锌冶金-2016.ppt

锌冶金-2016.ppt

《锌冶金-2016.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锌冶金-2016.ppt（106页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

重金属冶金技术冶金与材料工程系第三章第三章锌冶金锌冶金3.1锌锌冶冶金的一般知识金的一般知识一、一、概述概述截截至至2002年年，全全世世界界查查明明锌锌储储量量为为20000万万吨吨，储储量量基基础础为为45000万万吨吨，现现有有储储量量和和储储量量基基础础的的静静态态保保证证年年限限为为23年年和和51年年。

锌锌储储量量和和储储量量基基础础占占锌锌资资源源量量的的10.52和和3.68。

中中国国锌锌的的储储量量和和储储量量基基础础均均居居世世界界首首位位，已已成成为为世世界界最最大大的的铅铅锌锌资资源源国家。

国家。

根根据据统统计计资资料料，在在我我国国铅铅锌锌储储量量中中铅铅锌锌平平均均品品位位只只有有4.66%，而而根根据据目目前前铅铅锌锌价价格格水水平平和和成成本本水水平平，只只有有铅铅锌锌（1:

2.5）合合计计地地质质品品位位在在78以以上上的的地地质质储储量量才才是是能能经经济济利利用用的的储储量量，目目前前我我国国能能经经济济利利用用的的铅铅锌锌合合计计储储量量只只有有4513.86万吨，仅占总储量的万吨，仅占总储量的42.6%。

我我国国铅铅锌锌储储量量较较多多的的省省（区区）主主要要是是云云南南、广广东东、甘甘肃肃、四四川川、广广西西、内内蒙蒙古古、湖湖南南和和青青海海等等八八省省（区区），其其铅铅锌锌储储量量占占全全国国总总储储量量的的80.7%。

大大中中型型锌锌矿矿187处处，探探明明资资源源总总量量7961万万吨吨，储储量量1950万万吨吨，其其中中大大型型锌锌矿矿区区44处处，探探明明资资源源总总量量5352万万吨吨，储储量量1553万吨，分别占全国的万吨，分别占全国的58.1%和和76.6%。

2004年我国锌产量年我国锌产量排名前排名前5家家企业企业:

（1）株洲冶炼集团公司，产量株洲冶炼集团公司，产量30.18万吨；万吨；

（2）葫芦岛有色集团公司，产量葫芦岛有色集团公司，产量24.31万吨；万吨；（3）中金岭南有色金属股份公司，产量中金岭南有色金属股份公司，产量17.06万吨；万吨；（4）白银有色金属公司，产量白银有色金属公司，产量14.26万吨；万吨；（5）云南冶金集团总公司，产量云南冶金集团总公司，产量7.87万吨。

万吨。

锌锌是是白白而而略略带带蓝蓝灰灰色色的的金金属属，原原子子量量为为65.37，Tm为为419.05，Tb为为906.97，常常温温下下比比重重为为7.133，800下下的的比比重重为为6.22，锌锌有有3种种结结晶晶状状态态：

-Zn、-Zn和和-Zn，其其同同质质异异性性变变化化温温度度为为443K和和603K，液液态态锌锌的的蒸蒸气气压压随随温温度度升升高高而而迅迅速速增增大大，到到1179.97K时时达达到到10132.5Pa，火火法炼锌就是利用了锌的这一特点法炼锌就是利用了锌的这一特点。

锌锌在在干干燥燥空空气气或或氧氧气气中中很很稳稳定定，但但在在潮潮湿湿空空气气中中形形成成碱碱式式碳碳酸酸锌锌（ZnCO33Zn（OH）2），这这样样可可以以保保护护锌锌进进一一步步地地被被腐腐蚀蚀。

熔熔融融的的锌锌能能与与铁铁形形成成化化合合物物，可可使使钢钢铁铁免免受受腐腐蚀蚀，镀锌工业镀锌工业利用了锌的这一特点。

利用了锌的这一特点。

（一）

（一）锌的主要性质锌的主要性质1.ZnSZnS是是炼炼锌锌的的主主要要原原料料，在在自自然然界界中中以以闪闪锌锌矿矿的的形形态态存存在在。

Tm:

1923K，1473K下下升升华华，在在空空气气中中753K下下缓缓慢慢氧氧化化，在在873K已上时剧烈氧化。

已上时剧烈氧化。

ZnS+3/2O2=ZnO+SO2在在1373K下，与下，与CaO反应生成反应生成CaS和和ZnOZnS+CaO=CaS+ZnO硫硫化化锌锌在在酸酸中中可可氧氧化化分分解解，目目前前利利用用这这一一点点已已研研究究开开发发了了高压氧酸浸法处理硫化锌精矿的新工艺高压氧酸浸法处理硫化锌精矿的新工艺。

（二）

（二）锌的主要化合物的性质锌的主要化合物的性质2.ZnO无无天天然然矿矿物物。

Tm:

2273K，1473K下下有有微微量量升升华华，1673K时时显显著著升升华华。

ZnO可可被被C、CO和和H2还还原原，其其中中被被CO还原的反应在还原的反应在1073K下十分激烈：

下十分激烈：

ZnO+CO=Zn（g）+CO2在在823K以上，与以上，与Fe2O3形成形成铁酸锌铁酸锌。

3.ZnSO4无无天天然然矿矿物物。

易易溶溶于于水水，比比重重为为3.474，受受热热分分解解，在在1123K左右温度下分解压达到左右温度下分解压达到10132.5Pa，ZnSO4=ZnO+SO2+1/2O2在在973K以以上上温温度度时时，易易与与Fe2O3生生成成铁铁酸酸锌锌，所所以以加加速速上上述分解反应的进行。

述分解反应的进行。

4.ZnCl2Tm:

591K，Tb:

1003K，773K下下显显著著升升华华，氯氯化化锌锌的的这一特点是挥发锌并得以富集的依据。

氯化锌易溶于水。

这一特点是挥发锌并得以富集的依据。

氯化锌易溶于水。

1.钢材的钢材的镀锌方面镀锌方面，起防腐作用。

，起防腐作用。

2.优优良良的的合合金金，如如做做装装饰饰品品的的铜铜锌锌合合金金（黄黄铜铜），Cu-Sn-Zn形成的青铜，作为耐磨合金的形成的青铜，作为耐磨合金的Cu-Sn-Pb-Zn合金。

合金。

3.锌可以制造用于航天仪表上的锌可以制造用于航天仪表上的Ag-Zn电池。

电池。

4.利用利用Zn熔点低的特点，还可浇铸精密铸件。

熔点低的特点，还可浇铸精密铸件。

5.锌锌在在冶冶金金工工业业中中作作为为还还原原剂剂，化化学学工工业业中中作作为为制制造造颜颜料用的原材料料用的原材料。

二、二、锌的主要用途锌的主要用途锌矿物的种类锌矿物的种类：

较较常常见见的的有有：

闪闪锌锌矿矿（ZnS）；磁磁闪闪锌锌矿矿（nZnSmFeS）；菱锌矿菱锌矿（ZnCO3）；硅锌矿；硅锌矿（Zn2SiO4）；异极矿；异极矿（ZnSiO4H2O）等。

等。

自自然然界界中中较较多多的的为为硫硫化化矿矿。

锌锌的的单单金金属属硫硫化化物物非非常常少少见见，多多与与铜铜铅铅共共生生。

其其中中最最常常见见的的有有铅铅锌锌矿矿，其其次次为为锌锌铜铜矿和铜铅锌矿。

矿和铜铅锌矿。

三三、炼锌原料炼锌原料选选矿矿后后的的硫硫化化锌锌精精矿矿含含锌锌为为3862%，Zn、Fe、S总总和和为为9095%。

锌锌精精矿矿中中还还含含有有SiO2、Al2O3、CaCO3和和MgCO3以以及及Co、In、Ga、Ge、Tl等等稀稀有有金金属属。

因因此此处处理理锌精矿提炼锌时，必须充分回收其中的有价金属。

锌精矿提炼锌时，必须充分回收其中的有价金属。

除除了了矿矿物物之之外外，冶冶金金工工业业中中产产生生的的含含锌锌烟烟灰灰、熔熔铸铸锌锌时产出的浮渣时产出的浮渣和和一些氧化锌一些氧化锌，也可作为炼锌原料。

，也可作为炼锌原料。

我我国国锌锌冶冶炼炼工工艺艺以以湿湿法法冶冶炼炼为为主主，火火法法其其次次。

据据2002年年统统计计的的全全国国锌锌产产量量中中，湿湿法法炼炼锌锌占占70%，火火法法炼炼锌锌占占30%。

火火法法中中竖竖罐罐法法占占18%，ISP法法约约占占9.5%，其其余余（包包括括电电热热法法、平平罐罐、马马槽槽炉炉、马马鞍鞍炉炉和和四四方方炉炉）约占约占2.5%。

四、锌的冶炼方法四、锌的冶炼方法1.火法炼锌方法火法炼锌方法由硫化锌矿由硫化锌矿直接炼锌直接炼锌虽有可能，如：

虽有可能，如：

ZnS+Fe=Zn+FeS但但在在工工业业上上还还没没有有应应用用，因因为为还还原原硫硫化化锌锌实实际际上上在在12001300才才开开始始，而而此此时时精精矿矿已已熔熔化化。

氧氧化化锌锌则则较较易易还还原原，为为此此硫硫化化矿矿精精矿矿首首先先焙焙烧烧成成氧氧化化锌锌。

焙焙烧烧矿矿与与碳碳质质还还原原剂剂混混合合装装入入密密闭闭器器皿皿加加热热到到1100左左右右时时，锌锌被被还还原原出来，然后引入到冷凝器内冷凝为液体锌。

出来，然后引入到冷凝器内冷凝为液体锌。

火火法法炼炼锌锌有有鼓鼓风风炉炉、竖竖罐罐、平平罐罐和和电电炉炉炼炼锌锌等等方方法法。

其其中中50年年代代投投入入使使用用的的鼓鼓风风炉炉法法（ISP法法），由由于于适适合合处处理理铅铅锌锌混混合合精精矿矿，有有了了一一定定的的发发展展，竖竖罐罐和和平平罐罐炼炼锌锌由由于于能能耗高和污染环境等问题，几乎被淘汰。

耗高和污染环境等问题，几乎被淘汰。

图图3-1火法炼锌原则工艺流程图火法炼锌原则工艺流程图2.湿法炼锌方法湿法炼锌方法湿湿法法炼炼锌锌是是第第一一次次世世界界大大战战期期间间开开始始应应用用的的。

其其本本质质是是用用稀稀硫硫酸酸（即即废废电电解解液液）浸浸出出焙焙烧烧矿矿中中的的锌锌，锌锌进进入入溶溶液液后后再再以以电电解解法法从从溶溶液液中中沉沉积积出出来来。

湿湿法法炼炼锌锌可可直直接接得得到到很很纯纯的的锌锌，不不象象火火法法蒸蒸馏馏炼炼锌锌还还需需精精炼炼。

除除此此之之外外，操操作作所所需劳动力较少，劳动条件也较好，只是电能消耗大。

需劳动力较少，劳动条件也较好，只是电能消耗大。

总总之之，火火法法炼炼锌锌的的前前景景远远不不如如湿湿法法炼炼锌锌好好，湿湿法法炼炼锌锌是当前的主导炼锌方法。

是当前的主导炼锌方法。

图图3-2为湿法炼锌原则工艺流程图。

为湿法炼锌原则工艺流程图。

图图3-2湿法炼锌原则工艺流程图湿法炼锌原则工艺流程图3.2.1硫化锌精矿的焙烧3.2.2锌焙烧矿的浸出3.2.3硫化锌精矿的直接浸出3.2.4硫酸锌溶液的净化3.2.5硫酸锌溶液的电解沉积3.2湿法炼锌湿法炼锌火火法法炼炼锌锌和和湿湿法法炼炼锌锌的的第第一一步步冶冶金金过过程程就就是是焙焙烧烧。

其其中中火火法法炼炼锌锌厂厂的的焙焙烧烧是是纯纯粹粹的的氧氧化化焙焙烧烧，湿湿法法炼炼锌锌厂厂进进行行的的也也是是氧氧化化焙焙烧烧，但但焙焙烧烧时时要要保保留留少少量量的的硫硫酸酸盐盐，以以补补偿偿浸浸出出和和电电解解过过程程中中损损失失的的硫硫酸酸。

同同时时希希望望尽尽可可能能少少生生成成铁铁酸酸锌锌。

焙焙烧烧过过程程中中还还产产出出含含SO2浓浓度度比比较较高高的的烟烟气气，可可以以送往硫酸厂生产硫酸。

送往硫酸厂生产硫酸。

3.2.1硫化锌精矿的焙烧硫化锌精矿的焙烧1.焙烧过程的基本原理焙烧过程的基本原理焙焙烧烧过过程程中中硫硫化化锌锌精精矿矿中中的的Zn-S-O系系基基本本反反应应列列于于表表3-1中。

中。

表3-1Zn-S-O系基本反应反应lgK900K1000K1100K1200K1300KZnS+2O2=ZnSO4（,）26.606922.158018.613915.673013.20633ZnSO4（,）ZnO2ZnSO4+SO2+1/2O2-3.9775-2.1197-0.86860.15071.00803ZnS+11/2O2=ZnO2ZnSO4+SO275.843164.354454.973147.169740.62711/2（ZnO2ZnSO4）=3/2ZnO+SO2+1/2O2-5.2601-3.3944-1.8799-0.62670.4237ZnS+3/2O2=ZnO+SO221.774319.188517.071115.305413.8248Zn（气,液）+SO2=ZnS+O2-6.8524-6.3161-5.8755-5.5891-5.67132Zn（气,液）+O2=2ZnO29.843825.744822.391219.432616.3070图图3-3Zn-S-O系等温平衡状态图系等温平衡状态图1300K当当焙焙烧烧温温度度一一定定时时，焙焙烧烧过过程程中中锌锌的的存存在在形形态态取取决决于于pSO2和和pO2。

如如图图中中A点点和和B点。

点。

当当气气相相组组成成不不变变，改改变变焙焙烧烧温温度度时时，也也可可改改变变焙焙烧烧产产物物中中锌锌存存在在的的形形态态。

如如图图中中红红线线所所示示，当当温温度度升升高高