热酸浸出湿法炼锌

.O特性：锌焙砂过程中的主要反应,生成物硫酸锌易溶于水,反应放热。B:铁酸锌<ZnO·Fe2O3>反应原理：ZnO·Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2<SO4>3+4H2O特性：铁酸锌通常在工业浸出条件下〔温度333K-334K,终点酸度H2SO4为1-5g/L,与于它的存在大量的锌与渣系结合,导致心得浸出率只有大约1%-3%,这说明相当数量与铁结合的锌仍保留在残渣中,并且大量的铁进入溶液,因此必须除铁,以保证锌的浸出率。C:硫化锌〔ZnS反应原理：ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S特性：硫化锌在浸出过程中仅能与热浓硫酸有一上反应,在反应槽中硫化锌基本不融入电解槽中,而在渣系中锌的含量较高,造成浪费。铁的氧化物〔FeO,Fe3O4,FeSO4FeO稀酸溶解原理FeO+H2SO4=FeSO4+H2OFe2O3稀硫酸反应原理：Fe2O3+H2SO4=Fe2<SO4>3+3H2OFe3O4不与酸反应,而有反应式可看出浸出过程中铁对锌的纯度影响较大,所以除铁是湿法炼锌中最重要的部分。〔3铜、铬、钴的氧化物反应机理：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CdO+H2SO4=CdSO4+H2O CoO+H2SO4=CoSO4+H2O特性：一般而言,焙烧中铜、铬、钴含量较低,主要是对铜的处理,一般而言铜的含量也由终点浸出PH所决定,一般PH越高则越容易除铜。铅钙化合物反应机理：CaO+H2SO4=CaSO4+H2OCaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2特性：铅钙化合物主要在浸出过程中消耗所用的硫酸,但这种消耗是不可避免的。二氧化硅 反应机理：ZnO·SiO2+H2SO4=2ZnSO4+SiO2+3H2O 特性：二氧化硅一般呈游离状态状态,通过与硫酸反应后以胶体形态存在于溶液之中,随着酸度及温度降低,硅酸凝结起来,并和并和渣系体一并沉淀,一般PH控制在5.2-5.4之间,渣系沉淀最完全,因此控制一定的PH有利于锌浸出。>锌精矿用废电解液直接加压酸浸并付产元素硫。该法于1959年在舍利特公司试验成功,近来发现某些表面活性物<如白雀树皮木质磺酸钙等>有阻止熔融的元素硫包裹未浸出的硫化物颗粒的作用。锌的提取率可达96一98%此法不产生铁酸盐,而巨溶液净化容易。由于精矿直接浸出,不必经过焙烧,也就没有二氧化硫2.4锌焙烧矿浸出的目的湿法炼锌浸出过程,是以稀硫酸溶液〔主要是锌电解过程产生的废电解液作溶剂,将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。其原料中除锌外,一般还含有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属等元素。在浸出过程中,除锌进入溶液外,金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液。这些杂质会对锌电积过程产生不良影响,因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去。在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质〔如铁、砷、锑等除去,以减轻溶液净化的负担。浸出过程的目的是将原料中的锌尽可能完全溶解进入溶液中,并在浸出终了阶段采取措施,除去部分铁、硅、砷、锑、锗等有害杂质,同时得到沉降速度快、过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。浸出使用的锌原料主要有硫化锌精矿〔如在氧压浸出时或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化锌粉与含锌烟尘以及氧化锌矿等。其中焙烧矿是湿法炼锌浸出过程的主要原料,它是由ZnO和其他金属氧化物、脉石等组成的细颗粒物料。焙烧矿的化学成分和物相组成对浸出过程所产生溶液的质量及金属回收率均有很大影响。2.5焙烧矿浸出的工艺流程浸出过程在整个湿法炼锌的生产过程中起着重要的作用。生产实践表明,湿法炼锌的各项技术经济指标,在很大程度上决定于浸出所选择的工艺流程和操作过程中所控制的技术条件。因此,对浸出工艺流程的选择非常重要。为了达到上述目的,大多数湿法采用连续多段浸出流程,即第一段为中性浸出,第二段为酸性或热酸浸出。通常将锌焙烧矿采用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法处理的工艺流程称为常规浸出流程,其典型工艺原则流程见图1。常规浸出流程是将锌焙烧矿与废电解液混合经湿法球磨之后,加入中性浸出槽中,控制浸出过程终点溶液的PH值为5．0～5．2。在此阶段,焙烧矿中的ZnO只有一部分溶解,甚至有的工厂中性浸出阶段锌的浸出率只有20%左右。此时有大量过剩的锌焙砂存在,以保证浸出过程迅速达到终点。这样,即使那些在酸性浸出过程中溶解了的杂质〔主要是Fe、AS、Sb也将发生中和沉淀反应,不至于进入溶液中。因此中性浸出的目的,除了使部分锌溶解外,另一个重要目的是保证锌与其他杂质很好地分离。由于在中性浸出过程中加入了大量过剩的焙砂矿,许多锌没有溶解而进入渣中,故中性浸出的浓缩底流还必须再进行酸性浸出。酸性浸出的目的是尽量保证焙砂中的锌更完全地溶解,同时也要避免大量杂质溶解。所以终点酸度一般控制在1～5g／L。虽然经过了上述两次浸出过程,所得的浸出渣含锌仍有20%左右。这是由于锌焙砂中有部分锌以铁酸锌〔ZnFe2O4的形态存在,且即使焙砂中残硫小于或等于1%,也还有少量的锌以ZnS形态存在。这些形态的锌在上述两次浸出条件下是不溶解的,与其他不溶解的杂质一道进入渣中。这种含锌高的浸出渣不能废弃,一般用火法冶金将锌还原挥发出来与其他组分分离,然后将收集到的粗ZnO粉进一步用湿法处理。由于常规浸出流程复杂,且生产率低,回收率低,生产成本高,。热酸浸出工艺流程是在常规浸出的基础上,用高温〔＞90℃高酸〔浸出终点残酸一般大于30g／L浸出代替了其中的酸性浸出,以湿法沉铁过程代替浸出渣的火法烟化处理。热酸湿法炼锌的浸出过程35浸出的高温高酸条件,可将常规浸出流程中未被溶解进入浸出渣中的铁酸锌和ZnS等溶解,从而提高了锌的浸出率,浸出渣量也大大减少,使焙烧矿中的铅和贵金属在渣中的富集程度得到了提高,有利于这些金属下一步的回收。2.6黄铁钒法除铁锌焙砂经中性浸出、热酸浸出后,99％以上的锌被浸出进入溶液,浸出渣含不溶锌在1％以下,且富集了银和铅,可作为回收银和铅的原料。为了从浸出液中分离铁和部分杂质,一般工厂以硫酸钠为沉铁剂,加入锌焙砂使溶液的pH维持在1．5左右,于368K下沉淀3～5h,溶液中的绝大部分铁便以黄铁矾沉淀析出,部分杂质以类质同像取代黄铁矾中的相应离子或被黄铁矾吸附而与铁同时沉淀。沉淀后的上清液含铁较低。一般在1g／L以下,可返回中性浸出。铁矾沉淀中混有未溶解的铁酸锌和少量氧化锌,需经酸洗回收这部分锌。酸洗条件是：温度363～368K,终酸大于45g／L,时间2～3h。酸洗过程中有少量杂质进入溶液。锌冶炼回收率可达97％。转化法其实质是将锌焙砂浸出中的高温高酸浸出和沉矾除铁作业合并一起完成,即铁酸锌溶解和黄铁矾沉淀同时进行,两者的反应分别为：3<ZnO·Fe2O3>+12H2SO4=3ZnSO4+3Fe2<SO4>3+12H2O3Fe2<SO4>3+xMe2SO4+<14-2x>H2O=2Mex<H3O><1-x>[Fe3<SO4>2<OH>6]+<5+x>H2SO4式中Mex<H3O><1-x>[Fe3<SO4>2<OH>6]为混合型黄铁矾,在同一过程中,加入沉铁剂,在363～368K温度下,控制酸度在45g／L左右,反应5～8h,铁由一种固体化合物——铁酸锌转化为另一种固体化合物——混合型黄铁矾,转化率在99％以上。锌冶炼回收率可达96％～97％。转化法具有工艺简单、流程短、浓密和过滤只需一套设备、投资省的特点,但由于浸出渣和铁矾渣在同一作业排出,只适合处理含铅、银低的锌焙砂。2.7硫酸锌溶液的净化2.7.1锌粉置换法硫酸锌净化过程是根据硫酸锌浸出液中不同的杂质及其含量,将其中大多杂志除去的过程,采用锌粉置换初步将其中金属杂质除去。工厂根据锌焙砂中性浸出上清液的特点,选择采用加锌粉置换的逆锑净化置换的氧化还原反应来处理,置换的热力学过程可用金属活泼性的大或电子得失的难易等来定性描述,中性浸出上清液锌粉置换反应为:MeSO4+Zn=ZnSO4+Me一段净化过程为锌粉置换除铜和镉,操作温度在40℃—50℃,机械搅拌,反应原理为:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu；Zn+CdSO4=ZnSO4+Cd除铜镉后的一段净化液含有砷、锑、钴等,需要进一步处理除杂,即将溶液温度升至80℃-90℃,加锑盐<锌粉活化剂Sb2O3>,机械搅拌,反应原理为:As+3H++3e=AsH3�Sb+3H++3e=SbH3�Zn+Co2+=Zn2++Co2.7.2β一萘酚除钴工艺β一萘酚与NaNO2在弱酸性溶液中生成a-亚硝基B一萘酚,溶液pH在3．0左右时,a一亚硝基β-萘酚同Co反应生成蓬松的红褐色内络盐沉淀。正常情况下溶液中无Co3+",但在氧化剂作用下,C02+氧化成C03+,在本反应中,NO2-具有一定的氧化性,NO2-会把C02+氧化成C03。溶液中的NO2-很不稳定,最终生成NO和H20,α一亚硝基口β一萘酚也很不稳定,所以生产中只能边使用边制备,反应前,β一萘酚同NaNO2按一定比例在NaOH溶液中混合溶解避光待用,在碱性溶液中配制的原因一是B-萘酚溶于碱而难溶于水,二是NaNO2在碱性溶液中稳定。但是β一萘酚与NaNO2在弱酸性溶液中生成α一亚硝基β一萘酚,其化学反应式为：NaN02+H+=Na++HN02C10H7ONa+H+=C10H80+Na+C10H80+HN02=C10H60NOH+H20在硫酸锌溶液中钴以C02+存在,只有C03+才能与α一亚硝基β一萘酚发生沉淀,即：4C02++C10H60NOH+4H+=4C03++C10H6NH2OH+H20C03++3C10H60NOH=Co<C10H60NO>↓+3H+总的反应方程式即：13C10H80+13NaN02+4C02++5H+=4Co<C10H60NO>+C10H6NH2OH+13Na+14H202.8硫酸锌电解沉积2.8.1主要设备及反应〔1电解槽：采用聚氯乙烯具有绝缘性好,防腐性强,减少阴极铅含量作用。〔2阳极：阳极板材料一般为含银0.5%一1%的铅银合金,也有用铅银钙合金的。阳极由阳极板和铜导电棒组成。〔3阴极：阴极板为纯铝板。阴极由阴极板、导电棒、导电片、提环和绝缘边<橡胶条或聚乙烯塑料条>组成。2.7.2电极反应阳极反应：<1>覆盖层Pb溶解：Pb-2e=Pb2+ Pb+SO42--2e=PbSO4<2>Pb4+反应：PbSO4+2H20-2e=PbO2+4H+〔3水电解反应：2H2O-2e=O2+4H+阴极反应：Zn2++2e=Zn 2H++2e=H2过程：在电解过程中随着溶液中锌不断地在阴极上电解沉积,电解液中含锌量逐渐减少,而硫酸却相应增加。为使电解槽内电解液中锌和硫酸的浓度稳定地保持在规定范围,并维持稳定的电解液液面,须连续向电解槽加入新液,从另一端排出含锌50一609/L、硫酸120一2609/L的废液。部分废液冷却后返回电解配液,以使电解槽内的电解液达到必要的循环速度。每隔一定周期<24~48h>取出沉积锌的阴极,经洗净后剥离锌。阴极锌经干燥后,送熔铸成产品锌锭。阴极铝板经刷洗处理,再装入电解槽中继续使用少月。电积负面问题:由于阴阳极反应产生氢气与氧气,进而会带出一定量的电解液,造成空气污染,并且对人及周围环境造成影响。防护措施：加入动物胶或硅酸胶作用有〔1改善阴极质量,使析出阴极锌表面平整、光滑。〔2可提高氢的过电