重金屬冶金學(xué)--鋅冶金--課件.ppt

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1、3鋅冶金3.1概述截至2002年，全世界查明鋅儲(chǔ)量為20000萬(wàn)噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為45000萬(wàn)噸，現(xiàn)有儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)的靜態(tài)保證年限為23年和51年。鋅儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)占鋅資源量的10.52％和3.68％。中國(guó)鋅的儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)均居世界首位，已成為世界最大的鉛鋅資源國(guó)家。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在我國(guó)鉛鋅儲(chǔ)量中鉛鋅平均品位只有4.66%，而根據(jù)目前鉛鋅價(jià)格水平和成本水平，只有鉛鋅(1:2.5)合計(jì)地質(zhì)品位在7％~8％以上的地質(zhì)儲(chǔ)量才是能經(jīng)濟(jì)利用的儲(chǔ)量，目前我國(guó)能經(jīng)濟(jì)利用的鉛鋅合計(jì)儲(chǔ)量只有4513.86萬(wàn)噸，僅占總儲(chǔ)量的42.6%。我國(guó)鉛鋅儲(chǔ)量較多的省(區(qū))主要

2、是云南、廣東、甘肅、四川、廣西、內(nèi)蒙古、湖南和青海等八省(區(qū))，其鉛鋅儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的80.7%。大中型鋅礦187處，探明資源總量7961萬(wàn)噸，儲(chǔ)量1950萬(wàn)噸，其中大型鋅礦區(qū)44處，探明資源總量5352萬(wàn)噸，儲(chǔ)量1553萬(wàn)噸，分別占全國(guó)的58.1%和76.6%。2004年我國(guó)鋅產(chǎn)量排名前5家企業(yè):(1)株洲冶煉集團(tuán)公司，產(chǎn)量30.18萬(wàn)噸；(2)葫蘆島有色集團(tuán)公司，產(chǎn)量24.31萬(wàn)噸；(3)中金嶺南有色金屬股份公司，產(chǎn)量17.06萬(wàn)噸；(4)白銀有色金屬公司，產(chǎn)量14.26萬(wàn)噸；(5)云南冶金集團(tuán)總公司，產(chǎn)量7.87萬(wàn)噸。鋅是白而略帶

3、藍(lán)灰色的金屬，原子量為65.37，Tm為419.05℃，Tb為906.97℃，常溫下比重為7.133，800℃下的比重為6.22，鋅有3種結(jié)晶狀態(tài)：α-Zn、β-Zn和γ-Zn，其同質(zhì)異性變化溫度為443K和603K，液態(tài)鋅的蒸氣壓隨溫度升高而迅速增大，到1179.97K時(shí)達(dá)到10132.5Pa，火法煉鋅就是利用了鋅的這一特點(diǎn)。鋅在干燥空氣或氧氣中很穩(wěn)定，但在潮濕空氣中形成堿式碳酸鋅(ZnCO3·3Zn(OH)2)，這樣可以保護(hù)鋅進(jìn)一步地被腐蝕。熔融的鋅能與鐵形成化合物，可使鋼鐵免受腐蝕，鍍鋅工業(yè)利用了鋅的這一特點(diǎn)。3.1.1鋅的主要性質(zhì)1.

4、ZnSZnS是煉鋅的主要原料，在自然界中以閃鋅礦的形態(tài)存在。Tm:1923K，1473K下升華，在空氣中753K下緩慢氧化，在873K已上時(shí)劇烈氧化。ZnS+3/2O2=ZnO+SO2在1373K下，與CaO反應(yīng)生成CaS和ZnOZnS+CaO=CaS+ZnO硫化鋅在酸中可氧化分解，目前利用這一點(diǎn)已研究開發(fā)了高壓氧酸浸法處理硫化鋅精礦的新工藝。3.1.2鋅的主要化合物的性質(zhì)2.ZnO無(wú)天然礦物。Tm:2273K，1473K下有微量升華，1673K時(shí)顯著升華。ZnO可被C、CO和H2還原，其中被CO還原的反應(yīng)在1073K下十分激烈：ZnO+CO

5、=Zn(g)+CO2在823K以上，與Fe2O3形成鐵酸鋅。3.ZnSO4無(wú)天然礦物。易溶于水，比重為3.474，受熱分解，在1123K左右溫度下分解壓達(dá)到10132.5Pa，ZnSO4=ZnO+SO2+1/2O2在973K以上溫度時(shí)，易與Fe2O3生成鐵酸鋅，所以加速上述分解反應(yīng)的進(jìn)行。4.ZnCl2Tm:591K，Tb:1003K，773K下顯著升華，氯化鋅的這一特點(diǎn)是揮發(fā)鋅并得以富集的依據(jù)。氯化鋅易溶于水。1.鋼材的鍍鋅方面，起防腐作用。2.優(yōu)良的合金，如做裝飾品的銅鋅合金(黃銅)，Cu-Sn-Zn形成的青銅，作為耐磨合金的Cu-Sn-

6、Pb-Zn合金。3.鋅可以制造用于航天儀表上的Ag-Zn電池。4.利用Zn熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，還可澆鑄精密鑄件。5.鋅在冶金工業(yè)中作為還原劑，化學(xué)工業(yè)中作為制造顏料用的原材料。3.1.3鋅的主要用途鋅礦物的種類：較常見(jiàn)的有：閃鋅礦(ZnS)；磁閃鋅礦(nZnSmFeS)；菱鋅礦(ZnCO3)；硅鋅礦(Zn2SiO4)；異極礦(ZnSiO4·H2O)等。自然界中較多的為硫化礦。鋅的單金屬硫化物非常少見(jiàn)，多與銅鉛共生。其中最常見(jiàn)的有鉛鋅礦，其次為鋅銅礦和銅鉛鋅礦。3.1.4煉鋅原料選礦后的硫化鋅精礦含鋅為38~62%，Zn、Fe、S總和為90~95%。

7、鋅精礦中還含有SiO2、Al2O3、CaCO3和MgCO3以及Co、In、Ga、Ge、Tl等稀有金屬。因此處理鋅精礦提煉鋅時(shí)，必須充分回收其中的有價(jià)金屬。除了礦物之外，冶金工業(yè)中產(chǎn)生的含鋅煙灰、熔鑄鋅時(shí)產(chǎn)出的浮渣和一些氧化鋅，也可作為煉鋅原料。我國(guó)鋅冶煉工藝以濕法冶煉為主，火法其次。據(jù)2002年統(tǒng)計(jì)的全國(guó)鋅產(chǎn)量中，濕法煉鋅占70%，火法煉鋅占30%?；鸱ㄖ胸Q罐法占18%，ISP法約占9.5%，其余(包括電熱法、平罐、馬槽爐、馬鞍爐和四方爐)約占2.5%。3.1.5鋅的提取方法1.火法煉鋅方法由硫化鋅礦直接煉鋅雖有可能，如：ZnS+Fe=Zn+

8、FeS但在工業(yè)上還沒(méi)有應(yīng)用，因?yàn)檫€原硫化鋅實(shí)際上在1200~1300℃才開始，而此時(shí)精礦已熔化。氧化鋅則較易還原，為此硫化礦精礦首先焙燒成氧化鋅。焙燒礦與碳質(zhì)還原劑