有色金属冶金学重金属冶金学部分一锌冶金(三)锌焙砂的漫出
有色金属冶金学 1 重金属冶金学部分——锌冶金（三） 锌焙砂的浸出
3.1概述硫化锌精矿经沸腾焙烧，所产锌焙砂和锌烟尘混合后，外表为暗红色，称为锌焙烧矿。锌焙烧矿中的锌主要呈ZnO、ZnSO4、ZnO·Fe,O3ZnS及2ZnO·SiO,等形态存在，其它伴生金属铁、铅、铜、镉、砷、锑、镍、钻等也呈类似的形态。脉石成分则呈氧化物，如CaO、MgO、Al,O,及SiO,形态存在
3.1 概述 硫化锌精矿经沸腾焙烧，所产锌焙砂和锌烟尘混合 后，外表为暗红色，称为锌焙烧矿。 锌焙烧矿中的锌主要呈ZnO、ZnSO4、ZnO·Fe2O3、 ZnS及2ZnO·SiO2等形态存在，其它伴生金属铁、铅、铜、 镉、砷、锑、镍、钴等也呈类似的形态。脉石成分则呈 氧化物，如CaO、MgO、Al2O3及SiO2形态存在。 2
湿法冶金是在低温（25~250℃）及水溶液中进行的一系列冶金作业过程。湿法炼锌过程可分为焙烧、浸出、净化、电积和熔铸五个阶段，以稀硫酸溶剂溶解含锌物料中的锌，使锌尽可能全部地溶入溶液中，得到硫酸锌溶液，再对此溶液进行净化以除去溶液中的杂质，然后从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌再熔铸成锭。与火法炼锌相比，湿法炼锌具有产品纯度高、金属回收率高、综合利用好、劳动条件好、环境易达标、过程易于实现自动化和机械化等优点
湿法冶金是在低温（25~250℃）及水溶液中进行的一系列 冶金作业过程。 湿法炼锌过程可分为焙烧、浸出、净化、电积和熔铸五个阶段， 以稀硫酸溶剂溶解含锌物料中的锌，使锌尽可能全部地溶入溶液中， 得到硫酸锌溶液，再对此溶液进行净化以除去溶液中的杂质，然后 从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌再熔铸成锭。 与火法炼锌相比，湿法炼锌具有产品纯度高、金属回收率高、 综合利用好、劳动条件好、环境易达标、过程易于实现自动化和机 械化等优点。 3
浸出的目的：一是使含锌物料中的含锌化合物尽可能迅速且完全地溶解进入溶液，从而得到较高的浸出率；二是希望杂质金属尽可能不溶解而进入渣中与锌很好地分离
浸出的目的： 一是使含锌物料中的含锌化合物尽可能迅速且完 全地溶解进入溶液，从而得到较高的浸出率； 二是希望杂质金属尽可能不溶解而进入渣中与锌 很好地分离。 4
浸出的方法浸出方法分类特征名称分类中性浸出终点pH值，5.2~5.4.60~70℃酸性浸出（低酸浸出）终酸1~5克升（1020克升），75~80℃终酸40~60克/升，90~~95℃按过程酸热酸浸出（高酸浸出）度等不同终酸120~130克/升，90~95℃超酸浸出氧压浸出终酸15～30克/升，135℃~150℃，氧分压350~1000千帕还原浸出终酸20克升，100~110℃，SO2，压力150~200千帕一段浸出一段中性浸出：一段氧压浸出：一段还原浸出按过程段二段浸出一段中浸：一段酸浸；两段中浸：两段酸浸；两段氧压酸浸数不同三段浸出一段中浸、一段低浸、一段热酸浸出四段浸出一段中浸、一段酸浸、一段高浸、一段超酸浸出间断浸出按作业方浸出过程在同一槽内分批间断进行式不同连续浸出浸出过程在几个槽内循序进行5
浸出的方法 5
废电解液锌焙烧矿干燥+终酸酸性浸出搅拌槽烟化处理1~5g/L酸性浓缩分级磨矿烟化渣ZnO粉终点中性浸出pH=5~52酸性上清液酸性浓泥堆存ZnO粉浸出中性浓缩过滤洗涤含铅渣浸出液中性上清液中性浓泥滤液浸出渣送铅厂送净化后电积(含Zn20%)中性浸出阶段酸性浸出阶段ZnO粉浸出阶段6
中性浸出阶段 酸性浸出阶段 ZnO粉浸出阶段 6
废电解液锌焙烧矿热酸浸出分级细磨沉铁浓缩分离中性浸出液固分离中性浓缩Pb-Ag渣热酸浸出液锌溶液铁渣送去回收Pb、Ag中性上清液虫浸渣待处理送净化后电积锌焙砂热酸浸出的流程
锌焙砂热酸浸出的流程 7
3.2浸出过程的热力学基础（1）氧化物的溶解锌焙烧矿的主要成份是自由状态的ZnO，浸出时与硫酸作用进入溶液：ZnO +H,SO4=ZnSO4 +H,OZnO及其它金属氧化物在稀硫酸的作用下，溶解反应的通式可用下式表示：Me,O+ mH,SO4 = Me,(SO4)m+ mH,O用离子反应式表示：MeO0.5n+nH+=Men++0.5nH,OK=aMen+/a"n+当反应达到平衡时，有：IgaMen+ =IgK - n pH根据上式，可作出离子活度-pH图。根据该图，可以直接获得氧化物的浸出条件。8
锌焙烧矿的主要成份是自由状态的ZnO，浸出时与硫酸作用进入溶液： ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O ZnO及其它金属氧化物在稀硫酸的作用下，溶解反应的通式可用下式表示： MenO + mH2 SO4 = Men (SO4 )m + mH2O 用离子反应式表示： MeO0.5n+ nH+ = Men+ + 0.5nH2O K=aMen+/a n H+ 当反应达到平衡时，有： lgaMen+ = lgK - n pH 根据上式，可作出离子活度-pH图。根据该图，可以直接获得氧化物的 浸出条件。 3.2 浸出过程的热力学基础 （1）氧化物的溶解 8
c.OAl,OZn'ZnoFe'tAIO2AIAl.0,Fe:x福EZnOZno3子-3a7n0-5HZnOF1y111好hHo234567891314101112151pH浸山液中1gum+与溶液pH的关系（298K）
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锌焙烧矿中的ZnO用稀硫酸浸出的反应为ZnO +2H+== Zn2++H,0当反应达到平衡时，反应的平衡常数为：a_2+= 1011.6-nK.=aH+可见，在达到平衡状态后，H和Zn2+两种离子浓度相差很远，在H离子浓度很小的情况下，可以得到很高的锌离子浓度，即在中性浸出终了，及时将溶液酸度降到很低，为除去铁、砷等杂质创造了条件。由上式可知，锌离子的水解pH值大致为：当25℃锌离子活度按1mo1/L计时，则pH=5.8。1O
锌焙烧矿中的ZnO用稀硫酸浸出的反应为: ZnO + 2H+ == Zn2+ + H2O 当反应达到平衡时，反应的平衡常数为： 11.6 10 2 = = + + H z a a a K n 可见，在达到平衡状态后，H+和Zn2+两种离子浓度相差很远，在 H+离子浓度很小的情况下，可以得到很高的锌离子浓度，即在中 性浸出终了，及时将溶液酸度降到很低，为除去铁、砷等杂质创 造了条件。 由上式可知，锌离子的水解pH值大致为：当25℃锌离子活度按 1mo1/L计时，则pH=5.8。 10