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鋅焙砂

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鋅焙砂百科

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鋅焙砂在稀酸中的溶解

2019-02-21 15:27:24

氧化物的酸、堿浸出許多遵守縮短中心模型,一個典型的實例是鋅焙砂在稀酸中的溶解。它依據每種參加溶解進程的化學物質的離子擴散系數及離子搬遷率,使用方程式(1)和式(2)進行核算。核算假定溶解速率由傳質操控,因此所用的核算進程只能用于不觸及化學反響的狀況。 ?? (1) ?? (2) 求解方程(1)和式(2)需求幾個邊界條件,它們規則了模型中各參數的值,并將各物質的通量經過浸出反響的計量聯系相關起來。 關于硫酸浸出體系,核算所用的數據包含H+,HSO4-,SO42-及Zn2+的離子擴散系數和離子搬遷率,下列平衡的平衡常數與活度系數稀酸浸出氧化鋅的數學模型核算中所用的傳質數據列于下表。物質等效離子電導 Λi0∕(Ω-1·cm2·equ-1)離子擴散系數 D∕(cm2·s-1)離子搬遷率 u∕(cm2·V-1·s-1)H+348.99.3×10-53.6×10-3Zn2+53.87.2×10-65.6×10-4SO42-79.01.0×10-5-8.2×10-4HSO4-100.002.7×10-5-1.6×10-3 幾個邊界條件為 在固液界面即r=rt時,??? ??????????????Ci=Cis????????? (3) 因為浸出進程最慢的過程是經過邊界層的傳質,能夠假定在界面上到達化學平衡,然后得到下列邊界條件 ??? (4) ??? (5) ??? (6) 式中, 、 、 別離表明反響(a)、(b)(c)的平衡常數;Qa、Qb、Qc別離為用濃度表明時反響(a)、(b)、(c)的平衡常數;γi是物質i的活度系數。 在溶液體相即r=∞,?? ?????????????E=0??? (7) Ci=Cib?? (8) 體相濃度用質量平衡和體相的化學平衡求算 ?? (9) ?? (10) ?? (11) ?? (12) ?? (13) 式中,[H2SO4]與[ZnSO4]是t時刻硫酸和硫酸鋅的凈濃度。 計量聯系??? ????????(14) 硫酸根通量 ???????????????????????(15) 數學模型由對每種物質組成的寫出的方程式(2),方程式(1)和上面導出的邊界條件組成。一旦知道了各物質的通量,就可核算ZnO的溶解速率。 假如半徑rt的球形粒子含有Nmol的ZnO,則 ?? (16) 式中,Mw為ZnO的分子量。 因為穩態下邊界層內沒有物質堆集,一切溶解的鋅都必須傳遞到溶液體相中去。因此,反響速率能夠與鋅和酸經過邊界層傳質的速率相關如下 ?? (17) 式中JZn-流離表面的鋅的凈通量; ??? JH-流向表面的酸的凈通量。 由式(16)和式(17)得出 ?? (18) 方程式(18)用有窮區間法數值積分得到rt對時刻的函數。關于單尺度粒子,rt與反響分數α的聯系為 ?? (19) 即為式(20)的縮短粒子模型,r0為固體粒子的初始半徑。 ?? (20) 粒子尺度散布的景象可作相似處理,m個初始半徑r0k的單尺度分數每個組成總質量的分數wk。浸出的程度分粒級核算 ?? (21) 總的浸出率由下式斷定 ?? (22) 為了查驗模型及核算的正確性,需求研討硫化鋅精礦的焙砂在硫酸、高氯酸、硝酸和等4種酸中溶解的速率。選定的拌和條件使一切的固體粒子都懸浮且溶解速率與拌和速率無關。在高氯酸及硝酸溶液中試驗曲線與模型核算得到的猜測曲線符合杰出,而在硫酸溶液中在浸出率80%曾經符合尚可,這以后的溶解曲線符合不抱負的原因是因為固體粒子的溶解并非如假定的那樣均勻并始終保持球形,實際上發現部分浸出的焙砂粒子有大而深的孔。簡化的模型沒有考慮鋅的氯合物的構成合氯離子的吸附,因此不能用來猜測浸出焙砂的溶解速率。而用新近樹立的未考慮電搬遷對傳質的奉獻的模型即便關于0.1mol∕L高氯酸浸出的動力學也嚴峻違背,反映了電搬遷在傳質中不行忽視的效果。

濕法煉鋅

2019-01-08 09:52:37

用酸性溶液從氧化鋅焙砂或其他物料中浸出鋅,再用電解沉積技術從鋅浸出液中制取金屬鋅的方法。該法于1916年開始工業應用,至1998年,全世界產鋅802萬噸中的70%以上是由濕法煉鋅工藝所生產,發展很快。中國年產鋅萬噸以上的濕法煉鋅廠有15家,生產能力約為火法煉鋅的2倍多,濕法煉鋅產量超過100萬噸。該工藝包括硫化鋅精礦焙燒、鋅焙砂浸出、浸出液凈化除雜質和鋅電解沉積四個主要工序。工藝流程見圖1。??? 1.鋅精礦焙燒??? 用空氣或富氧,在高溫下使鋅精礦中ZnS氧化成ZnO和ZnSO4,同時除去As、Sb、Cd等雜質的一種作業。焙燒產物焙砂,送去浸出鋅,煙氣或者制硫酸或者生產液態S02-濕法煉鋅的精礦焙燒與火法焙燒不同,濕法煉鋅焙砂中要求保留1%-2%的硫以SO42-形態存在,以補充鋅焙砂浸出時不足的硫酸。而火法煉鋅精礦焙燒希望全部ZnS都氧化為ZnO,以提高冶煉回收率。??? 現代鋅精礦焙燒均采用沸騰焙燒爐。焙燒操作條件是:床層溫度900-1000℃,線速度0.5-0.6 m/s,床能力5-6.5 t/(m2·d),煙塵率50%-60%。??? 主要技術經濟指標:脫硫率91%-95%,煙氣SO2濃度>6.5%,不溶硫<1%。[next]??? 2.鋅焙砂浸出與浸出液凈化??? 焙砂浸出鋅由中性浸出和酸性浸出兩段組成。一段中性浸出采用廢電解液,二段用硫酸作浸出液,酸度30-60 g/L H2SO4,浸出溫度65-70℃。浸出液含Zn>120 g/L。影響浸出的因素有浸出溫度、攪拌速度、酸濃度、鋅焙砂顆粒大小等。ZnO浸出反應為:??????????????????????????? ZnO+H2SO4====ZnSO4+H2O??? 為了提高鋅焙砂中鋅浸出率,采用空氣攪拌,以強化浸出過程。使難溶的ZnO.Fe2O3、ZnO.Al2O3及ZnS得以溶解。??? 工業生產多將若干個攪拌浸出槽連接起來形成浸出設備組合系列,鋅焙砂用廢電解液漿化成礦漿后在此進行逆流連續浸出。中性浸出段產出的礦漿經濃密分離,上清液送去凈化除雜質,合格凈化液送電解生產電鋅,底流再經酸性浸出段浸出,上清液返回漿化槽,底流過濾,濾餅為棄渣,送渣場。??? 浸出工序主要指標為:鋅焙砂含Zn 47%-57%(可溶Zn>90%),鋅浸出率>85%,浸出渣含Zn 18%-20%,浸出渣產率53%。??? 所得浸出液含鋅130-150 g/L,其他雜質為(g/L):Cu 0.2-0.4, Cd 0.5-0.7, Co0.01-0.04,Ni 0.002-0.007,As 0.0002-0.0004,Sb 0.0003-0.0004。這些雜質對鋅電積十分有害,電積前必須將其除到允許的濃度。??? 傳統的浸出液凈化過程包括兩個工序:先加鋅粉置換除銅、鎘;再加黃藥除鈷。前者是利用銅與鎘的氧化還原標準電位分別為+0.344和-0.40,均較鋅-0.762為正的原理,將Cu2+、Cd2+還原成Cu和Cd沉淀除去;后者則是向溶液中加入CuSO4,使Co2+氧化成Co3+,而后加入磺酸鹽(2C4H9OCSSK)使和Co3+成鈷鹽(C4H9OCSS)3Co沉淀除去。??? 沈陽冶煉廠采用白砷(As2O3)代替黃藥除Co,一次凈化時浸出液中加入As2O3、鋅粉、硫酸銅,同時除去As、Sb、Ni、Cu、Ge,二次凈化時浸出液中加KMnO4除Fe,加鋅粉除殘Cd。經過兩次凈化,可基本除凈有害雜質,電解電流效率可提高到90%。??? 白砷凈化溶液的條件與指標:一次凈化,溫度60-70℃,白砷、鋅粉和硫酸銅的用量分別為0.15 kg/m3、0.5 kg/m3和0.2 kg/m3,終液含Co降到0.002 g/L;二次凈化,50-60℃,用空攪拌除鐵,凈化后溶液含鐵??? 鋅電積的主要設備是電解槽,多為鋼筋混凝土制成的內襯聚氯乙烯或玻璃鋼防腐材料槽,電解槽尺寸為2250mm×850mm×1450mm。鋁板陰極,大小為1m×0.7m×4mm,上邊焊接銅導電棒,側邊夾絕緣條。陽極用含銀1%的鉛基合金制成,尺寸稍小于陰極。??? 鋅電沉積的主要技術經濟指標為:電解溫度40℃,同極中心距60mm,電流密度450A/m2,槽電壓3.2-3.4V,電流效率89%,直流電耗3100kWh/t Zn,電解回收率99.3%。??? 熔鑄析出鋅片的冶金爐有低頻感應爐和反射爐。前者常用的規格有1250 kW,40t容量爐型,工作溫度450-500℃,電耗120 kWh/t。后者常見爐床面積7.4m2,容量5 t/爐,以煤或油為燃料。產品鋅錠重20-25kg,質量為1#鋅國家標準(%):Zn>99.99,Pb<0.005,Fe<0.003,Cu<0.001,雜質總量<0.01。

浸出及浸出率

2019-01-04 15:47:49

浸出,是濕法冶金中的一個過程。所謂浸出,就是將固體物料(例如礦石、精礦、熔砂或其他半成品)加入液體溶劑內,讓固體物料中的一種或幾種有價金屬溶解于液體溶劑中,以便下一步從溶液中提取出有價金屬。 例如濕法煉鋅中的浸出過程,就是采用稀硫酸溶液或來自電解車間的廢電解液作溶劑,對鋅焙砂進行浸出,使焙砂中的鋅溶解于硫酸溶液中,浸出過程一般是在常溫常壓下進行的,但為了使浸出過程得到強化,也常常使用高溫高壓浸出。 浸出的目的,在于使所有要提取的金屬盡量溶解于溶劑中,而雜質則溶解得越少越好,不管選擇什么樣的溶劑,所要提取的金屬總是難得100%都溶解。 同樣,所含雜質也總要溶解一些,為了表示某一物質被浸出的程度,常用浸出率來表示。 浸出率,就是該物質被浸出的百分率。例如,鋅焙砂浸出時,如果被浸出鋅占焙砂中的鋅的80%,則鋅的浸出率為80%。

針鐵礦法在濕法冶金中的應用

2019-01-07 17:38:37

利用沉淀針鐵礦除鐵的技術是由比利時老山公司巴倫廠(Vieille Montagne)首先開發和工業化的,稱為VM法。成功地沉淀針鐵礦的關鍵在于維持溶液中Fe3+的低濃度,例如<1kg∕m3,否則在沉淀針鐵礦的pH范圍(2~3.5)內將得到膠狀的Fe(OH)3或堿式硫酸鐵???????? Fe4SO4(OH)10。VM法解決此問題采用的是還原-沉淀法,流程如圖1所示,從熱酸浸出得到的含100kg∕m3Zn,25~30kg∕m3Fe3+及50~60kg∕m3H2SO4的硫酸鋅溶被先經過還原作業,即在沉淀針鐵礦前在一個單獨的作業中先用鋅精礦(ZnS)將溶液中的Fe3+都還原成Fe2+,還原后未反應的ZnS與反應生成的元素硫一同分離出來送回焙燒爐。還原后液再用焙砂ZnO預中和至3~5kg∕m3H2SO4,得到的鐵渣返回熱酸浸出作業,溶液則送入沉淀反應器。向沉淀器通空氣將Fe2+氧化成Fe3+而使之水解沉淀出針鐵礦晶體。圖1? VM針鐵礦法 沉淀針鐵礦時需不斷在加入焙砂以中和水解反應產生的酸,將pH值控制在適當的范圍內,如pH=2~3.5。VM法需要特別注意控制Fe2+的氧化速度,使得溶液中Fe3+的濃度在水解沉淀針鐵礦的過程中始終保持在1kg∕m3以內。與黃鐵礬法不同的是,針鐵礦沉淀時無需提供一價陽離子,而得到的針鐵礦渣也不能進行酸洗回收其中由焙砂中和帶入的未溶解的鋅。為防止這部分鋅的損失,一個對策是使用低鐵的閃鋅礦焙砂作中和劑。 澳大利亞電解鋅公司開發的EZ法直接將含Fe3+的待水解液緩緩加入水解沉淀器中,控制水解液Fe3+濃度不超過1kg∕m3從而控制水解,因而EZ法亦稱部分分解法。在70~90℃下連續水解沉淀針鐵礦,同時不斷加入鋅焙砂中和因水解產生的酸,維持溶液pH值在2.8以適于水解。 兩種針鐵礦法相比,沉淀同樣數量的鐵,VM法水解產生的酸此EZ法少,因而為中和水解的酸需要消耗的鋅焙砂也少,隨鋅焙砂損失的鋅電少,除鐵的效果也好于EZ法。但VM法涉及先還原后氧化兩道工序,比較繁瑣。此外,VM法用空氣氧化Fe2+的速度較慢,而用別的氧化劑則成本高。 與黃鐵礬法相比,針鐵礦法不需要硫酸根和堿金屬,可應用于任何酸浸體系,包括氯化物體系和硝酸鹽體系,除鐵的效果也更好(從30kg∕m3到小于1kg·kg∕m3),但針鐵礦對酸的穩定性較差,沉淀中未溶解的鐵酸鋅不能如黃鐵礬法那樣用酸洗來回收。

霧化熱解法制備活性氧化鋅

2019-02-11 14:05:30

超細氧化鋅是一種近年來開展的新式高功用無機產品,它具有了其本體塊狀物料所無法比擬的優異功能?,F在氧化鋅的制備辦法首要有:直接沉淀法、均相沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱法、醇鹽水解法、溶劑蒸騰法等。 ??? 霧化熱解進程作為一種新式的超細粒子制備技能,遭到材料、化學工程、氣溶膠、超導等范疇研究人員的廣泛重視。本文以鋅焙砂為質料,用NH3-NH4·HCO3-H2O系統作為浸出劑,經浸出-霧化熱解-鍛燒制取活性氧化鋅。 ??? 一、實驗 ??? (一)實驗原理 ??? 鋅焙砂的首要成分為ZnO,并伴有少數的ZnSO4、ZnO·SiO2、ZnO·Fe2O3及ZnS,在性系統中浸出時,鋅焙砂中Cu、Ni、Cd、Co等雜質元素也生成合作物進入溶液,ZnO·SiO2、ZnO·Fe2O3及ZnS等不溶解,殘留在渣中。 ??? 在凈化進程中,因系統呈弱堿性,Cu、Ni、Cd、Co等雜質均易被鋅粉置換除掉,凈化后液選用并流式離心霧化枯燥器霧化枯燥,溶液通過高速旋轉的離心盤霧化成微米級液滴,當即與熱風觸摸,在枯燥器中呈螺線型運動,而且隨同枯炎熱分化進程。霧化后的每一個球形液滴能夠作為一個反響器,其閱歷三個階段,首要因為NH3蒸騰溫度低,在高溫下NH3敏捷蒸騰,導致溶液中[Zn(NH3)m]2+合作物失去平衡,分出堿式碳酸鋅前軀體,此階段相當于蒸進程;第二階段為水的蒸騰,粒子表面的水蒸氣分壓遠大于空氣中的水蒸氣分壓,枯燥進程持續進行,分壓差為枯燥進程的推動力;第三階段為降速階段,粒子表面的水蒸氣分壓等于空氣中的水蒸氣分壓,兩者之間的分壓差等于零,不再進行枯燥,可是此刻物料分化敏捷,而得到高活性氧化鋅。 ??? 因堿式碳酸鋅分化不徹底,將前軀體在馬弗爐中鍛燒,鍛燒溫度300~600℃,鍛燒時刻30~60min,而得到高活性氧化鋅。 ??? (二)試劑及試料 ??? (25%~28%)、碳酸氫銨,分析純;實驗質料取自江西某煉鋅廠的鋅焙砂,其化學成分(%):Zn 53.17、S 2.58、Cu 1.03、Pb 1.48、Cd 0.09、Fe13.06、As 0.24、Sb 0.08。 ??? (三)實驗裝置 ??? 浸出實驗在1 L圓底三口燒瓶中進行,選用恒溫磁力拌和器堅持穩定的反響溫度,操控溫度差錯士1℃,拌和速度為450 r/mine ??? (四)實驗及分析辦法 ??? 每次取40 g氧化鋅焙砂,按必定的液固比參加配好的及碳酸氫銨混合液,通過必定時刻的浸出后過濾,用EDTA滴定法分析濾液中Zn的濃度,核算Zn的浸出率。鋅粉置換除雜反響所用鋅粉粒度為145~175μm,在快速拌和下緩慢參加。凈化液通過濾后在離心噴霧枯燥器中霧化、枯燥、分化得到中間產品,最終在馬弗爐中煅燒得到活性氧化鋅。以SEM、XRD等分析手法分析產品的粉體結構、描摹特征。 ??? 二、成果與評論 ??? (一)浸出 ??? 1、 NH3/NH4+對Zn浸出率的影響 ??? 在總濃度8mol/L,液固比8∶1,溫度35℃、時刻lh的條件下,調查NH3/NH4+對Zn浸出進程的影響,成果見圖1。從圖1可知,NH3/NH4+對Zn浸出率的影響顯著,當NH3/NH4+從1∶1添加到2.5∶1時,Zn浸出率顯著進步,通過預訂的浸出時刻,Zn浸出率由75.96%添加到82.56%,當銨比持續增大,Zn浸出率緩慢下降。其原因首要是因為NH3/NH4+的改變,引起浸出液pH的改變,依據Zn浸出電位-pH圖,pH的巨細直接影響ZnO的浸出進程,在NH3/NH4+=2.5∶1時,浸出液pH=12。因而斷定浸出液NH3/NH4+=2.5∶1。圖1? 銨比對Zn浸出率的影響 ??? 2、液固比對Zn浸出率的影響 ??? 在總濃度8 mol/L、NH3/NH4+=2.5∶1、溫度35℃,時刻1h的條件下,調查液固比對Zn浸出進程的影響,成果如圖2所示。從圖2可看出,液固比對Zn浸出率的影響非常顯著,當液固比低于8∶1時,跟著液固比的添加,Zn浸出率顯著添加;可是當液固比大于8∶1后,Zn浸出率改變不大。因而斷定液固比為8∶1。圖2? 液固比對Zn浸出率的影響 ??? 3、總濃度對Zn浸出率的影響 ??? 在液固比=8∶1、NH3/NH4+=2.5∶1、溫度35℃、時刻1h的條件下,調查總濃度對Zn浸出進程的影響,成果如圖3所示。從圖3可看出,總濃度對Zn浸出率的影響顯著,當總濃度小于8 mol/L時,跟著總濃度的添加,Zn浸出率顯著進步;可是總濃度大于8mol/L后,Zn浸出率改變不大。因而斷定總濃度為8mol/L。圖3? 總濃度對Zn浸出率的影響 ??? 4、浸出時刻對Zn浸出率的影響 ??? 在總濃度8mol/L、NH3/NH4+=2.5∶1、液固比=8∶1、溫度為35℃的條件下,調查浸出時刻對Zn浸出進程的影響,成果如圖4所示。從圖4可看出,浸出時刻對Zn浸出率的影響顯著。在NH3-NH4·HCO3-H2O系統中,Zn浸出反響敏捷,在浸出時刻為10min時,Zn浸出率就到達72.28%,而且跟著時刻連續,浸出率快速進步,浸出40min時,Zn浸出率到達82%。當浸出時刻到60min,Zn浸出率到達82.34%,可浸Zn根本浸出徹底。 ??? 5、浸出歸納條件實驗 ??? 依據以上實驗成果,斷定最佳浸出的歸納條件為:總濃度8 mol/L、NH3/NH4+=2.5∶1、液固比=8∶1,時刻1h。浸出液鋅含量為54.34g/L,浸出率為82.56%,首要雜質元素含量(mg/L):Cu250、Pb 25.1、Co 0.52、Cd 31.6、Fe 3.3、As 0.43、Sb 0.15。按可溶性的氧化鋅、硫酸鋅核算,可溶鋅浸出率大于97%。形成浸出率低的原因是焙砂中鐵酸鋅、硅酸鋅含量較高。浸出液進行二次浸出,鋅含量可到達97.62 g/L。圖4? 浸出時刻對Zn浸出率的影響 ??? (二)凈化 ??? 由上述成果可知浸出液中Cu、Ni、Cd、Co等雜質元素含量較高,本實驗選用鋅粉置換法除掉這些雜質,凈化實驗在高拌和強度下進行,選用的鋅粉粒度為145~175μm,溫度操控在50℃左右,反響時刻1h。在此條件下,溶液中Cu、Cd、Co、Fe等雜質均可被置換除掉,凈化后液雜質元素含量(mg/L):Cu 0.32、Pb 0.79、Co 0.02、Cd 0.68、Fe 1.3、As0.06、Sb 0.0。Cu凈化率到達99.87%,一起Co凈化率為96.15%,凈化后液中Fe含量為1.3 mg/L, 到達凈化要求。 ??? (三)霧化分化 ?? ?霧化分化在并流式離心噴霧枯燥器中進行,溶液通過蠕動泵泵入霧化器中,經高速離心效果,將機械能轉化成細微霧滴的表面能,而且在極短的時刻內完結蒸騰、水蒸騰、堿式碳酸鋅的分出及分化進程。溶液的黏度及表面張力對霧化起阻止效果,其首要由物料的性質及組成操控。 ??? 霧化熱解進程在人口溫度為340℃,出口溫度180℃以上,霧化轉速為400n/s,進料速度為60mL/min;料液濃度為100g/L的條件下進行,產品進行SEM分析,成果如圖5所示。從圖5可看出,大部分為長度不大于2μm的針狀物,其為前期跟著氣蒸騰而分出的堿式碳酸鋅,通過水分蒸騰枯燥分化而得的氧化鋅。還有少部分為未徹底分化的前軀體,為表面潤滑的實心球體。這是因為物料在枯燥器內與執風并行活動,目在枯燥器內只逗留20~30s,熱風溫度跟著水分的蒸騰直線下降,在出口溫度僅能到達180℃左右,低于堿式碳酸鋅的分化溫度,所以有部分不能分化。圖5? 霧化分化粉體的SEM圖 ??? (四)煅燒 ??? 鍛燒在馬弗爐中進行,溫度設定為400℃,時刻1h。鍛燒后的粉末XRD譜圖與ZnO的XRD標準卡片(JCPDS)對照分析標明,煅燒后制備的氧化鋅微粒與JCPDS標準卡片相符,這闡明得到了六方晶系結構的氧化鋅粉體,衍射峰都很尖利,而且幾乎沒有雜質衍射峰,闡明結晶程度和純度都較高。 ??? 鍛燒后描摹及粒度經電鏡分析,其成果如圖6~7。如圖6所示,其間大部分針狀物的描摹、粒度都沒有發作顯著的改變,少部分發作聚會現象。從圖7能夠看出,前軀體中的球形堿式碳酸鋅則生成蜂窩狀,增大了其比表面積。圖6? 400℃煅燒后針狀ZnO粉體的SEM圖圖7 ??400℃煅燒后蜂窩狀ZnO粉體的SEM ??? 三、定論 ??? (一)在總濃度8 mol/L,液固比=8∶1、NH3與NH4+的比為2.5∶1,溫度35℃、時刻1h的條件下,一段浸出液鋅含量為54.34 g/L,浸出率為82.56%,兩段浸出液進鋅含量可到達97.62 g/L,平均可浸鋅浸出率到達97%以上; ??? (二)在性條件下,Fe根本不會浸出,浸出液鐵離子濃度僅為3.3 mg/L,凈化液中Co的凈化率到達96.15%; ??? (三)在進口溫度為340℃,出口溫度為 180℃,霧化轉速400n/s,進料速度為60mL/min,料液濃度為100g/L的條件下進行為行霧化熱解,能夠得到長度不大于2μm的針狀活性氧化鋅??墒且驗闇囟炔恍?,有部分前軀體沒有分化徹底,有必要進行煅燒處理; ??? (四)前驅體在馬弗爐中400℃煅燒1h后,為蜂窩狀氧化鋅。

濕法煉鋅黃鐵礬法

2019-01-07 17:38:37

黃鐵礬法作為有效的除鐵方法在濕法煉鋅廠的實踐最具代表性。黃鐵礬法的開發成功是在20世紀60年代中期,當時澳大利亞的電鋅公司、挪威鋅公司和西班牙阿斯圖里亞那公司各自獨立地開發了這項技術并幾乎同時申請了專利。此后黃鐵礬法迅速得到廣泛應用,成為電解鋅生產中主要的除鐵技術,目前世界上至少有16家大型電解鋅廠采用了此技術?,F在用以除鐵的黃鐵礬法是將溶液pH值調到1.5且維持這一pH值,并在95℃左右加入一價陽離子從酸性硫酸鹽溶液中沉淀黃鐵礬。工業中最常用的一價陽離子是NH4+和Na+。黃鐵礬沉淀后,溶液中鐵的濃度一般降到1~5kg∕m3。 濕法煉鋅中黃鐵礬法典型的操作分3個基本步驟:中性浸出、熱酸浸出和黃鐵礬沉淀。在中性浸出階段,酸性電解貧液被鋅焙砂ZnO中和,得到含鐵酸鋅的渣和供電解沉積鋅的中性硫酸鋅溶液。鐵酸鋅渣在熱酸浸出段用補克了硫酸的電解貧液造成的熱酸中溶解,得到的含Zn和Fe的浸出液再在黃鐵礬沉淀段處理,先用鋅焙砂調整酸度,再加入硫酸銨或硫酸鈉沉淀堿金屬黃鐵礬。沉鐵后液返回中性浸出,黃鐵礬渣則棄去。需要指出,沉淀黃鐵礬時用作中和劑的鋅焙砂中所含的鐵酸鋅將不溶解而進入鐵礬渣中,因此新生成的黃鐵礬渣不宜直接棄去,以免損失焙砂中和劑中未溶的鐵酸鋅。鑒于黃鐵礬一旦生成則對酸相當穩定,實踐上黃鐵礬渣棄去前可在類似熱酸浸出的條件下進行酸洗,溶解回收渣中殘存的鐵酸鋅,而黃鐵礬本身不致溶解。 黃鐵礬法的3個基本步驟的具體操作條件及順序在不同廠家不盡相同,但目的是相同的;最大限度地回收鋅而不考慮少量的伴生元素如Pb和Ag。例如,鐵酸鋅的熱酸浸出和黃鐵礬的沉淀可以合而為一,即所謂轉化法,其總反應如下: ?? (1) 該合并步驟的溶液然后可用新鮮焙砂中和,產出溶液供電解和渣返回循環。若精礦中含有較大量的Pb和Ag,則采用另外的流程,得到含Pb∕Ag的渣、黃鐵礬沉淀和中性Zn電解液。這類流程中包含有一個預中和作業。在通常的黃鐵礬流程中是用焙砂降低熱酸浸出液的酸度,從而迅速而有效地沉淀黃鐵礬。焙砂中存在的Zn2+,Cd2+,Cu2+,Pb2+和Ag進入黃鐵礬而損失。在熱酸浸出和黃鐵礬沉淀作業之間引入一個預中和作業可以降低黃鐵礬中的金屬損失。在預中和作業中,溶液中的酸一部分被焙砂中和,所得的渣返回熱酸浸出段溶解其中的Zn和Fe,而Pb和Ag留在鉛-銀渣中。部分中和過的溶液隨后加入所需要的中和劑進行黃鐵礬沉淀。 圖1為集成的黃鐵礬法流程示意圖。它的設計中結合了各種黃鐵礬法方案中的大多數改進環節。圖1? 集成黃鐵礬法 除應用于濕法煉鋅工業中外,黃鐵礬法還在銅、鎳、鈷等金屬提取中用作除鐵工藝,尤其是在硫酸鹽體系中。例如,在處理鈷-銅精礦的阡比什(Chambishi)焙燒-浸出-電積法中,銅電積前的除鐵就是采用黃鉀鐵礬沉鐵。由于硫酸化焙燒本身提供了K+離子,沉淀黃鉀鐵礬時無需外加高成本的硫酸鉀。 黃鐵礬法的優點是沉淀容易過濾,Zn,Cd和Cu在沉淀中的損失最少,可以同時控制硫酸根和堿金屬離子,容易與各種濕法冶金流程結合。但它也有其自身的缺陷,例如:1)所用試劑成本較高;2)渣的體積較大,為1.4kg∕(m3·t),堆存占地較大;3)需要充分洗滌以除去吸附的有害環境或可供利用的金屬;4)需要在控制條件下存放以免分解放出有害組分污染環境。通過熱分解或水熱分解將黃鐵礬轉化為赤鐵礦供生產鐵并將硫酸鈉/硫酸銨循環至黃鐵礬沉淀作業,可望克服這些缺點。

氨法超細活性氧化鋅研究

2019-02-18 15:19:33

據全國鋅鹽協作組查詢,國外氧化鋅工業開展較為老練,近幾年處于相對安穩的狀況,1999年美國、日本、西歐的氧化鋅消費量共582.3萬噸,實踐產值共466.5萬噸。與國外構成顯著對照的是,近幾年我國汽車工業的快速開展,加上我國涂料工業的快速開展,使我國氧化鋅的需求在逐年上升。估計到2005年,我國氧化鋅仍將以6~8﹪的速度開展。據全國鋅鹽協作組2000年職業查詢,現在我國氧化鋅出產廠商為96家,2000年氧化鋅實踐產值30.63萬噸。 國內外氧化鋅出產工藝還是以直接法和直接法為主,少數以濕法工藝出產。而濕法工藝出產氧化鋅中大部分是硫酸法工藝的產品,其很多副產品難以收回,環保問題不易處理;直接法氧化鋅工藝以含氧化鋅的質料經氧化復原直接產出氧化鋅產品。該法受質料約束,質量不高,價格較低;直接法氧化鋅出產工藝以冶煉提純的金屬鋅為質料,經熔化、汽化、氧化出產出氧化鋅。該法出產成本較高。法濕法工藝是現在國內氧化鋅出產工藝的開展方向。且其產品簡單完成多種類、多規格??蓮V泛用于橡膠、涂料、陶瓷、磁性材料等范疇。 南京鉛鋅銀礦業公司經過以廣西冶金研討所協作研討,以成功開發了法超細氧化鋅新工藝及其產品?!斗ǔ氀趸\新工藝及其產品》在2001年經過江蘇省科技廳安排專家判定,并被南京市經委認定為高新技術產品。國內近年稀有家單位都在研討類似工藝,咱們現在的水平在同行中處于先進水平。 法超細氧化鋅新工藝,克服了硫酸法工藝環保問題難以處理的缺陷,它以氧化鋅焙砂為質料,經脫硫、洗刷、浸出,除銅、鉛、鐵、錳;深度靜化、水解、蒸、枯燥、煅燒,制得超細活性氧化鋅產品。 與現有的各種氧化鋅出產工藝比較,法超細氧化鋅新工藝的優勢: 1、出產成本低。直接法氧化鋅與直接法氧化鋅因為所用質料不同。所以出產成本也不一樣。前者出產成本顯著低于后者。直接法中法和酸法出產成本附近,法在質猜中能夠調配運用低度氧化鋅、鋅灰、菱鋅礦、鋅煙塵,使出產成本更低。 2、產品活性高。氧化鋅出產原理不同,制品的晶型也不一樣,因而化學活性不同很大,法工藝出產的超細氧化鋅,具有粒度細、比表面積大、晶型出現多孔的結構。因而,具有化學活性高的特色。 3、產品純度高。因為法在出產中應用了多種凈化辦法,使得雜質金屬含量降到最低。一起,也避免了酸法工藝的產品中硫酸根的殘留問題。 4、產品種類多。直接法受工藝的約束,只要一種產品——直接氧化鋅。而法經過微調工藝可出產出不同功能的氧化鋅和鋅鹽產品。以滿意用戶不同的需求。習慣商場的廣泛需求。 5、質料來歷廣。法工藝質料習慣性最廣。鋅焙砂、低度氧化鋅、鋅灰、菱鋅礦等都能夠作為法工藝的出產質料。在礦產資源越來越匱乏的今日,這是一個很大的優勢。 6、環保有保證。法工藝的規劃思維就是水、閉路循環。沒有一般濕法出產水的污染問題。 別的,咱們經過調整某些工藝參數、流程工序,能夠出產出粒徑40~60nm的氧化鋅。

鋅冶煉工藝簡述

2019-02-26 10:02:49

現在國際上經過鋅精礦出產精粹鋅的冶煉首要有兩種工藝:火法冶煉和濕法冶煉。 火法煉鋅中的豎罐蒸餾煉鋅已趨篩選,電爐煉鋅規劃小且未見新的開展。密閉鼓風爐煉鉛鋅是國際上最首要的幾乎是僅有的火法煉鋅辦法。國際上總共有15臺(包含國內ISP工廠)密閉鼓風爐在進行鋅的出產,占鋅的總產值12%-13%,其技能開展首要是添加二次含鉛鋅物料的處理辦法;改善冷凝功率;富氧技能的運用等。 濕法煉鋅是當今國際最首要的煉鋅辦法,其產值占國際總鋅產值的85%以上。近期國際新建和擴建的出產能力均選用濕法煉鋅工藝。濕法煉鋅技能開展很快,首要表現在:硫化鋅精礦的直接氧壓浸出;硫化鋅精礦的常壓富氧直接浸出;設備大型化,高效化;浸出渣歸納收回及無害化處理;工藝進程自動操控系統等幾個方面。一、火法煉鋅 在高溫下,用碳作復原劑從氧化鋅物猜中復原提取金屬鋅的進程就叫做火法煉鋅。 1、冶煉辦法介紹(一)橫罐煉鋅 橫罐煉鋅是20世紀初選用的首要的煉鋅辦法,一座蒸餾爐約有300個罐,出產周期為24h,每罐一周期出產20~30kg,殘渣中含鋅月5~10%,鋅收回率只要80~90%。 橫罐煉鋅的出產進程簡略,基建投資少,但因為罐體容積少,出產能力低,難以完成接連化和機械化出產。并且燃料及耐火材料的耗費大,鋅的收回率還很低,所以現在已根本篩選。 (二)豎罐煉鋅 豎罐煉鋅具有接連性作業,出產率、金屬收回率、機械化成都都很高的有點,但存在制團進程雜亂、耗費貴重的碳化硅耐火材料等缺乏。豎罐煉鋅是20實踐30年代應用于工業出產,現在已根本篩選,但現在在我國的鋅出產仍占必定的位置。 (三)電爐煉鋅 電爐煉鋅的特點是直接加熱爐料的辦法,得到鋅蒸汽和熔體產品,如冰銅、熔鉛和熔渣等。因而此法可處理多金屬鋅精礦。此法鋅的收回率約為90%,電耗在3000~3600KW·h/t(Zn)。電爐煉鋅僅適于電力廉價的區域。 (四)鼓風爐煉鋅(ISP法) 英國于1950年開展的辦法,此法與罐式蒸餾法直接加熱的辦法不同,它是將熱交換和氧化鋅復原進程在同一容器內進行。鼓風爐既能處理鋅、鉛混合硫化礦或鋅鉛氧化礦,也能處理鉛鋅煙塵等,現在為火法煉鋅的首要工藝。 硫化鋅鉛精礦經燒結焙燒成燒結礦,配以焦炭,參加鼓風爐內,鼓入預熱空氣,使炭焚燒,在高溫文強復原性氣氛中進行復原熔煉。復原所得鋅蒸汽從爐頂掃除,經鉛雨冷凝得粗鋅,一起從爐底排出復原熔煉所產的粗鉛。 2、冶煉工藝介紹 (一)豎罐煉鋅 在高于鋅沸點的溫度下,于豎井式蒸餾罐內,用碳作復原劑復原氧化鋅礦藏的球團,反響所發作鋅蒸氣經冷凝成液體金屬鋅。我國葫蘆島鋅廠是我國惟一和國際僅存的兩家豎罐煉鋅廠之一。豎罐煉鋅的出產工藝由硫化鋅精礦氧化焙燒、焙砂制團和豎罐蒸餾三部分組成。豎罐煉鋅爐示意圖 (1)硫化鋅精礦的氧化焙燒 一般硫化鋅精礦的成分是:Zn46%-62%,S27%-34%,Pb 首要焙燒反響為: 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 2SO2+O2=2SO3 ZnO+SO3=ZnSO4 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 ZnO進而與Fe2O3生成鐵酸鋅ZnO.Fe2O3。 大型歡騰爐斷面為圓形,下部設有耐高溫爐底,爐底上等間隔按必定規矩擺放著風帽。爐底以上1m高左右設有焙砂溢流口,爐頂有煙氣出口。加料室建在爐底部分擴出部分。含水6%左右的鋅精礦自前室加進爐內,在風帽吹出風力煽動下,敏捷混入流態化層,被加熱,發作焙燒反響。經過溢流口產出的焙砂送去制球團,煙氣凈化后送硫酸出產系統,捕集的煙塵供歸納利用。 歡騰焙燒的首要技能經濟目標是:脫硫率90%,鋅收回率99.5%,鎘收回率85%,煙塵率23%。 (2)焙砂制團與焦結 豎罐蒸餾煉鋅是氣固反響進程,要求參加的物料有必要具有杰出透氣性和傳熱功能,以及適當的熱強度,抗壓強度在4.9MPa以上。為此將鋅焙砂制成團塊并焦結處理。工藝上首先將鋅焙砂和復原用粉煤、膠粘劑充沛混合、碾磨、限制成團塊,然后送入機械化燃油枯燥庫枯燥??菰锖髨F礦用機械進步從爐頂參加焦結爐,在800℃溫度下,在團礦中的焦性煤發作粘結效果下使團塊焦結,一起干團礦中的殘存水分蒸發分被完全除掉。 (3)豎罐蒸餾 豎罐本體是用機械強度高、傳熱功能好、高溫下化學性安穩的碳化硅材料砌成的直井狀爐體,橫斷面成細長矩形,高8-12m,受熱面積100-110m2。 近代大型豎罐的尺度為(2535mm×2mm)×290mm×12261mm,兩長邊罐壁外側各有煤氣焚燒室,對罐內團礦進行直接加熱。來自焦結爐的熱團礦經密封料鐘參加罐頂,下降進程中被加熱到1000℃以上,團礦中ZnO復原反響開端劇烈進行: ZnO+CO=CO2+Zn (1) CO2+C=2CO (2) ZnO復原反響首要是氣一固反響,系統中(團礦中)配入過量的碳在1000℃高溫下發作的CO在數量上完全能夠確保反響(1)順利完成。固體碳與ZnO間固一固復原反響只具有極非必須的含義。 復原發作的爐氣中含氣體鋅約35%,經罐口下的上延部進入裝有石墨轉子的冷凝器,在轉子揚起的鋅雨捕集下,鋅蒸氣冷凝成了液態鋅,守時從冷凝器中放出液態鋅并鑄成鋅錠。出冷凝器的氣體經過洗刷凈化除掉剩下的鋅,成為含CO80%左右、含H2約10%的罐氣,悉數回來豎罐作為燃料。豎罐底部有接連工作的排渣機,蒸鋅后的團塊經此機械排出。豎罐煉鋅的首要技能經濟目標如下:鋅冶煉收回率>94%;棄渣含鋅 (二)密閉鼓風爐煉鋅 該辦法是在密閉爐頂的鼓風爐中,用碳質復原劑從鉛鋅精礦燒結塊中復原出鋅和鉛,鋅蒸氣在鉛雨冷凝中冷凝成鋅,鉛與爐渣進入爐缸,經中熱前床使渣與鉛別離。此辦法是英國帝國熔煉公司(ImperialSmelting Corp.)研討成功的,簡稱ISP,對質料適應性強,既能夠處理原生硫化鉛鋅精礦,也能夠熔煉次生含鉛鋅物料,能源耗費也比豎罐煉鋅法低。密閉鼓風爐煉鋅示意圖 燃料焚燒和金屬氧化物復原是密閉鼓風爐中的根本反響。參加爐內的焦炭在高溫下與風口鼓入空氣中的氧發作焚燒,發作煉鋅進程所需的熱量。首要熔煉反響為: C+O2=CO2 CO2+C=2CO ZnO+CO=Zn+CO2 CdO+CO2=Cd+CO2 PbO+CO=Pb+CO2 ISP的技能特點是:①選用密封高溫爐頂(1000-1100℃),以避免鋅蒸氣進入鉛雨冷凝器之前降溫氧化;②選用高密度、低熔點、低蒸氣壓的鉛作冷凝捕收鋅蒸氣介質,有利于鋅蒸氣的快速冷凝,避免氧化和鉛鋅別離;③選用高鈣渣系(CaO/SiO2=1.0-1.5),渣型熔點高(125℃),密度較低,為下降爐渣含鋅和渣與鉛別離發明了有利條件。 密閉鼓風爐煉鉛鋅流程首要包含含鉛鋅物料燒結焙燒、密閉鼓風爐復原蒸發熔煉和鉛雨冷凝器冷凝三部分。 (1)燒結焙燒 般鉛鋅精礦含Pb+Zn在45%-60%,與其他含鋅物料混合配料后,在燒結機上脫硫燒結成塊。燒結塊要有必定的熱強度,以確保爐內的透氣性,燒結塊的成分是(%):Zn41.4、Pb19.2、FeO 12、CaO 5.7、SiO2 3.8、S 0.8。 (2)密閉鼓風爐復原蒸發熔煉 前期爐子風口區斷面積為5.1-6.4m2,現在最大的達27.2m2,大都工廠選用10m2和17.2m2。爐柱高度6m,爐高10.66m,風口內徑159mm,共16個。爐頂設雙層料鐘密封加料器,爐身上部內砌輕質高鋁磚,下部為高鋁磚,爐缸用鎂磚砌成,鋼板外壁三杯水冷卻。熔煉時,燒結塊、石灰熔劑和經預熱的焦炭分批自爐頂參加爐內,燒結塊中的鉛鋅被復原,鋅蒸氣隨CO2、CO煙氣一道進入冷凝器,熔煉產品粗鉛、銅锍和爐渣經過爐缸流進電熱前床進行別離,爐渣煙氣處理收回鋅后棄去,锍和粗鉛進一步處理。 (3)鋅蒸氣冷凝 冷凝設備為鉛雨飛濺冷凝器,冷凝器外形長7-8m,高3m,寬5-6m,內設8個轉子,浸入冷凝內的鉛池中。轉子揚起的鉛雨使含鋅蒸氣爐氣敏捷降溫到600℃以下,使鋅冷凝成鋅液溶入鉛池,鉛液用泵不斷循環,流出冷凝器鉛液在水冷流槽中被冷卻到450℃,然后進入別離槽,液體鋅密度小在鉛液上層,操控必定深度使其不斷流出,澆鑄成鋅錠。 鼓風爐煉鉛鋅的首要技能經濟目標為:熱風溫度950-1150℃,冷凝功率90%-92%,煙化爐渣含Pb 0.15%、Zn1.35%,粗鋅含鋅大于98%、含鉛1.2%-1.5%,粗鉛含鉛大于98%、含鋅0.1%,冶煉收回率Pb>93%、Zn>94%,原猜中S利用率90%-92%。 (三)電爐煉鋅 20世紀30年代在國外呈現電爐煉鋅技能。80年代,我國開端選用電爐煉鋅技能,至今已有10多處小型火法煉鋅廠推廣應用,出產規劃為500-2500t/a。 電爐煉鋅是以電能為熱源,在焦炭或煤等復原劑存在條件下,直接加熱爐料使其間的ZnO成分接連復原成鋅蒸氣并冷凝成金屬鋅。該工藝能夠處理高銅高鐵鋅礦,但要求質料含S不得大于1%,關于含S高的碳酸鹽鋅礦需求預脫除處理。 電爐形狀為圓形或矩形,臥式,功率有500kW、1250kW、200kW和2250kW多種。爐床面積4-8m2,電極直徑200-350mm。首要目標為:熔煉溫度1250一1350℃,電能耗費4600kWh/tZn,殘渣含鋅3%-5%,粗鋅檔次98.7%,直收率80%,總收回率95%。 二、濕法煉鋅 濕法煉鋅是用稀硫酸(即廢電解液)浸出鋅焙燒礦得硫酸鋅溶液,經凈化后用電積的辦法將鋅從溶液中提取出來。當時,濕法煉鋅具有出產規劃大、能耗較低、勞動條件較好、易于完成機械化和自動化等優點在工業上占主導位置。 國際上近80-85%的鋅均產自濕法冶煉,大大都選用酸浸出液電解,在慣例流程中,因為對其間浸渣的處理辦法不同而派生出不同的濕法冶煉工藝。濕法煉鋅示意圖 (1)鋅精礦焙燒 用空氣或富氧,在高溫下使鋅精礦中ZnS氧化成ZnO和ZnSO4,一起除掉As、Sb、Cd等雜質的一種作業。焙燒產品焙砂,送去浸出鋅,煙氣或許制硫酸或許出產液態S02-濕法煉鋅的精礦焙燒與火法焙燒不同,濕法煉鋅焙砂中要求保存1%-2%的硫以SO42-形狀存在,以彌補鋅焙砂浸出時缺乏的硫酸。而火法煉鋅精礦焙燒期望悉數ZnS都氧化為ZnO,以進步冶煉收回率。 (2)鋅焙砂浸出與浸出液凈化 焙砂浸出鋅由中性浸出和酸性浸出兩段組成。一段中性浸出選用廢電解液,二段用硫酸作浸出液,酸度30-60 g/LH2SO4,浸出溫度65-70℃。浸出液含Zn>120 g/L。影響浸出的要素有浸出溫度、拌和速度、酸濃度、鋅焙砂顆粒巨細等。ZnO浸出反響為: ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O 為了進步鋅焙砂中鋅浸出率,選用空氣拌和,以強化浸出進程。使難溶的ZnO.Fe2O3、ZnO.Al2O3及ZnS得以溶解。 (3)鋅電解堆積 經過凈化后的硫酸鋅溶液參加添加劑,經過高位槽接連送入電解槽,槽中布以不溶性鉛鈣合金陽極和鋁陰極。在南北極上施以直流電壓時,電解液中的鋅離子便不斷在鉛陰極上分出。電解最終發作的廢電解液,部分送去作焙砂浸出劑,部分配成電解液回來。分出的鋅鋁陰極,每隔必守時刻(24-48h)取出,清洗后剝離鋅片,然后熔化鑄成鋅錠,陰極經清洗加工后回來運用。鋅電解堆積的根本反響是: 在陰極上 :Zn2++SO42-+2e=Zn+SO42- 在陽極上:2H+2OH--2e =1/2O2+2H++H20 總反響式:ZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+1/2O2 三、部分冶煉廠冶煉工藝介紹

鐵水解沉淀在濕法冶金中的應用

2019-03-05 09:04:34

運用水解堆積除鐵的最典型的實卻是鋅的焙燒-浸出-電積法出產實踐。盡管焙燒是為了將硫化鋅轉變為氧化鋅,但原猜中的鐵在焙燒過程中簡直悉數與鋅結組成鐵酸鋅。稀硫酸溶解焙砂中的氧化鋅只能到達85%~93%的總浸出率,而用熱酸浸出鐵酸鋅中的鋅則導致很多鐵進入溶液,凈化除鐵因此曾一度成為電解鋅出產的瓶頸問題。通過艱苦而行之有用的盡力,到20世紀60年代中后期開發了幾個能發生易于過濾的鐵化合物的除鐵辦法,并首要工業應用于電解鋅工業,焙燒-浸出-電積法自此得到長足發展,成為出產電解鋅的首要辦法,現在國際80%的電解鋅系由此法出產。這些除鐵辦法在很大程度上也可應用于其他溶液的除鐵實踐。 一、黃鐵礬法 黃鐵礬法作為有用的除鐵辦法在濕法煉鋅廠的實踐最具代表性。黃鐵礬法的開發成功是在20世紀60年代中期,其時澳大利亞的電鋅公司、挪威鋅公司和西班牙阿斯圖里亞那公司各自獨登時開發了這項技能并簡直一同申請了專利。爾后黃鐵礬法敏捷得到廣泛應用,成為電解鋅出產中首要的除鐵技能,現在國際上至少有16家大型電解鋅廠選用了此技能?,F在用以除鐵的黃鐵礬法是將溶液pH值調到1.5且保持這一pH值,并在95℃左右參加一價陽離子從酸性硫酸鹽溶液中堆積黃鐵礬。工業中最常用的一價陽離子是NH4+和Na+。黃鐵礬堆積后,溶液中鐵的濃度一般降到1~5kg∕m3。 濕法煉鋅中黃鐵礬法典型的操作分3個根本過程:中性浸出、熱酸浸出和黃鐵礬堆積。在中性浸出階段,酸性電解貧液被鋅焙砂ZnO中和,得到含鐵酸鋅的渣和供電解堆積鋅的中性硫酸鋅溶液。鐵酸鋅渣在熱酸浸出段用補克了硫酸的電解貧液形成的熱酸中溶解,得到的含Zn和Fe的浸出液再在黃鐵礬堆積段處理,先用鋅焙砂調整酸度,再參加硫酸銨或硫酸鈉堆積堿金屬黃鐵礬。沉鐵后液回來中性浸出,黃鐵礬渣則棄去。需求指出,堆積黃鐵礬時用作中和劑的鋅焙砂中所含的鐵酸鋅將不溶解而進入鐵礬渣中,因此新生成的黃鐵礬渣不宜直接棄去,避免丟失焙砂中和劑中未溶的鐵酸鋅。鑒于黃鐵礬一旦生成則對酸恰當安穩,實踐上黃鐵礬渣棄去前可在相似熱酸浸出的條件下進行酸洗,溶解收回渣中殘存的鐵酸鋅,而黃鐵礬本身不致溶解。 黃鐵礬法的3個根本過程的詳細操作條件及次序在不同供應商不盡相同,但意圖是相同的;最大極限地收回鋅而不考慮少數的伴生元素如Pb和Ag。例如,鐵酸鋅的熱酸浸出和黃鐵礬的堆積能夠合而為一,即所謂轉化法,其總反響如下: ?? (1) 該兼并過程的溶液然后可用新鮮焙砂中和,產出溶液供電解和渣回來循環。若精礦中含有較很多的Pb和Ag,則選用其他的流程,得到含Pb∕Ag的渣、黃鐵礬堆積和中性Zn電解液。這類流程中包含有一個預中和作業。在一般的黃鐵礬流程中是用焙砂下降熱酸浸出液的酸度,然后敏捷而有用地堆積黃鐵礬。焙砂中存在的Zn2+,Cd2+,Cu2+,Pb2+和Ag進入黃鐵礬而丟失。在熱酸浸出和黃鐵礬堆積作業之間引進一個預中和作業能夠下降黃鐵礬中的金屬丟失。在預中和作業中,溶液中的酸一部分被焙砂中和,所得的渣回來熱酸浸出段溶解其間的Zn和Fe,而Pb和Ag留在鉛-銀渣中。部分中和過的溶液隨后參加所需求的中和劑進行黃鐵礬堆積。 圖1為集成的黃鐵礬法流程示意圖。它的規劃中結合了各種黃鐵礬法計劃中的大多數改善環節。圖1? 集成黃鐵礬法 除應用于濕法煉鋅工業中外,黃鐵礬法還在銅、鎳、鈷等金屬提取頂用作除鐵工藝,尤其是在硫酸鹽系統中。例如,在處理鈷-銅精礦的阡比什(Chambishi)焙燒-浸出-電積法中,銅電積前的除鐵就是選用黃鉀鐵礬沉鐵。因為硫酸化焙燒本身供給了K+離子,堆積黃鉀鐵礬時無需外加高本錢的硫酸鉀。 黃鐵礬法的長處是堆積簡單過濾,Zn,Cd和Cu在堆積中的丟失最少,能夠一同操控硫酸根和堿金屬離子,簡單與各種濕法冶金流程結合。但它也有其本身的缺陷,例如:1)所用試劑本錢較高;2)渣的體積較大,為1.4kg∕(m3·t),堆存占地較大;3)需求充沛洗刷以除掉吸附的有害環境或可供運用的金屬;4)需求在操控條件下寄存避免分化放出有害組分污染環境。通過熱分化或水熱分化將黃鐵礬轉化為赤鐵礦供出產鐵并將硫酸鈉/硫酸銨循環至黃鐵礬堆積作業,可望戰勝這些缺陷。 二、針鐵礦法 運用堆積針鐵礦除鐵的技能是由比利時老山公司巴倫廠(Vieille Montagne)首要開發和工業化的,稱為VM法。成功地堆積針鐵礦的關鍵在于保持溶液中Fe3+的低濃度,例如<1kg∕m3,否則在堆積針鐵礦的pH規模(2~3.5)內將得到膠狀的Fe(OH)3或堿式硫酸鐵Fe4SO4(OH)10。VM法處理此問題選用的是復原-堆積法,流程如圖2所示,從熱酸浸出得到的含100kg∕m3Zn,25~30kg∕m3Fe3+及50~60kg∕m3H2SO4的硫酸鋅溶被先通過復原作業,即在堆積針鐵礦前在一個獨自的作業中先用鋅精礦(ZnS)將溶液中的Fe3+都復原成Fe2+,復原后未反響的ZnS與反響生成的元素硫一同別離出來送回焙燒爐。復原后液再用焙砂ZnO預中和至3~5kg∕m3H2SO4,得到的鐵渣回來熱酸浸出作業,溶液則送入堆積反響器。向堆積器通空氣將Fe2+氧化成Fe3+而使之水解堆積出針鐵礦晶體。圖2? VM針鐵礦法 堆積針鐵礦時需不斷在參加焙砂以中和水解反響發生的酸,將pH值操控在恰當的規模內,如pH=2~3.5。VM法需求特別注意操控Fe2+的氧化速度,使得溶液中Fe3+的濃度在水解堆積針鐵礦的過程中一直保持在1kg∕m3以內。與黃鐵礬法不同的是,針鐵礦堆積時無需供給一價陽離子,而得到的針鐵礦渣也不能進行酸洗收回其間由焙砂中和帶入的未溶解的鋅。為避免這部分鋅的丟失,一個對策是運用低鐵的閃鋅礦焙砂作中和劑。 澳大利亞電解鋅公司開發的EZ法直接將含Fe3+的待水解液慢慢參加水解堆積器中,操控水解液Fe3+濃度不超越1kg∕m3然后操控水解,因此EZ法亦稱部分分化法。在70~90℃下接連水解堆積針鐵礦,一同不斷參加鋅焙砂中和因水解發生的酸,保持溶液pH值在2.8以適于水解。 兩種針鐵礦法比較,堆積相同數量的鐵,VM法水解發生的酸此EZ法少,因此為中和水解的酸需求耗費的鋅焙砂也少,隨鋅焙砂丟失的鋅電少,除鐵的作用也好于EZ法。但VM法觸及先復原后氧化兩道工序,比較繁瑣。此外,VM法用空氣氧化Fe2+的速度較慢,而用其他氧化劑則本錢高。 與黃鐵礬法比較,針鐵礦法不需求硫酸根和堿金屬,可應用于任何酸浸系統,包含氯化物系統和硝酸鹽系統,除鐵的作用也更好(從30kg∕m3到小于1kg·kg∕m3),但針鐵礦對酸的安穩性較差,堆積中未溶解的鐵酸鋅不能如黃鐵礬法那樣用酸洗來收回。 三、赤鐵礦法 日本秋田公司飯島鋅冶煉廠和德國魯爾鋅公司達特倫電鋅廠均選用赤鐵礦法處理鋅廠中性浸出的浸渣收回其間以鐵酸鋅存在的鋅及其他有價組分。用赤鐵礦法處理濕法煉鋅的鐵渣源于環境保護的壓力。赤鐵礦法準則流程見圖3。來自浸出主流程的高鐵渣在村耐酸磚和鉛的高壓釜頂用電解貧液補加酸再提出,反響溫度95~100℃。浸出在SO2(分壓0.15~0.25MPa)氣氛下進行,所以也稱為SO2浸出。在此條件下渣中的鐵酸鹽很簡單溶解,高鐵復原成二價伴隨鐵酸鹽中的鋅和銅進入溶液: ?? (2) ?? (3)圖3? 赤鐵礦法準則流程圖 從溶液中排去過量的SO2和用H2S堆積除掉銅后,對含大約Zn90kg∕m3,Fe60kg∕m3,H2SO4 20kg∕m3的溶液用石灰百分兩段中和。榜首段中和到pH=2以發生可供應的高等第石膏,然后再中和到pH=4.5,堆積分出含有價金屬如Ca和In的石膏,一同有礙赤鐵礦堆積的元素如Al等也在此階段隨石膏堆積除掉。第二段中和發生的漿料經重力沉降得到的固體回來榜首段中和槽,沉降后液高壓過濾得到氧化物-氫氧化物的混合堆積,送熔煉廠收回鎵和銦。一同用空氣氧化堆積部分鐵和其他雜質。堆積石膏有助于除掉SO2氧化發生的硫酸根以保持硫酸根平衡。兩段中和后的溶液(含Fe 40~45kg∕m3)用赤鐵礦法堆積除鐵。沉鐵在襯鈦高壓釜中進行,通入新鮮蒸汽和氧氣,溫度從95℃升高到200℃,壓力進步到1.8MPa(氧分壓0.15~0.25MPa),溶液中的硫酸亞鐵被氧化成硫酸鐵并發生水解: ?? (4) 高壓釜中停留時間約3h,首要水解產品為赤鐵礦,含有w(Fe)=59%和w(S)=3%,固液別離后赤鐵礦也首要供應給水泥廠。別離出赤鐵礦的溶液含Fe5~7kg∕m3和H2SO460~70kg∕m3,回來焙砂的中性浸出段。 選用赤鐵礦法的飯島鋅冶煉廠自1972年投產以來,至今已成功運行了26年,經1997年擴產,電鋅產值巳達190000t∕a。因為鋅精礦鐵含量添加,出產功率進步和工廠擴產,赤鐵礦法處理的鐵量逐年添加,并在技能上作了若干改善。例如,鋅焙砂弱酸浸出的渣與元素硫混合用電解貧液補加硫酸后在襯鉛和耐酸磚的高壓釜中再浸出。參加元素硫使溶液中大部分銅作為硫化銅堆積。熱酸浸出的排料除掉過量的SO2后,在拌和槽中通入H2S堆積其他的銅。沉銅槽的排料稠密、壓濾,得到的濾渣含銅、鉛和貴金屬,送熔煉廠收回。沉銅稠密機溢流含30kg∕m3游離酸,用細磨的石灰石兩段中和。榜首段中和游離酸(至pH=1)得到純的石膏,離心過濾后供應給水泥廠。 近些年來,跟著鋅精礦中鐵含量的添加,焙砂中進入鐵酸鹽中的銅添加,焙砂弱酸浸出的銅削減而進入浸渣的銅添加,因此浸渣赤鐵礦法處理廠中需求堆積的銅大為添加,然后使渣處理廠堆積銅的本錢進步。1992年曾經,渣處理廠中溶液中的銅用元素硫和硫化氧堆積: ?? (5) ?? (6) 飯島鋅冶煉廠1992年用于堆積銅的硫化氧氣體耗費本錢占總的耗費性本錢的25%。這無疑太高,需求開發一個不必堆積銅的新辦法。后來發現硫化鋅精礦能夠替代氣體,它堆積除銅的反響如下 ?? (7) ?? (8)當出產上用硫化鋅精礦沉銅時,銅的堆積并不徹底。后來運用更細的精礦添加SO2分壓處理了這一問題?,F在這種辦法有用地脫除了銅。 高鐵水解成赤鐵礦和鋁水解堆積鋁礬都發生酸,因此下降赤鐵礦堆積釜的料液中游離硫酸的濃度和鋁的濃度對促進高鐵的水解很有用:本來第二段中和的溶液有30%回來榜首段,從1997年3月以來,第二段溶液回來的量逐步添加,赤鐵礦水解高壓釜的料液中游離硫酸濃度從7kg∕m3降到4kg∕m3,鋁的濃度降到2kg∕m3以下,除鐵功率進步到88%以上,使操作本錢要素如氧氣或蒸汽的本錢下降。 盡管赤鐵礦法在環保方面比黃鐵礬法和針鐵礦法更有利,它依然遭到環境方面的壓力。為了使堆積的赤鐵礦能悉數售出給水泥廠,有必要處理赤鐵礦中的含砷和含硫問題。因為火法冶金不只本錢高,并且很難滿足脫除砷,所以飯島煉鋅廠研討在堆積赤鐵礦前從溶液中脫砷,提出了圖4所示的改善赤鐵礦法新流程。圖4? 改善的赤鐵礦法新流程 在改善的赤鐵礦法中,弱酸提出的渣在105℃下SO2氣氛中浸出而不加鋅精礦或元素硫,發生的含銀和鉛的渣過濾別離。濾液用石灰榜首段中和到pH=1,發生純石膏。然后在該中和段的溶液中參加鋅灰,堆積砷化銅,銅和砷的脫除率到達99%。脫砷后液榜首段加石灰石中和到pH=4,堆積出含Ga,In和Al的石膏。該段的溶液大部分送赤鐵礦堆積高壓釜,其他溶液用于浸出砷化銅。浸除在獨自的高壓釜中氧氣氛下進行,銅被浸出而砷堆積為鐵。浸液中的銅用鋅灰置換,然后將溶液回來焙砂中性浸段。改善的赤鐵礦法進行了中試和可行性研討,得到的赤鐵礦質量及本錢都令人滿足。 德國魯爾公司(Ruhr-Zink GmbH)的赤鐵礦法首要包含以下過程: (1)中性浸出渣兩段熱酸浸出。榜首段為熱酸浸出,中性提出渣用第二段超熱酸浸出的濾液在95℃下浸出,浸出的終酸濃度50kg∕m3。渣中的大部分有價金屬如鋅、銅和鎘伴隨鐵一同溶解。浸出的排料稠密后溢流泵送至復原段,底流在過熱酸浸段中沸點以上浸出,酸濃度140kg∕m3。過熱酸浸中鐵酸鹽都溶解,殘留的低鐵富鉛的Pb-Ag渣經稠密和高壓膜壓濾機過濾,濾液回來熱酸浸出。 (2)高鐵復原。為了在堆積赤鐵礦前凈化溶液并能在最盡或許低的溫度下堆積鐵,需求將離解的高鐵先復原成亞鐵。硫化鋅精礦可用作復原劑,它的本錢低,但需大大過量,反響溫度在90℃左右。未反響的含元素硫的渣過濾后回來焙燒。 (3)溶液的凈化與中和。復原后液用焙砂在中和槽和稠密機中兩段中和,使一切影響赤鐵礦質量的元素大部分堆積分出,特別是砷和銻。銅則部分共堆積。這些元素富集在中和渣中,再在終浸作業中徹底溶解。終浸用廢酸進行,終酸濃度為40kg∕m3。在稠密機中固液別離后,底流送去熱酸浸出作業,溢流送去用海綿鐵置換沉銅,將銅的濃度降至500g∕m3以下,再返至前面的中和作業。置換的銅用廢酸洗刷后出售。 (4)赤鐵礦堆積。這是最重要的部分。中和凈化的浸液(含Fe2+25~30kg∕m3,Zn120~130kg∕m3)用蒸汽加熱到180℃以上,其間的亞鐵在氧壓1.8MPa下氧化并水解成含w(Fe)=60%左右的細粒赤鐵礦,鐵的堆積率達90%~95%。詳細流程如圖5所示。圖8? 魯爾公司電解鋅廠赤鐵礦法準則流程 赤鐵礦法出資和操作費用遠高于黃鐵礬法和針鐵礦法,但它或許收回鋅精礦的悉數成分,發生的滿是可供應的產品,一切作為中間產品的渣幫可進一步加工而無需堆存。

鋅焙燒礦的浸出目的與浸出工藝流程

2019-01-03 09:36:46

一、鋅焙燒礦浸出的目的 濕法煉鋅浸出過程,是以稀硫酸溶液(主要是鋅電解過程產生的廢電解液)作溶劑,將含鋅原料中的有價金屬溶解進入溶液的過程。其原料中除鋅外,一般還含有鐵、銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻及稀有金屬等元素。在浸出過程中,除鋅進入溶液外,金屬雜質也不同程度地溶解而隨鋅一起進入溶液。這些雜質會對鋅電積過程產生不良影響,因此在送電積以前必須把有害雜質盡可能除去。在浸出過程中應盡量利用水解沉淀方法將部分雜質(如鐵、砷、銻等)除去,以減輕溶液凈化的負擔。 浸出過程的目的是將原料中的鋅盡可能完全溶解進入溶液中,并在浸出終了階段采取措施,除去部分鐵、硅、砷、銻、鍺等有害雜質,同時得到沉降速度快、過濾性能好、易于液固分離的浸出礦漿。 浸出使用的鋅原料主要有硫化鋅精礦(如在氧壓浸出時)或硫化鋅精礦經過焙燒產出的焙燒礦、氧化鋅粉與含鋅煙塵以及氧化鋅礦等。其中焙燒礦是濕法煉鋅浸出過程的主要原料,它是由ZnO和其他金屬氧化物、脈石等組成的細顆粒物料。焙燒礦的化學成分和物相組成對浸出過程所產生溶液的質量及金屬回收率均有很大影響。 二、焙燒礦浸出的工藝流程 浸出過程在整個濕法煉鋅的生產過程中起著重要的作用。生產實踐表明,濕法煉鋅的各項技術經濟指標,在很大程度上決定于浸出所選擇的工藝流程和操作過程中所控制的技術條件。因此,對浸出工藝流程的選擇非常重要。 為了達到上述目的,大多數濕法煉鋅廠都采用連續多段浸出流程,即第一段為中性浸出,第二段為酸性或熱酸浸出。通常將鋅焙燒礦采用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法處理的工藝流程稱為常規浸出流程,其典型工藝原則流程見圖1。圖1 濕法煉鋅常規浸出流程 常規浸出流程是將鋅焙燒礦與廢電解液混合經濕法球磨之后,加入中性浸出槽中,控制浸出過程終點溶液的PH值為5.0~5.2。在此階段,焙燒礦中的ZnO只有一部分溶解,甚至有的工廠中性浸出階段鋅的浸出率只有20%左右。此時有大量過剩的鋅焙砂存在,以保證浸出過程迅速達到終點。這樣,即使那些在酸性浸出過程中溶解了的雜質(主要是Fe、AS、Sb)也將發生中和沉淀反應,不至于進入溶液中。因此中性浸出的目的,除了使部分鋅溶解外,另一個重要目的是保證鋅與其他雜質很好地分離。 由于在中性浸出過程中加入了大量過剩的焙砂礦,許多鋅沒有溶解而進入渣中,故中性浸出的濃縮底流還必須再進行酸性浸出。酸性浸出的目的是盡量保證焙砂中的鋅更完全地溶解,同時也要避免大量雜質溶解。所以終點酸度一般控制在1~5g/L。雖然經過了上述兩次浸出過程,所得的浸出渣含鋅仍有20%左右。這是由于鋅焙砂中有部分鋅以鐵酸鋅(ZnFe2O4)的形態存在,且即使焙砂中殘硫小于或等于1%,也還有少量的鋅以ZnS形態存在。這些形態的鋅在上述兩次浸出條件下是不溶解的,與其他不溶解的雜質一道進入渣中。這種含鋅高的浸出渣不能廢棄,一般用火法冶金將鋅還原揮發出來與其他組分分離,然后將收集到的粗ZnO粉進一步用濕法處理。 由于常規浸出流程復雜,且生產率低,回收率低,生產成本高,隨著20世紀60年代后期各種除鐵方法的研制成功,鋅焙燒礦熱酸浸出法在20世紀70年代后得到廣泛應用?,F代廣泛采用的熱酸浸出流程見圖2。圖2 現代廣泛采用的熱酸浸出流程 熱酸浸出工藝流程是在常規浸出的基礎上,用高溫(>90℃)高酸(浸出終點殘酸一般大于30g/L)浸出代替了其中的酸性浸出,以濕法沉鐵過程代替浸出渣的火法煙化處理。熱酸3濕法煉鋅的浸出過程35浸出的高溫高酸條件,可將常規浸出流程中未被溶解進入浸出渣中的鐵酸鋅和ZnS等溶解,從而提高了鋅的浸出率,浸出渣量也大大減少,使焙燒礦中的鉛和貴金屬在渣中的富集程度得到了提高,有利于這些金屬下一步的回收。