锌冶金学第4章.ppt

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1、锌冶金学《有色重金属冶金学》精品课程主讲教师：魏昶陈为亮邓志敢4硫酸锌浸出液的净化4.1概述4.2锌粉置换法4.3化学沉淀法4.4其它杂质的除去4.5净化过程主要设备4.1概述中性浸出液和电积时对电解新液成分的要求如表所示。锌焙烧矿经过中性浸出所得的硫酸锌溶液含有许多杂质，大部分铁、砷、锑水解进入渣中，其它杂质铜、镉、钴、镍等阳离子及氟、氯等阴离子仍留在溶液中。这些杂质的含量超过一定程度将对锌的电积过程带来不利影响。因此，在电积前必须对溶液进行净化，把有害杂质除至允许含量，以保证电积时得到高纯度的阴极锌及最经济地进行电积。4.1概述4.1

2、概述4.1概述净化，就是将浸出过滤后的中性上清液中的杂质除至规定的限度以下，提高其纯度，使杂质浓度在允许含量之下，从而满足锌电积的对电解液的要求。净化的目的主要是除去浸出液中的铜、镉、钴、镍等有害杂质和残留在溶液中的砷、锑、锗等杂质，同时使铜、镉、钴等有价金属得到富集在净化渣中，以便进一步回收有价金属。净化流程及方法取决于中性浸出液中的杂质成分及对净化后液的要求。净化过程趋向于采用连续化自动化控制、自动化检测及多段深度净化。净化流程一般有一段、二段、三段和四段之分，作业方式有间断作业和连续作业。连续净化的优点是生产率高，易于实现自动化，但

3、操作控制要求较高。4.1概述净化方法按原理可分为两类：①加锌粉置换除铜、镉，在有其它添加剂存在时加锌粉置换除钴、镍；②加特殊试剂(黄药、-萘酚)沉淀除钴。在选择净化流程时，除主要满足电解工序对新液的要求外，还要考虑杂质在净化渣中的富集率和锌粉用量等因素。世界各国湿法炼锌厂净化大多采用砷盐法和反向锑盐法，以达到深度净化的目的。硫酸锌溶液净化的几种代表方法如表所示。4.1概述4.2锌粉置换法4.2.1锌粉置换净化的原理锌粉置换除铜、镉的是用较负电性的锌从硫酸锌溶液还原较正电性的铜、镉、钴等金属(用Me表示)离子，其基本反应为：Zn+Me2+

4、=Zn2++Me置换反应进行的极限程度取决于它们之间的电位差：E=EMe2+/Me－EZn2+/Zn＋0.0295lg(aMe2+/aZn2+)两种金属电位差愈大，置换反应愈彻底。当反应达到平衡时：EMe2+/Me－EZn2+/Zn＝0.0295lg(aZn2+/aMe2+)式中aZn2+/aMe2+是在平衡状态时，置换剂锌与被置换金属的活度比值，表示置换的程序。置换顺序如图所示。4.2.1锌粉置换净化的原理4.2.1锌粉置换净化的原理由热力学计算可以看出，锌粉置换除铜、镉、钴、镍可降至很低的程度。实践证明，锌粉置换除铜、镉很容易

5、进行，单纯用锌粉置换除钴、镍比较困难，必须采取其他措施，如砷盐净化法、逆锑净化法、合金锌粉净化法等。因而除钴、镍的方法也较多而复杂。设浸出液中Zn2+的浓度为150g/l(aZn2+＝0.1M)，可计算出置换过程过程平衡电位和残存金属离子的浓度。4.2.1锌粉置换净化的原理在置换过程中，可能同时产生某些有害反应，必须采取相应措施予以防止，如氧、氢与AsH3的析出。(1)氧的析出会增加锌粉消耗，或者使被沉淀金属而反溶。因此置换过程中应尽量避免空气与溶液接触，因而一般采用机械搅拌。(2)氢的析出使锌粉的消耗增大。提高溶液pH值或提高氢的析出超

6、电位，可降低氢的电极电位，所以置换过程在近中性溶液中进行；往溶液中加入正电性金属与被置换金属形成合金而提高其电位，可降低杂质金属的析出超电位。(3)为了避免AsH3的析出，可提高溶液pH值，降低AsH3的电极电位。最好是在中性浸出时尽量脱除砷、锑。4.2.1锌粉置换除铜、镉锌粉置换除铜、镉是在锌粉表面上进行的多相反应过程，影响锌粉置换除铜、镉的因素有：①锌粉质量：锌粉的用量与锌粉纯度、粒度及溶液中被置换金属的含量有关，锌粉消耗量一般为理论需要量的2~3倍。一般要求锌粉粒度应通过100~120目筛。锌粉过细容易飘浮在溶液表面，也不利于置换反

7、应的进行。②搅拌强度：搅拌强度不宜过分强烈，以防止带入空气溶解于溶液中，引起锌粉氧化而出现钝化现象以及镉的氧化和复溶。因此，一般在机械搅拌槽或沸腾净化槽内进行。③置换温度：一般控制在45~60℃，温度过高会促使镉复溶。④中性浸出液的成份：要求中性浸出液的成份合格，保持溶液的pH值为5.2~5.4，锌的浓度为150~180g/l。⑤添加剂的作用：单独用锌粉置换沉积镉时，Cu2+具有催化作用，因此置换沉镉时溶液中必须有足够的Cu2+，铜的浓度为0.20~0.25g/L，溶液中[Cu2+]：[Cd2+]=1：3时除镉效果最佳。4.2.1锌粉置换

8、除铜、镉加锌粉的净化过程在机械搅拌槽或沸腾净化槽内进行。净化后的过滤设备一般采用压滤机。滤渣称铜镉渣，由铜、镉和锌组成，含Zn35～40%、Cu3～6%、Cd4～10%，送去回收锌、铜、镉。当