鋅冶金學(xué)精品課程(全)

1、鋅冶金學(xué),有色重金屬冶金學(xué)精品課程,侯 彥 青,目 錄,3 鋅焙砂的浸出,4 硫酸鋅浸出液的凈化,2 硫化鋅精礦的焙燒與燒結(jié),6 濕法煉鋅新方法,1 緒論,5 硫酸鋅溶液的電解沉積,7 火法煉鋅簡(jiǎn)介,9 伴生元素的綜合利用及二次資源的回收,8 鋅產(chǎn)品的延伸,1 緒 論,1.1 概述,1.2 鋅及其化合物的性質(zhì),1.3 鋅的用途、消費(fèi)、產(chǎn)量,1.4 鋅的牌號(hào)與化學(xué)成份,1.5 煉鋅原料及方法,1.6 我國(guó)鋅冶煉現(xiàn)狀,1.1 概述,中國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)和使用鋅的國(guó)家， “龍山文化” 時(shí)期就生產(chǎn)出了含鋅23.2的黃銅錐。,早在唐朝以前就煉出了金屬鋅，到明朝時(shí)煉鋅技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高水平。,生產(chǎn)鋅的方法由

2、我國(guó)傳到歐洲，但歐洲的鋅的冶煉長(zhǎng)期處于停滯狀態(tài)，直到19世紀(jì)蒸餾法煉鋅的出現(xiàn)。,濕法煉鋅直到20世紀(jì)20年代才正式應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前濕法煉鋅的產(chǎn)量以占世界鋅總產(chǎn)量的80%以上，我國(guó)濕法煉鋅的產(chǎn)量約占70%左右。,1.2 鋅及其化合物的性質(zhì),1.2.1 鋅的物理性質(zhì) 鋅為B族元素，原子序數(shù)30，原子量65.38。金屬鋅是銀白色略帶藍(lán)灰色的金屬，在常溫下密度7.1g/cm3，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為419.58和906.97，延展性好，莫式硬度為2.5 鋅在常溫下延展性差，加熱至100150時(shí)延展性變好，當(dāng)加熱到250時(shí)則失去延展性而變脆。,鋅的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方晶格，、三種結(jié)晶狀態(tài)，轉(zhuǎn)化溫度分別為17

3、0和330。,鋅在熔點(diǎn)附近的蒸氣壓很小，液體鋅蒸氣壓隨溫度的升高急劇增大。鋅的蒸氣壓隨溫度變化的公式如下： lgP* = -6620/T - 1.255lgT + 14.465 Pa（熔點(diǎn)沸點(diǎn)）,1.2.1 鋅的物理性質(zhì),1.2.2 鋅的化學(xué)性質(zhì),鋅具有較好的抗腐蝕性能。,純鋅不溶于任何濃度的硫酸或鹽酸中。商品鋅極易溶于硫酸或鹽酸中并放出氫氣。,商品鋅也可溶于堿中。,由于鋅的結(jié)晶不同，鑄鋅較輥軋加工所得鋅難溶解。,在紅熱的溫度下，鋅易分解水蒸氣生成氧化鋅。,金屬鋅在空氣中加熱至505，即可燃燒生成非晶形的氧化鋅。,CO2與水蒸氣的混合氣體可使鋅蒸氣迅速氧化，生成氧化鋅及CO。,1.2.3 鋅的

4、主要化合物及其性質(zhì),ZnO: 俗稱鋅白，真密度為5.78g/cm3，熔點(diǎn)為1973。氧化鋅為兩性氧化物，可溶解于酸和氨液中。在高溫下，能被H2、C、CO還原成為金屬鋅。,ZnCO3：煉鋅原料之一，自然界以菱鋅礦狀態(tài)存在，350400開(kāi)始分解，易溶于稀硫酸、堿和氨水中。,ZnSO4：通常含有7個(gè)結(jié)晶水，硫酸鋅在水中的溶解度很大，溶解時(shí)放出熱量。,ZnS：在自然界中以閃鋅礦狀態(tài)存在，是煉鋅的主要原料。不能直接被H2、C、CO還原?？扇苡邴}酸和濃硫酸溶液中，但不溶解于冷的稀硫酸和稀鹽酸中。,1.2.3 鋅的主要化合物及其性質(zhì),1.2.3 鋅的主要化合物及其性質(zhì),1.3 鋅的用途、消費(fèi)、產(chǎn)量,1.3.

5、1 鋅的用途 鋅廣泛用于航天、汽車、船舶、鋼鐵、機(jī)械、建筑、電子及日用工業(yè)等行業(yè)。最大用途是鍍鋅，約占總耗鋅量的40%以上；其次是用于制造黃銅，約占總耗鋅量的20%；鑄造合金約占15%左右；其余2025%主要用于制造各種鋅基合金、干電池、氧化鋅、建筑五金制品及化學(xué)制品等。,1.3 鋅的用途、產(chǎn)量、消費(fèi),1.3.2 鋅的產(chǎn)量 我國(guó)是世界產(chǎn)鋅大國(guó)，濕法煉鋅約占總產(chǎn)量的70。2007年世界金屬鋅產(chǎn)量為1139.4萬(wàn)噸，其中我國(guó)鋅產(chǎn)量達(dá)374.86萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量的30%。,中國(guó)精煉鋅產(chǎn)量,1.3 鋅的用途、產(chǎn)量、消費(fèi),1.3.3 鋅的消費(fèi) 鋅的消費(fèi)僅次于銅、鋁，在十大有色金屬中居第三大位世界精煉鋅

6、消費(fèi)大國(guó)主要有美國(guó)、中國(guó)、日本、德國(guó)、意大利和韓國(guó)等。2006年全世界金屬鋅消費(fèi)量為1103.5萬(wàn)噸，我國(guó)消費(fèi)量超過(guò)320萬(wàn)噸。,1.4 鋅的牌號(hào)與化學(xué)成份,1.5 煉鋅原料及方法,1.5.1 煉鋅原料 1、硫化礦：為原生礦，含鋅約為8.817，主要有閃鋅礦(ZnS)、鐵閃鋅礦(nZnSmFeS)。 鋅的硫化礦多為多金屬礦。低品位多金屬含鋅礦物通過(guò)浮選法進(jìn)行選礦，得到符合冶煉要求含鋅4555%的鋅精礦。,2、氧化礦：為次生礦，含鋅約為10%，主要有菱鋅礦(ZnCO3)和異極礦(ZnSiO4H2O)。,3、冶煉廠產(chǎn)出的氧化鋅煙塵、浮渣和鋅灰等 。,1.5.1 煉鋅原料,1.5.1 煉鋅原料,1.

7、5. 2 鋅的儲(chǔ)量,據(jù)美國(guó)地調(diào)局2006年統(tǒng)計(jì)，世界已查明的鋅資源量約為19億t。按2000年世界鋅礦山產(chǎn)量868.86萬(wàn)t計(jì)，現(xiàn)有鋅儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)靜態(tài)保證年限分別為20多年和40多年。,1.5. 2 鋅的儲(chǔ)量,我國(guó)鋅資源十分豐富，鋅礦儲(chǔ)量居世界第一位，已探明保有儲(chǔ)量9278萬(wàn)t。鋅保有儲(chǔ)量主要集中在云南(2500萬(wàn)t )、內(nèi)蒙古(1272.50萬(wàn)t)、甘肅(783.94萬(wàn)t)、廣西(680.78萬(wàn)t)、湖南(650.69萬(wàn)t)、廣東(634.37萬(wàn)t)和四川(502.05萬(wàn)t)等七省區(qū)，占全國(guó)總保有儲(chǔ)量的71。,1.5. 3 鋅的生產(chǎn)方法及其簡(jiǎn)介,鋅的生產(chǎn)方法分為火法和濕法兩大類，以濕法冶煉

8、為主。,火法煉鋅有鼓風(fēng)爐煉鋅、豎罐煉鋅、平罐煉鋅、電熱法煉鋅等。,電爐煉鋅的生產(chǎn)規(guī)模小，單臺(tái)電爐產(chǎn)鋅量在10002500t/a，噸鋅電耗在40005000kWh。,1.5. 3 鋅的生產(chǎn)方法及其簡(jiǎn)介,濕法煉鋅包括傳統(tǒng)的濕法煉鋅和全濕法煉鋅兩類。濕法煉鋅由于資源綜合利用好、單位能耗相對(duì)較低、對(duì)環(huán)境友好程度高，是鋅冶金技術(shù)發(fā)展的主流，其產(chǎn)量約占世界鋅總產(chǎn)量的80%。,傳統(tǒng)的濕法煉鋅實(shí)際上是火法與濕法的聯(lián)合流程，是20世紀(jì)初出現(xiàn)的煉鋅方法，包括焙燒、浸出、凈化、電積和制酸五個(gè)主要過(guò)程。,根據(jù)浸出溫度和酸度的不同，濕法煉鋅分為常規(guī)浸出和熱酸浸出兩種工藝。,全濕法煉鋅是在硫化鋅精礦直接加壓浸出的技術(shù)基礎(chǔ)

9、上形成的，省去了傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中的焙燒和制酸工序，鋅精礦中的硫以元素硫的形式富集在浸出渣中。,氧化礦濕法冶煉不需要焙燒。,1.5. 3 鋅的生產(chǎn)方法及其簡(jiǎn)介,1.5. 3 鋅的生產(chǎn)方法及其簡(jiǎn)介,1.6 我國(guó)鋅冶煉現(xiàn)狀,我國(guó)在唐朝以前就開(kāi)始煉鋅。我國(guó)鋅冶煉工藝，目前以濕法冶煉為主，火法其次。濕法煉鋅占67%，火法煉鋅占33%?；鸱ㄖ胸Q罐法占20%，ISP法約占10%，其余約占3%(包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐)。 我國(guó)開(kāi)發(fā)利用的鋅資源，以硫化礦為主，氧化礦數(shù)量有限。氧化鋅礦難于選礦富集，低品位氧化礦多通過(guò)回轉(zhuǎn)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鋅原料。,1.6 我國(guó)鋅

10、冶煉現(xiàn)狀,我國(guó)鋅企業(yè)的總體情況是企業(yè)規(guī)模小、數(shù)量多、分布廣。2005年我國(guó)鋅精礦產(chǎn)量254.78萬(wàn)噸，金屬鋅產(chǎn)量271.08萬(wàn)噸，分別較2000年增長(zhǎng)了43.11%和41.85%。,我國(guó)上規(guī)模礦山企業(yè)有433個(gè)，年產(chǎn)鋅精礦1萬(wàn)噸以上的有37家，占全國(guó)產(chǎn)量45%。,我國(guó)上規(guī)模冶煉企業(yè)466個(gè)，其中年產(chǎn)鋅10萬(wàn)噸以上6家，占全國(guó)產(chǎn)量40%。,我國(guó)鋅產(chǎn)量的60%以上集中在幾家大中型冶煉企業(yè)，原料95%以上是硫化礦。,1.6. 2 濕法煉鋅,株洲冶煉廠是我國(guó)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(jià)金屬。,馳宏鋅鍺股份有限公司、水口山鋅廠、葫蘆島有色金屬集團(tuán)濕法煉鋅分廠

11、、開(kāi)封冶煉廠等均采用常規(guī)浸出工藝煉鋅。浸出渣處理，除葫蘆島鋅廠采用該廠自行開(kāi)發(fā)的漩渦爐煙化揮發(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(jì)年產(chǎn)電鋅10萬(wàn)t，采用了熱酸連續(xù)浸出和黃鉀鐵礬除鐵新工藝，是我國(guó)采用新的黃鉀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。水口山鋅冶煉分廠原設(shè)計(jì)采用熱酸浸出、赤鐵礦法沉鐵，后改為常規(guī)浸出工藝。,1.6. 2 濕法煉鋅,馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖生產(chǎn)基地,1.6. 3 火法煉鋅,火法煉鋅產(chǎn)量在我國(guó)占33%。火法煉鋅有豎罐煉鋅、鼓風(fēng)爐煉鋅、電爐煉鋅及其他土法煉鋅。,葫蘆島有色金屬集團(tuán)采用豎罐煉鋅，先后建成了20萬(wàn)t/a豎罐煉鋅產(chǎn)能，13萬(wàn)t/a常規(guī)濕法煉鋅產(chǎn)能，總規(guī)模達(dá)33萬(wàn)t/a，成為我國(guó)最大的鋅冶煉廠?？芍苯由a(chǎn)99.99%以上高純鋅，鋅的總回收率可達(dá)9596%，硫利用率大于94%。,鼓風(fēng)爐煉鋅（又稱ISP法或帝國(guó)熔煉法)，最適宜于處理鉛鋅共生精礦。我國(guó)韶關(guān)冶煉廠建有3套裝置，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a， 199