(huán)境等問題，幾乎被淘汰。題，幾乎被淘汰。 電爐煉鋅電爐煉鋅主要適用于一些電力較充足的地區(qū)，主要適用于一些電力較充足的地區(qū)，目前多為小廠采用。目前多為小廠采用。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy272. 濕法煉鋅方法濕法煉鋅方法 濕法煉鋅是第一次世界大戰(zhàn)期間開始應(yīng)用的。濕法煉鋅是第一次世界大戰(zhàn)期間開始應(yīng)用的。其本質(zhì)是用其本質(zhì)是用稀硫酸稀硫酸(即即廢電解液廢電解液)浸

25、出焙燒礦中的浸出焙燒礦中的鋅，鋅進入溶液后再以鋅，鋅進入溶液后再以電解法電解法從溶液中沉積出來。從溶液中沉積出來。 濕法煉鋅可直接得到濕法煉鋅可直接得到很純的鋅很純的鋅，不象火法蒸，不象火法蒸餾煉鋅還需精煉。餾煉鋅還需精煉。 除此之外除此之外，操作所需勞動力較少，勞動條件，操作所需勞動力較少，勞動條件也較好，易于實現(xiàn)機械化和自動化等。也較好，易于實現(xiàn)機械化和自動化等。 鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy28 總之，火法煉鋅的前景遠不如濕法煉鋅好，總之，火法煉鋅的前景遠不如濕法煉鋅好，濕法煉鋅濕法煉鋅是當(dāng)前的是當(dāng)前的主導(dǎo)煉鋅方法主導(dǎo)煉鋅方法。 在濕法煉鋅中，在濕法煉鋅中，焙燒、浸出

26、、浸出液凈化和焙燒、浸出、浸出液凈化和電解電解是生產(chǎn)上的主要工藝過程，其中是生產(chǎn)上的主要工藝過程，其中浸出浸出又是整又是整個濕法流程中的最重要環(huán)節(jié)。個濕法流程中的最重要環(huán)節(jié)。 圖圖1-2為濕法煉鋅原則工藝流程圖。為濕法煉鋅原則工藝流程圖。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy29圖圖1-2 濕法煉鋅原則工藝流程圖濕法煉鋅原則工藝流程圖鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy30 （1）常規(guī)浸出法）常規(guī)浸出法 鋅焙砂常規(guī)浸出的鋅焙砂常規(guī)浸出的主要目的主要目的是盡可能使鋅溶是盡可能使鋅溶解進入溶液，并以解進入溶液，并以中和水解法中和水解法除去鐵、砷、銻、除去鐵、砷、銻、鍺等有害雜

27、質(zhì)，經(jīng)鍺等有害雜質(zhì)，經(jīng)液固分離液固分離后，溶液送往后，溶液送往凈化凈化，得到合格的中性得到合格的中性硫酸鋅溶液硫酸鋅溶液，然后送去，然后送去電解電解得到得到高純度電鋅。高純度電鋅。 株洲冶煉廠株洲冶煉廠就是在就是在20世紀世紀60年代采用此法建年代采用此法建造的我國第一個現(xiàn)代化大型濕法煉鋅廠，現(xiàn)在年造的我國第一個現(xiàn)代化大型濕法煉鋅廠，現(xiàn)在年產(chǎn)電鋅接近產(chǎn)電鋅接近30104t/a。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy31 （2）熱酸浸出黃鉀鐵礬法）熱酸浸出黃鉀鐵礬法 熱酸浸出黃鉀鐵礬法沉鐵的浸出工藝包括熱酸浸出黃鉀鐵礬法沉鐵的浸出工藝包括5個過程個過程，即中性浸出、熱酸浸出、預(yù)中和、鐵

28、礬沉淀和鐵礬渣的即中性浸出、熱酸浸出、預(yù)中和、鐵礬沉淀和鐵礬渣的酸洗，酸洗，比常規(guī)浸出法增加熱酸浸出、沉礬和鐵礬渣酸洗比常規(guī)浸出法增加熱酸浸出、沉礬和鐵礬渣酸洗等過程等過程，可使鋅的浸出率提高到，可使鋅的浸出率提高到97%。 該法沉鐵的該法沉鐵的特點特點是，既能在是，既能在高溫高酸條件下高溫高酸條件下浸出中浸出中性浸出渣中的性浸出渣中的鐵酸鋅鐵酸鋅，又能使浸出的，又能使浸出的鐵以鐵礬晶體鐵以鐵礬晶體形態(tài)形態(tài)從溶液中沉淀分離出來。從溶液中沉淀分離出來。 但渣量大但渣量大，渣含鐵僅，渣含鐵僅30%左右，難以利用，堆存時左右，難以利用，堆存時其中可溶重金屬會污染環(huán)境。此法還有待研究完善。其中可溶重金

29、屬會污染環(huán)境。此法還有待研究完善。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy32 （3）熱酸浸出針鐵礦法）熱酸浸出針鐵礦法 熱酸浸出針鐵礦法是熱酸浸出針鐵礦法是1970年年在比利時開始應(yīng)用于生在比利時開始應(yīng)用于生產(chǎn)的。其產(chǎn)的。其浸出和沉鐵浸出和沉鐵包括中性浸出、熱酸浸出、超熱酸包括中性浸出、熱酸浸出、超熱酸浸出、浸出、Fe3+還原、預(yù)中和、針鐵礦沉鐵等還原、預(yù)中和、針鐵礦沉鐵等六個過程六個過程，可，可使鋅的浸出率提高到使鋅的浸出率提高到97%以上。我國溫州冶煉廠于以上。我國溫州冶煉廠于1985年開始采用該法生產(chǎn)電鋅。年開始采用該法生產(chǎn)電鋅。 針鐵礦法的針鐵礦法的沉鐵過程沉鐵過程采用空氣或

30、氧作氧化劑，將二采用空氣或氧作氧化劑，將二價鐵離子逐步氧化為三價，然后以針鐵礦（價鐵離子逐步氧化為三價，然后以針鐵礦（FeOOH）形）形態(tài)沉淀下來。溶液中的砷、銻、氟大部分可隨鐵渣沉淀態(tài)沉淀下來。溶液中的砷、銻、氟大部分可隨鐵渣沉淀而除去。該法的而除去。該法的鐵渣率鐵渣率低于黃鉀鐵礬法，低于黃鉀鐵礬法，渣含鐵較高渣含鐵較高，便于利用。便于利用。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy33 （4）熱酸浸出赤鐵礦法）熱酸浸出赤鐵礦法 熱酸浸出赤鐵礦法是熱酸浸出赤鐵礦法是1972年年在日本開始應(yīng)用于工業(yè)在日本開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的。該法首先是將鋅浸出渣在生產(chǎn)的。該法首先是將鋅浸出渣在高壓釜高壓

31、釜中進行還原浸中進行還原浸出，使三價鐵離子出，使三價鐵離子還原還原成二價，然后將這種含二價鐵離成二價，然后將這種含二價鐵離子的熱酸浸出液送往沉鐵高壓釜中，通入氧氣，將鐵離子的熱酸浸出液送往沉鐵高壓釜中，通入氧氣，將鐵離子子氧化成赤鐵礦氧化成赤鐵礦形態(tài)沉淀除去。形態(tài)沉淀除去。 赤鐵礦法赤鐵礦法沉鐵渣量小，渣含鐵達沉鐵渣量小，渣含鐵達60%左右，可作為左右，可作為煉鐵原料使用，但該工藝需要昂貴的煉鐵原料使用，但該工藝需要昂貴的高壓釜高壓釜設(shè)備，建設(shè)設(shè)備，建設(shè)投資大，世界上僅有投資大，世界上僅有日本和德國日本和德國共有兩家煉鋅廠采用。共有兩家煉鋅廠采用。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurg

32、y34六、我國鋅冶煉現(xiàn)狀六、我國鋅冶煉現(xiàn)狀 我國在唐朝以前就開始煉鋅。我國在唐朝以前就開始煉鋅。我國鋅冶煉工藝，目前我國鋅冶煉工藝，目前以以濕法冶煉濕法冶煉為主，火法其次。濕法煉鋅占為主，火法其次。濕法煉鋅占67%，火法煉鋅，火法煉鋅占占33%?；鸱ㄖ胸Q罐法占?；鸱ㄖ胸Q罐法占20%，ISP法約占法約占10%，其余約，其余約占占3%(包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐)。 我國開發(fā)利用的鋅資源，以我國開發(fā)利用的鋅資源，以硫化礦硫化礦為主，氧化礦數(shù)量為主，氧化礦數(shù)量有限。有限。氧化鋅礦氧化鋅礦難于選礦富集，低品位氧化礦多通過難于選礦富集，低品位氧化礦多

33、通過回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯煙化揮發(fā)窯煙化揮發(fā)，得到品位較高的氧化鋅塵作為火法或濕法煉，得到品位較高的氧化鋅塵作為火法或濕法煉鋅原料。鋅原料。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy35 我國鋅企業(yè)的總體情況是企業(yè)規(guī)模小、數(shù)量多、分布廣。我國鋅企業(yè)的總體情況是企業(yè)規(guī)模小、數(shù)量多、分布廣。2014年我國鋅精礦產(chǎn)量年我國鋅精礦產(chǎn)量553.6萬噸，金屬鋅產(chǎn)量萬噸，金屬鋅產(chǎn)量582.69萬噸，萬噸，分別較分別較2013年增長了年增長了0.48%和和6.89%。 我國上規(guī)模我國上規(guī)模礦山企業(yè)礦山企業(yè)有有433個，年產(chǎn)鋅精礦個，年產(chǎn)鋅精礦1萬噸以上的有萬噸以上的有37家，占全國產(chǎn)量家，占全國產(chǎn)量45%。 我國上

34、規(guī)模我國上規(guī)模冶煉企業(yè)冶煉企業(yè)466個，其中年產(chǎn)鋅個，其中年產(chǎn)鋅10萬噸以上萬噸以上6家，家，占全國產(chǎn)量占全國產(chǎn)量40%。 我國鋅產(chǎn)量的我國鋅產(chǎn)量的60%以上集中在幾家大中型冶煉企業(yè)，原料以上集中在幾家大中型冶煉企業(yè)，原料95%以上是硫化礦。以上是硫化礦。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy362014年我國鋅產(chǎn)量年我國鋅產(chǎn)量排名前排名前5家家企業(yè)企業(yè): (1)株洲冶煉集團公司，產(chǎn)量株洲冶煉集團公司，產(chǎn)量30.18萬噸；萬噸； (2)葫蘆島有色集團公司，產(chǎn)量葫蘆島有色集團公司，產(chǎn)量24.31萬噸；萬噸； (3)中金嶺南有色金屬股份公司，產(chǎn)量中金嶺南有色金屬股份公司，產(chǎn)量17.06萬

35、萬噸；噸； (4)白銀有色金屬公司，產(chǎn)量白銀有色金屬公司，產(chǎn)量14.26萬噸；萬噸； (5)云南冶金集團總公司，產(chǎn)量云南冶金集團總公司，產(chǎn)量7.87萬噸。萬噸。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy37 株洲冶煉廠是我國采用常規(guī)流程中最大的濕法煉鋅廠，株洲冶煉廠是我國采用常規(guī)流程中最大的濕法煉鋅廠，浸出渣用回轉(zhuǎn)窯煙化揮發(fā)回收渣中的鉛鋅等有價金屬。浸出渣用回轉(zhuǎn)窯煙化揮發(fā)回收渣中的鉛鋅等有價金屬。 馳宏鋅鍺股份有限公司、水口山鋅廠、馳宏鋅鍺股份有限公司、水口山鋅廠、葫蘆島有色金屬葫蘆島有色金屬集團集團濕法煉鋅分廠、開封冶煉廠等均采用常規(guī)浸出工藝煉鋅。濕法煉鋅分廠、開封冶煉廠等均采用常規(guī)浸

36、出工藝煉鋅。浸出渣處理，除葫蘆島鋅廠采用該廠自行開發(fā)的漩渦爐煙化浸出渣處理，除葫蘆島鋅廠采用該廠自行開發(fā)的漩渦爐煙化揮發(fā)外，其余都是采用回轉(zhuǎn)窯處理。揮發(fā)外，其余都是采用回轉(zhuǎn)窯處理。 白銀西北冶煉廠鋅系統(tǒng)，設(shè)計年產(chǎn)電鋅白銀西北冶煉廠鋅系統(tǒng)，設(shè)計年產(chǎn)電鋅10萬萬t，采用了，采用了熱酸連續(xù)浸出和黃鉀鐵礬除鐵新工藝，是我國采用新的黃鉀熱酸連續(xù)浸出和黃鉀鐵礬除鐵新工藝，是我國采用新的黃鉀鐵礬法煉鋅最大的冶煉廠。鐵礬法煉鋅最大的冶煉廠。 柳州鋅品廠、赤峰冶煉廠、溫州冶煉廠、池洲冶煉廠柳州鋅品廠、赤峰冶煉廠、溫州冶煉廠、池洲冶煉廠等也采用熱酸浸出黃鉀鐵礬法除鐵工藝生產(chǎn)鋅。水口山鋅等也采用熱酸浸出黃鉀鐵礬法除

37、鐵工藝生產(chǎn)鋅。水口山鋅冶煉分廠原設(shè)計采用熱酸浸出、赤鐵礦法沉鐵，后改為常冶煉分廠原設(shè)計采用熱酸浸出、赤鐵礦法沉鐵，后改為常規(guī)浸出工藝。規(guī)浸出工藝。 鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy38 馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖生產(chǎn)基馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖生產(chǎn)基地地鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy39火法煉鋅火法煉鋅產(chǎn)量在我國占產(chǎn)量在我國占33%?；鸱掍\有豎罐煉鋅、鼓風(fēng)爐?；鸱掍\有豎罐煉鋅、鼓風(fēng)爐煉鋅、電爐煉鋅及其他土法煉鋅。煉鋅、電爐煉鋅及其他土法煉鋅。 葫蘆島有色金屬集團采用豎罐煉鋅，先后建成了葫蘆島有色金屬集團采用豎罐煉鋅，先后建成了20萬萬t/a豎豎罐煉鋅產(chǎn)能，罐煉

38、鋅產(chǎn)能，13萬萬t/a常規(guī)濕法煉鋅產(chǎn)能，總規(guī)模達常規(guī)濕法煉鋅產(chǎn)能，總規(guī)模達33萬萬t/a，成為我國最大的鋅冶煉廠?？芍苯由a(chǎn)成為我國最大的鋅冶煉廠。可直接生產(chǎn)99.99%以上高純鋅，以上高純鋅，鋅的總回收率可達鋅的總回收率可達9596%，硫利用率大于，硫利用率大于94%。 鼓風(fēng)爐煉鋅（又稱鼓風(fēng)爐煉鋅（又稱ISP法或帝國熔煉法法或帝國熔煉法)，最適宜于處理鉛，最適宜于處理鉛鋅共生精礦。我國韶關(guān)冶煉廠建有鋅共生精礦。我國韶關(guān)冶煉廠建有3套裝置，設(shè)計生產(chǎn)能力為套裝置，設(shè)計生產(chǎn)能力為20萬萬t/a， 1999年實際產(chǎn)鉛鋅年實際產(chǎn)鉛鋅21.3萬萬t，鋅的總回收率達，鋅的總回收率達93.8%。 電爐煉鋅的

39、生產(chǎn)規(guī)模都很小，單臺電爐產(chǎn)鋅量在電爐煉鋅的生產(chǎn)規(guī)模都很小，單臺電爐產(chǎn)鋅量在10002500t/a，噸鋅電耗在，噸鋅電耗在40005000kWh。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy40韶關(guān)冶煉廠韶關(guān)冶煉廠鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy七、鋅冶金的發(fā)展七、鋅冶金的發(fā)展鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy42 雖然近雖然近20年來濕法煉鋅有了顯著的發(fā)展，年來濕法煉鋅有了顯著的發(fā)展，特別是特別是黃鉀鐵礬法，針鐵礦法和赤鐵礦法的應(yīng)黃鉀鐵礬法，針鐵礦法和赤鐵礦法的應(yīng)用使鋅的用使鋅的回收率回收率提高到提高到9597%。然而，目前工。然而，目前工業(yè)采用的煉鋅方法仍存

40、在許多缺點，如流程較業(yè)采用的煉鋅方法仍存在許多缺點，如流程較長，都需有焙燒作業(yè)。因此，近年來一些國家長，都需有焙燒作業(yè)。因此，近年來一些國家出現(xiàn)了一些新的煉鋅技術(shù)和方法，如出現(xiàn)了一些新的煉鋅技術(shù)和方法，如硫化鋅精硫化鋅精礦的直接浸出、直接電解、噴吹法煉鋅和等離礦的直接浸出、直接電解、噴吹法煉鋅和等離子煉鋅子煉鋅等新技術(shù)。等新技術(shù)。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy43一、硫化鋅精礦的直接浸出一、硫化鋅精礦的直接浸出 在在常壓常壓下，硫化鋅精礦在高溫和濃酸中可按下式分下，硫化鋅精礦在高溫和濃酸中可按下式分解：解：ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2SH2S + H2SO

41、4 = H2SO3 + H2O + S0 大型試驗條件為：溫度大型試驗條件為：溫度150155，硫酸濃度，硫酸濃度6065%。鋅回收率可達。鋅回收率可達9596%。此法此法可避免有害的可避免有害的H2S氣體產(chǎn)生。氣體產(chǎn)生。然而然而由于設(shè)備腐蝕嚴重，操作和控制困由于設(shè)備腐蝕嚴重，操作和控制困難，使得常壓下高溫高酸浸出工藝難以在工業(yè)上得到應(yīng)難，使得常壓下高溫高酸浸出工藝難以在工業(yè)上得到應(yīng)用。用。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy44 高壓高壓浸出可以在很大程度上克服上述缺點。因此，浸出可以在很大程度上克服上述缺點。因此，加壓浸出在工藝首先在工業(yè)上得到應(yīng)用。其主要反應(yīng)為：加壓浸出在工藝

42、首先在工業(yè)上得到應(yīng)用。其主要反應(yīng)為：ZnS + 2H+ + 1/2O2 = Zn2+ + S + H2OZnS + H+ + 2O2 = Zn2+ + HSO4-浸出過程為浸出過程為放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)，所放出熱量足以維持反應(yīng)所需的，所放出熱量足以維持反應(yīng)所需的溫度溫度150。二段加壓浸出工藝如圖所示：。二段加壓浸出工藝如圖所示：鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy45圖圖1-3 鋅加壓兩段逆流浸出工藝鋅加壓兩段逆流浸出工藝鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zinc Metallurgy46 硫化鋅高壓浸出新工藝硫化鋅高壓浸出新工藝于于1981年在加拿大開始投入年在加拿大開始投入工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)生產(chǎn)，取

43、消了取消了鋅精礦的焙燒作業(yè)，真正實現(xiàn)了全濕鋅精礦的焙燒作業(yè)，真正實現(xiàn)了全濕法煉鋅流程。法煉鋅流程。 該方法的該方法的特點特點是鋅精礦不用焙燒，在一定壓力和溫是鋅精礦不用焙燒，在一定壓力和溫度條件下，直接酸浸可獲得度條件下，直接酸浸可獲得硫酸鋅溶液和元素硫硫酸鋅溶液和元素硫。該工。該工藝浸出效率高，適應(yīng)性好，與其他煉鋅相比，在環(huán)保和藝浸出效率高，適應(yīng)性好，與其他煉鋅相比，在環(huán)保和經(jīng)濟方面都有很強的競爭能力。經(jīng)濟方面都有很強的競爭能力。 鋅精礦鋅精礦直接浸出工藝直接浸出工藝需要高壓設(shè)備，建設(shè)費用較高，需要高壓設(shè)備，建設(shè)費用較高，目前國外有四家工廠采用。目前國外有四家工廠采用。鋅冶金學(xué)鋅冶金學(xué) Zi

44、nc Metallurgy47二、硫化鋅精礦的直接電解二、硫化鋅精礦的直接電解 硫化鋅與銅、鎳冰銅一樣，可硫化鋅與銅、鎳冰銅一樣，可直接用電解法直接用電解法處理生處理生產(chǎn)鋅。由于硫化鋅產(chǎn)鋅。由于硫化鋅導(dǎo)電性差導(dǎo)電性差，曾有人用石墨粉和精礦混，曾有人用石墨粉和精礦混合制成合制成陽極陽極，在陽離子交換樹脂，在陽離子交換樹脂隔膜電解槽隔膜電解槽中進行電解中進行電解實驗。以鋁板作陰極，陽極液含鋅實驗。以鋁板作陰極，陽極液含鋅55g/l，pH=45；陰極；陰極液含含鋅液含含鋅55g/l，含，含H2SO4130g/l。陰極電流密度為。陰極電流密度為540A/m2，電解液溫度為，電解液溫度為45，陽極和陰極發(fā)生反應(yīng)為：，陽極和陰極發(fā)生反應(yīng)為： 陰極：陰極：Zn2+ +2e = Zn 陽極：陽極：ZnS - 2e = Zn2+ +S 陰極鋅純度可達陰極