冶金學(xué)鋅冶金濕法煉鋅內(nèi)容

1、LOGO3 3 濕法煉鋅濕法煉鋅 - 3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出- 3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收- 3.3-3.3-中性浸出液的凈化中性浸出液的凈化3 3 濕法煉鋅濕法煉鋅- 3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積3 3 濕法煉鋅濕法煉鋅（1）鋅焙砂浸出傳統(tǒng)流程鋅焙砂浸出傳統(tǒng)流程3 3 濕法煉鋅濕法煉鋅（2） 鋅焙砂的熱酸浸出鋅焙砂的熱酸浸出-沉鐵原則工藝流程沉鐵原則工藝流程3 3 濕法煉鋅濕法煉鋅3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出 3.1.1-3.1.1-中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)3.1.2-3.1.2- Fe2+的氧化及的氧化及As、Sb

2、共沉淀共沉淀3.1.3-3.1.3-浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素3.1.4-3.1.4-浸出主要設(shè)備浸出主要設(shè)備中性浸出中性浸出-采用廢電解液、二氧化錳和硫酸等對(duì)焙砂進(jìn)行采用廢電解液、二氧化錳和硫酸等對(duì)焙砂進(jìn)行浸出，控制終點(diǎn)浸出，控制終點(diǎn)pH值接近中性的浸出過(guò)程值接近中性的浸出過(guò)程。中性浸出目的中性浸出目的： (1) 使使Zn盡可能地全部溶解到浸出液中，提高盡可能地全部溶解到浸出液中，提高Zn浸出浸出率；率； (2) 使有害雜質(zhì)盡可能進(jìn)入渣中，達(dá)到與鋅分離的目的。使有害雜質(zhì)盡可能進(jìn)入渣中，達(dá)到與鋅分離的目的。 中性浸出過(guò)程中為了使中性浸出過(guò)程中為了使鐵和砷、銻鐵和砷、銻等雜質(zhì)進(jìn)入浸出等

3、雜質(zhì)進(jìn)入浸出渣，終點(diǎn)渣，終點(diǎn)pH值控制在值控制在5.05.2左右。左右。 中性浸出渣中有大量鋅存在中性浸出渣中有大量鋅存在(含鋅含鋅20左右左右) ，所以所以中性浸出渣必須進(jìn)一步處理以回收鋅。中性浸出渣必須進(jìn)一步處理以回收鋅。3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出 中性浸出化學(xué)變化主要包含鋅的浸出分離中性浸出化學(xué)變化主要包含鋅的浸出分離 、鐵的氧化沉淀和、鐵的氧化沉淀和砷銻與鐵共沉淀的過(guò)程。砷銻與鐵共沉淀的過(guò)程。 鋅焙砂中性浸出過(guò)程是鋅焙砂中性浸出過(guò)程是焙燒礦氧化物的稀硫酸溶解和硫酸鹽焙燒礦氧化物的稀硫酸溶解和硫酸鹽的水溶解過(guò)程的水溶解過(guò)程。Zn、Fe、Cu、 Cd 、Co 和和Ni的氧

4、化物均能有效的氧化物均能有效地溶解，而地溶解，而CaO和和PbO則生成難溶的硫酸鹽沉淀。則生成難溶的硫酸鹽沉淀。CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2OPbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O 實(shí)際生產(chǎn)中終點(diǎn)實(shí)際生產(chǎn)中終點(diǎn)pH值控制在值控制在5.5以下以下，從而除去浸出液中的，從而除去浸出液中的Fe、As和和Sb，如果高于此值，就會(huì)生成如果高于此值，就會(huì)生成Zn(OH)2沉淀，降低鋅的沉淀，降低鋅的浸出率。這一點(diǎn)可從圖浸出率。這一點(diǎn)可從圖3-10的氧化物穩(wěn)定區(qū)域圖中可以看到。的氧化物穩(wěn)定區(qū)域圖中可以看到。3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.1-3.1.1中

5、性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.1-3.1.1中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ) 中 性 浸 出中 性 浸 出化學(xué)變化主要化學(xué)變化主要包含鋅的浸出包含鋅的浸出分離分離 、鐵的氧、鐵的氧化沉淀和砷銻化沉淀和砷銻與鐵共沉淀的與鐵共沉淀的過(guò)程。過(guò)程。 3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.1-3.1.1中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ) Zn、Fe、Cu、 Cd 、Co 和和Ni的氧的氧化物均能有化物均能有效地溶解；效地溶解； 而而CaO和和PbO則生則生成難溶的硫成難溶的硫酸鹽沉淀。酸鹽沉淀。在中性浸出時(shí)，在中性浸出時(shí)，

6、Zn、Cu、 Cd 、Co 、Ni和和Mn溶解；溶解；Sn、Al不溶；不溶； Fe2+入溶液入溶液 、 Pb2+、 Fe3+沉淀沉淀 。圖圖3-10 氫氧化物氫氧化物 關(guān)系關(guān)系pHnMlg3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.1-3.1.1中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)中性浸出熱力學(xué)基礎(chǔ)3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.2-3.1.2 Fe2+的氧化及的氧化及As、Sb共沉淀共沉淀鐵的氧化脫除鐵的氧化脫除 MnO2和和O2均能將均能將Fe2+氧化成氧化成Fe3+，氧化能氧化能力取決于力取決于E2、E3與與E1的的差值大小。差值大小。 當(dāng)當(dāng)pH值小于值小于0.5時(shí)時(shí)MnO

7、2的氧化能力大于空的氧化能力大于空氣中氧的氧化能力。所氣中氧的氧化能力。所以在中性浸出時(shí)要先把以在中性浸出時(shí)要先把MnO2加入到礦漿中加入到礦漿中鐵的氧化脫除鐵的氧化脫除 實(shí)際生產(chǎn)中，中性浸出前期實(shí)際生產(chǎn)中，中性浸出前期pH1，Mn2+=35g/l， Mn2+1.8210-2，代入代入E4 = E2 - E1 = 0.46-0.12pH-0.031lg(Mn2+2Fe3+/2Fe2+)0可求得，可求得，F(xiàn)e2+ /Fe3+1.610-5，即即Fe2+氧化很完全。氧化很完全。 在中性浸出過(guò)程中，采用鼓風(fēng)攪拌的方法，也是為在中性浸出過(guò)程中，采用鼓風(fēng)攪拌的方法，也是為了利用空氣中的氧來(lái)氧化二價(jià)鐵了利

8、用空氣中的氧來(lái)氧化二價(jià)鐵（酸性靠錳、中性靠風(fēng)）。（酸性靠錳、中性靠風(fēng)）。3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.2-3.1.2 Fe2+的氧化及的氧化及As、Sb共沉淀共沉淀 浸出液中浸出液中As、Sb、Ge與鐵共沉淀，所以當(dāng)浸出液中這三種雜質(zhì)與鐵共沉淀，所以當(dāng)浸出液中這三種雜質(zhì)含量較高時(shí)，必須保證浸出液中有足夠多的鐵離子。通常鐵含量含量較高時(shí)，必須保證浸出液中有足夠多的鐵離子。通常鐵含量應(yīng)為應(yīng)為As和和Sb總量的總量的10倍以上。倍以上。 Fe與與As、Sb共沉淀的機(jī)理，基于下列原理：共沉淀的機(jī)理，基于下列原理：1. 在在Fe(OH)3膠體的絮凝過(guò)程中，具有很高的吸附能力，這時(shí)

9、膠體的絮凝過(guò)程中，具有很高的吸附能力，這時(shí)As和和Sb的氫氧化物被吸附共沉；的氫氧化物被吸附共沉；2. 浸出液中形成的浸出液中形成的Fe(OH)3膠體與膠體與As3+發(fā)生下列反應(yīng)發(fā)生下列反應(yīng) 4Fe(OH)3+H3AsO3 = Fe4O5(OH)5As+ 5H2O銻也有類似的反應(yīng)。銻也有類似的反應(yīng)。中性浸出液中中性浸出液中As、Sb、Ge與鐵的共沉淀與鐵的共沉淀3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.2-3.1.2Fe2+的氧化及的氧化及As、Sb共沉淀共沉淀 鋅焙砂浸出過(guò)程是屬于鋅焙砂浸出過(guò)程是屬于液固之間的多相反應(yīng)液固之間的多相反應(yīng)。反應(yīng)速度。反應(yīng)速度受酸濃度和溫度影響外，還

10、與反應(yīng)物接觸的受酸濃度和溫度影響外，還與反應(yīng)物接觸的表面積、液體粘度表面積、液體粘度和溶質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和溶質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。控制反應(yīng)速度環(huán)節(jié)主要是液相邊有關(guān)。控制反應(yīng)速度環(huán)節(jié)主要是液相邊界層的擴(kuò)散過(guò)程和界面反應(yīng)過(guò)程。界層的擴(kuò)散過(guò)程和界面反應(yīng)過(guò)程。 單位時(shí)間反應(yīng)的摩爾量：?jiǎn)挝粫r(shí)間反應(yīng)的摩爾量：式中式中C、CS溶液本體和反應(yīng)表面處酸的濃度；溶液本體和反應(yīng)表面處酸的濃度； F反應(yīng)表面積，反應(yīng)表面積，F(xiàn)=4r2(球形球形)； 擴(kuò)散層厚度，對(duì)靜態(tài)溶液擴(kuò)散層厚度，對(duì)靜態(tài)溶液=0.5mm，攪拌下攪拌下0.01mm； D擴(kuò)散系數(shù)，可用擴(kuò)散系數(shù)，可用D=(RT/N)(1/3d)來(lái)計(jì)算；來(lái)計(jì)算； R為氣體常

11、數(shù)；為氣體常數(shù)；N為阿伏伽德羅常數(shù)；為阿伏伽德羅常數(shù)；為介質(zhì)粘度；為介質(zhì)粘度；d為直徑。為直徑。)(SCCDFdtdnZnOCCSr3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素ZnOCCSr3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素 由上式可知，當(dāng)由上式可知，當(dāng)CS一定時(shí)，一定時(shí)，本體中酸濃度越大，反應(yīng)速度本體中酸濃度越大，反應(yīng)速度越快，所以實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)提越快，所以實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)提高反應(yīng)液酸度高反應(yīng)液酸度(170200g/l)。 提高攪拌強(qiáng)度時(shí)，提高攪拌強(qiáng)度時(shí)，變小，

12、變小，也能加快反應(yīng)。也能加快反應(yīng)。 顆粒越細(xì)、或提高反應(yīng)溫度、顆粒越細(xì)、或提高反應(yīng)溫度、降低介質(zhì)粘度都能增大擴(kuò)散系降低介質(zhì)粘度都能增大擴(kuò)散系數(shù)數(shù)D，也能提高反應(yīng)速度。，也能提高反應(yīng)速度。(1) (1) 擴(kuò)散過(guò)程控制擴(kuò)散過(guò)程控制3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素(2) (2) 界面反應(yīng)控制界面反應(yīng)控制 當(dāng)攪拌強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，擴(kuò)散過(guò)程能夠比較順當(dāng)攪拌強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，擴(kuò)散過(guò)程能夠比較順利地進(jìn)行，這時(shí)氧化鋅的溶解速度取決于利地進(jìn)行，這時(shí)氧化鋅的溶解速度取決于界面反應(yīng)速度界面反應(yīng)速度。 設(shè)設(shè) 為球狀礦物的原始質(zhì)量，為球狀礦物

13、的原始質(zhì)量， 為為某一某一t時(shí)刻的重量，則反應(yīng)率時(shí)刻的重量，則反應(yīng)率 反應(yīng)速度反應(yīng)速度 30034rW 334rW 30300/1/ )(rrWWW3/10)1 ( rr3/22020)1 (44rKrKSKdtdWdtdWSSS3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素(2) (2) 界面反應(yīng)控制界面反應(yīng)控制 從而反應(yīng)速度從而反應(yīng)速度對(duì)上式積分，可得對(duì)上式積分，可得由上式可見(jiàn)，由上式可見(jiàn)， t，在一定的時(shí)間內(nèi)在一定的時(shí)間內(nèi)K值越大，值越大，值越大。值越大。而而K與溫度與溫度T有指數(shù)關(guān)系有指數(shù)關(guān)系 所以此時(shí)影響反所以此時(shí)影響反應(yīng)速

14、度的主要因素為應(yīng)速度的主要因素為反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度。03/2)1 (3rKdtdSKttrKS03/1)1 (1)exp(RTEAK3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素 焙燒礦中焙燒礦中SiO2以以游離態(tài)游離態(tài)SiO2和結(jié)合態(tài)和結(jié)合態(tài)MeOSiO2形式存在。前形式存在。前者不溶于稀酸，而后者可溶于稀酸，分解出不沉淀的膠狀者不溶于稀酸，而后者可溶于稀酸，分解出不沉淀的膠狀SiO2，在中性浸出過(guò)程中，如果少量生成，則與氫氧化物一在中性浸出過(guò)程中，如果少量生成，則與氫氧化物一道沉淀，但可溶硅高時(shí)，導(dǎo)致大量硅膠產(chǎn)生，使道沉淀，但可溶硅

15、高時(shí)，導(dǎo)致大量硅膠產(chǎn)生，使礦漿澄清、礦漿澄清、過(guò)濾和洗滌困難過(guò)濾和洗滌困難。 加熱加熱可促使硅膠凝聚膠結(jié)，有利于沉淀。也可利用可促使硅膠凝聚膠結(jié)，有利于沉淀。也可利用各種絮各種絮凝劑凝劑加速硅膠的凝聚和沉淀。絮凝劑有丹寧酸、二丁基苯磺加速硅膠的凝聚和沉淀。絮凝劑有丹寧酸、二丁基苯磺酸鈉和樹(shù)脂等。澳大利亞電鋅公司在處理含酸鈉和樹(shù)脂等。澳大利亞電鋅公司在處理含SiO23040%的鋅的鋅礦時(shí)，采取先低酸浸出后迅速中和的方法，使硅膠快速凝聚礦時(shí)，采取先低酸浸出后迅速中和的方法，使硅膠快速凝聚長(zhǎng)大沉淀。長(zhǎng)大沉淀。(3) (3) 硅酸鹽的浸出行為硅酸鹽的浸出行為3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出

16、-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.4-3.1.4 浸出主要設(shè)備浸出主要設(shè)備1-攪拌風(fēng)管；攪拌風(fēng)管；2-防腐襯里；防腐襯里；3-混混凝土槽；凝土槽；4-楊升楊升器；器；5-礦漿輸出礦漿輸出管管(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.4-3.1.4 浸出主要

17、設(shè)備浸出主要設(shè)備(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.4-3.1.4 浸出主要設(shè)備浸出主要設(shè)備(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出-3.1.3-3.1.3 浸出速度及影響因素浸出速度及影響因素(4) (4) 中性浸出作業(yè)實(shí)踐中性浸出作業(yè)實(shí)踐3.1-3.1-焙砂的中性浸出焙砂的中性浸出思考題思考題1 1、什么是中性浸出？中性浸出液一般由哪幾項(xiàng)組成？浸出終、什么是中性浸出？中性浸出液一般由哪幾項(xiàng)組成？浸出終點(diǎn)的點(diǎn)的pHpH值一般是多少？值一般是多少？2 2、中性浸出的目的是什么？

18、、中性浸出的目的是什么？3 3、中性浸出過(guò)程中如何控制鐵不進(jìn)入溶液中？其原理是什么？、中性浸出過(guò)程中如何控制鐵不進(jìn)入溶液中？其原理是什么？中性浸出時(shí)添加二氧化錳的作用是什么？為什么浸出后期還要中性浸出時(shí)添加二氧化錳的作用是什么？為什么浸出后期還要鼓風(fēng)強(qiáng)化二價(jià)鐵的氧化？中性浸出除了不讓鐵進(jìn)入溶液之外，鼓風(fēng)強(qiáng)化二價(jià)鐵的氧化？中性浸出除了不讓鐵進(jìn)入溶液之外，還有哪幾種金屬被排除進(jìn)入渣中？其原理是什么？還有哪幾種金屬被排除進(jìn)入渣中？其原理是什么？4 4、中性浸出后渣中還含有大量的鋅，它們主要以什么狀態(tài)存、中性浸出后渣中還含有大量的鋅，它們主要以什么狀態(tài)存在？在？3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中

19、鋅的回收 3.2.1-3.2.1-鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出3.2.2-3.2.2- 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除3.2.3-3.2.3-中浸渣的火法處理中浸渣的火法處理3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出(1) (1) 問(wèn)題的提出與解決問(wèn)題的提出與解決 中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收 經(jīng)中性和弱酸性浸出后渣含鋅仍在經(jīng)中性和弱酸性浸出后渣含鋅仍在1822%左右，渣中鋅左右，渣中鋅的主要形態(tài)為的主要形態(tài)為ZnFe2O4(6090%)和和ZnS(016%)。 兩個(gè)問(wèn)題兩個(gè)問(wèn)題 (1)如何才能讓鋅浸出；如何才能讓鋅浸出；(2)如何實(shí)

20、現(xiàn)鋅鐵分離如何實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離 解決之道解決之道 (1) 火法鋅鐵分離火法鋅鐵分離-氧化鋅浸出氧化鋅浸出；(2)濕法浸出濕法浸出-鋅鐵分離鋅鐵分離 熱酸浸出主要任務(wù)是浸出鐵酸鋅中所含的鋅，但在鋅熱酸浸出主要任務(wù)是浸出鐵酸鋅中所含的鋅，但在鋅浸出的同時(shí)大量的鐵也浸出來(lái)。浸出的同時(shí)大量的鐵也浸出來(lái)。 為了將溶液中的鐵除去，常采用黃鉀鐵礬沉淀法除鐵。為了將溶液中的鐵除去，常采用黃鉀鐵礬沉淀法除鐵。 浸出過(guò)程主要要了解浸出過(guò)程主要要了解酸度的影響和提高溫度的意義；酸度的影響和提高溫度的意義；3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出(1) (1)

21、問(wèn)題的提出與解決問(wèn)題的提出與解決鋅焙砂浸出傳統(tǒng)流程鋅焙砂浸出傳統(tǒng)流程3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出(1) (1) 問(wèn)題的提出與解決問(wèn)題的提出與解決鋅焙砂的熱酸浸出工藝流程鋅焙砂的熱酸浸出工藝流程3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出(2) (2) 鐵酸鋅浸出熱力學(xué)鐵酸鋅浸出熱力學(xué)3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出(2) (2) 鐵酸鋅浸出熱力學(xué)鐵酸鋅浸出熱力學(xué)25和100時(shí)Zn-Fe-H2O系的-p

22、H圖關(guān)注關(guān)注溫度溫度-酸度酸度-電位電位 區(qū)ZnOFe2O3 的穩(wěn)定區(qū)。區(qū) Zn2+Fe2O3 的穩(wěn)定區(qū)。區(qū)Zn2+Fe3+ 的穩(wěn)定區(qū)。區(qū)Zn2+Fe2+ 的穩(wěn)定區(qū)。區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出 ZnFe2O4屬于難分解的鐵氧體，浸出活屬于難分解的鐵氧體，浸出活化能高達(dá)化能高達(dá)58.6kj/mol，浸出處于，浸出處于化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)控制區(qū)控制區(qū)；按；按lnk=-E/RT+B計(jì)算計(jì)算40100間間k k的比例的比例，k50/k40=2.01；k70/k60=1.84; k100/k90=1.68; 溫度升高時(shí)

23、，其浸出速度成溫度升高時(shí)，其浸出速度成倍提高：倍提高： 浸出動(dòng)力學(xué)適合縮核模型：浸出動(dòng)力學(xué)適合縮核模型：1-(1-)1 / 3=kt，研究表明，在，研究表明，在85下浸出下浸出ZnFe2O4來(lái)說(shuō)，來(lái)說(shuō)，k=4.7510-3; 若要求若要求=99%時(shí)，時(shí)，t=165.3min，工業(yè)生產(chǎn)一般取，工業(yè)生產(chǎn)一般取34小時(shí)。小時(shí)。(3) (3) 鐵酸鋅浸出動(dòng)力學(xué)鐵酸鋅浸出動(dòng)力學(xué)3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.1 -3.2.1 鋅的熱酸浸出鋅的熱酸浸出 熱酸浸出過(guò)程分一段和多段浸出熱酸浸出過(guò)程分一段和多段浸出 一段熱酸浸出一段熱酸浸出的條件和技術(shù)指標(biāo)：的條件和技術(shù)指標(biāo)： 始酸：始

24、酸：100200g/l;終酸：終酸：3060g/l;溫度：溫度：8595;時(shí)間：時(shí)間：34h;液固比液固比610(開(kāi)始開(kāi)始)：一般鋅的浸出率可以達(dá)到：一般鋅的浸出率可以達(dá)到97%。兩段浸出：兩段浸出：一般是在熱酸浸出之后加一段超酸浸出：一般是在熱酸浸出之后加一段超酸浸出： (1)熱酸浸出：終酸：熱酸浸出：終酸：5060g/l;溫度：溫度：8590; (2)超酸浸出：超酸浸出：終酸：終酸：100125g/l;溫度：溫度：90;3h；鋅鋅的總浸出率可以達(dá)到的總浸出率可以達(dá)到99.5%。(4) (4) 熱酸浸出技術(shù)條件及指標(biāo)熱酸浸出技術(shù)條件及指標(biāo)3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.

25、2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除熱酸浸出時(shí)有熱酸浸出時(shí)有9596%的鋅被溶解下來(lái)，但同時(shí)也有的鋅被溶解下來(lái)，但同時(shí)也有90%的的鐵被溶解出來(lái)。鐵被溶解出來(lái)。如果用通常的水解法沉鐵，由于有大量的如果用通常的水解法沉鐵，由于有大量的膠狀鐵質(zhì)生成，難以進(jìn)行沉淀過(guò)濾。膠狀鐵質(zhì)生成，難以進(jìn)行沉淀過(guò)濾。 當(dāng)溶液中有堿金屬硫酸鹽存在時(shí)，在當(dāng)溶液中有堿金屬硫酸鹽存在時(shí)，在pH 1.5、溫度溫度為為90以上時(shí)，會(huì)生成一種過(guò)濾性十分良好的結(jié)晶堿式以上時(shí)，會(huì)生成一種過(guò)濾性十分良好的結(jié)晶堿式復(fù)式鹽沉淀。復(fù)式鹽沉淀。此種結(jié)晶與天然的黃鉀鐵礬結(jié)構(gòu)非常相似，此種結(jié)晶與天然的黃鉀鐵礬結(jié)構(gòu)非常相似，所以把

26、這種復(fù)式鹽通稱為黃鉀鐵礬結(jié)晶。所以把這種復(fù)式鹽通稱為黃鉀鐵礬結(jié)晶。(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵成礬離子作用成礬離子作用生成黃鉀鐵礬的反應(yīng)：生成黃鉀鐵礬的反應(yīng)：3 3FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3+2(A)OH+10H+2(A)OH+10H2 2O= O= 2(A)Fe2(A)Fe3 3(SO(SO4 4) )2 2(OH)(OH)6 6+5H+5H2 2SOSO4 4A A=K=K+ +、NaNa+ +、NHNH4 4+

27、+、AgAg+ +、RbRb+ +、H H3 3O O+ +和和1/21/2PbPb2+2+。KFeKFe3 3(SO(SO4 4) )2 2(OH)(OH)6 6/ /G G2525=-3323.6j/mol=-3323.6j/mol；KFeKFe3 3(SO(SO4 4) )2 2(OH)(OH)6 6+8H+8H+ +=K=K+ +3Fe+3Fe3+3+2HSO+2HSO4 42-2-+6H+6H2 2O O pHpH2525=-1.738=-1.738； pHpH100100=-2.052=-2.052； pHpH100100=-2.052-1/8lga=-2.052-1/8lgaK+

28、K+-3/8lga-3/8lgaFe3+Fe3+-1/4lga-1/4lgaHSO4-HSO4-K K+ +的作用最佳，的作用最佳，NaNa+ +、RbRb+ +稍差。稍差。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵鐵沉淀物的轉(zhuǎn)換鐵沉淀物的轉(zhuǎn)換 (1)在有K+和HSO4-存在下，黃鉀鐵礬十分穩(wěn)定； (2)FeAsO4、ZnO.Fe2O3和Fe2

29、O3溶液均可轉(zhuǎn)化為黃鉀鐵礬； (3)黃鉀鐵礬生成的pH越低，說(shuō)明成礬能力越強(qiáng)，越有利于轉(zhuǎn)化成鐵礬，因此工業(yè)上采用接近于沸點(diǎn)的溫度(95100)沉礬,一般用焙砂中和到pH=11.5沉礬；3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵成礬動(dòng)力學(xué)成礬動(dòng)力學(xué) pH=1.5時(shí)，用NH4+和Na+沉礬時(shí) ：第1小時(shí)初期反應(yīng)較慢；第2小時(shí)沉淀速率顯著加快，此后鐵的下降緩慢；3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵

30、黃鉀鐵礬除鐵 熱酸浸出液成分熱酸浸出液成分 Fe3+1025g/l， H2SO41528g/l。 沉礬條件沉礬條件 晶種為前槽渣量的5，95100,24h，終了酸度5g/l。 Fe1g/l。 低酸浸出溫度要低一些，防止鐵礬早熟60-70。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬法的優(yōu)點(diǎn)：黃鉀鐵礬法的優(yōu)點(diǎn)： 1）生成的黃鉀鐵釩為晶體，易過(guò)濾洗滌； 2）鐵礬中只含少量的Na、K、NH4等，所以試劑消耗少； 3）鐵礬沉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸比生成氫氧化鐵或氧化鐵時(shí)的少，所以中和劑用量少，對(duì)

31、有硫酸積累的工廠有利。黃鉀鐵礬法的缺點(diǎn)：黃鉀鐵礬法的缺點(diǎn)： 1）額外消耗一部分硫酸，對(duì)于年產(chǎn)10萬(wàn)噸鋅的工廠，消耗硫酸達(dá)1.9萬(wàn)噸。 2）生產(chǎn)流程比較長(zhǎng)，液固分離環(huán)節(jié)多。 3）渣量大，對(duì)于精礦含鐵8%年產(chǎn)10萬(wàn)噸鋅的工廠，年產(chǎn)鐵釩渣約5.4萬(wàn)噸，而且渣性質(zhì)不夠穩(wěn)定，是一種二次污染的有害渣3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵- -低污染黃鉀

32、鐵礬法低污染黃鉀鐵礬法基本原理：基本原理：在黃鉀鐵礬沉淀前調(diào)整溶液成分，不加中和劑就能達(dá)到滿意的沉鐵效果。通過(guò)低溫預(yù)中和低溫預(yù)中和或用中性浸出液稀中性浸出液稀釋釋實(shí)現(xiàn)，一般兩者兼用。 熱酸浸出后液： Fe3+2030g/l， 9095， 終酸4060g/l。 預(yù)中和溫度65， 酸度35g/l。 中和劑可用焙砂或中浸底流。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 低溫預(yù)中和可減少早熟的鐵礬渣進(jìn)入酸浸渣，因此鉛銀低溫預(yù)中和可減少早熟的鐵礬渣進(jìn)入酸浸渣，因此鉛銀渣干凈；渣干凈； 沉礬時(shí)不加焙砂中和，不會(huì)有鐵酸鋅進(jìn)入鐵礬渣，因此沉礬時(shí)不加焙砂中和，不會(huì)有鐵酸鋅進(jìn)入鐵礬渣，因此鋅回收率高；同時(shí)鐵礬渣含鋅低，含鐵高。鋅回收率高；同時(shí)

33、鐵礬渣含鋅低，含鐵高。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除圖圖3-13 低污染黃鉀鐵礬法工藝流程（焙砂中和）低污染黃鉀鐵礬法工藝流程（焙砂中和）中浸濃密中浸濃密酸浸濃密酸浸濃密中和濃密中和濃密沉礬濃密沉礬濃密礬渣洗滌礬渣洗滌(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵- -低污染黃鉀鐵礬法低污染黃鉀鐵礬法3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵- -低污染黃鉀鐵礬法低污染黃鉀鐵礬法3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中

34、鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵- -低污染黃鉀鐵礬法低污染黃鉀鐵礬法3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(1) (1) 黃鉀鐵礬除鐵黃鉀鐵礬除鐵- -低污染黃鉀鐵礬法低污染黃鉀鐵礬法3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(2) (2) 針鐵礦法除鐵針鐵礦法除鐵19651969年比利時(shí)老山公司研究成功，簡(jiǎn)稱年比利時(shí)老山公司研究成功，簡(jiǎn)稱V.M法。法。先還原再氧化先還原再氧化。先用

35、ZnS還原Fe3+為Fe2+，再用空氣緩慢氧化為Fe3+，以針鐵礦形式除去。應(yīng)用廠家：比利時(shí)巴倫鋅廠和奧爾佩特廠，韓國(guó)溫山，美國(guó)巴特斯維爾廠等。70年代澳大利亞電鋅公司研究了改進(jìn)的針鐵礦法，稱為年代澳大利亞電鋅公司研究了改進(jìn)的針鐵礦法，稱為E.Z法。法。直接將含高濃度Fe3+溶液緩慢均勻加入不含F(xiàn)e3+的溶液中，要求沉Fe3+溶液中含F(xiàn)e3+低于1/gl，使Fe3+以針鐵礦形式除去。我國(guó)的水口山和溫州電鋅廠采用該法。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(2) (2) 針鐵礦法除鐵針鐵礦法除鐵Fe3+的沉淀過(guò)程受溫度的影響。

36、低溫下控制一定pH可生成Fe(OH)3；溫度升到90以上時(shí)控制一定pH值可生成FeOOH(針鐵礦)；溫度升高到150時(shí)可生成Fe2O3(赤鐵礦)。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(2) (2) 針鐵礦法除鐵針鐵礦法除鐵在在9095之間，之間， Fe3+濃度對(duì)結(jié)晶形態(tài)有很大影濃度對(duì)結(jié)晶形態(tài)有很大影響。響。 Fe3+ 2g/l，形成，形成- -FeOOHFeOOH- -針鐵礦針鐵礦 。 Fe3 +412g/l ，生成，生成Fe2(SO4)3.5Fe2O3.15H2OFe3+12100g/l，生成生成4Fe2(SO4)3.5

37、Fe2O3.27H2O的草黃鐵礬的草黃鐵礬3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(2) (2) 針鐵礦法除鐵針鐵礦法除鐵 針鐵礦除鐵原理針鐵礦除鐵原理 針鐵礦法沉鐵反應(yīng)為：針鐵礦法沉鐵反應(yīng)為：Fe2(SO4)3+ZnS+1/2O2+3H2O= ZnSO4+2FeOOH+2H2SO4+S0針鐵礦法沉鐵條件：針鐵礦法沉鐵條件： 1) 溶液中溶液中Fe3+濃度要濃度要 2g/l；2) 溶液溶液pH控制在控制在34；3) 溶液溫溶液溫度高于度高于90。 實(shí)際的熱酸浸出液中實(shí)際的熱酸浸出液中Fe3+為為20g/l以上，有的高達(dá)以上，有

38、的高達(dá)3040g/l，顯然不能直接沉針鐵礦。顯然不能直接沉針鐵礦。 為此實(shí)際生產(chǎn)中先對(duì)酸浸液中的為此實(shí)際生產(chǎn)中先對(duì)酸浸液中的Fe3+進(jìn)行還原，然后再進(jìn)行進(jìn)行還原，然后再進(jìn)行氧化生成針鐵礦。氧化生成針鐵礦。3.2-3.2-中浸渣中鋅的回收中浸渣中鋅的回收-3.2.2 -3.2.2 酸浸液中鐵的脫除酸浸液中鐵的脫除(2) (2) 針鐵礦法除鐵針鐵礦法除鐵實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)際生產(chǎn)中采用以下兩種方法采用以下兩種方法： 1) 用用ZnS還原還原Fe3+的方法的方法。其反應(yīng)為：。其反應(yīng)為： Fe2(SO4)3 + ZnS = 2FeSO4 + ZnSO4 +S0結(jié)果使結(jié)果使Fe3+濃度濃度 55；銅渣用量：；銅

39、渣用量：1014g/l 一般利用兩段凈液除銅鎘時(shí)得到的銅渣或提取鎘后一般利用兩段凈液除銅鎘時(shí)得到的銅渣或提取鎘后 的的銅渣銅渣除氯。此方法要在除銅鎘前進(jìn)行。除氯。此方法要在除銅鎘前進(jìn)行。 3.3-3.3-中性浸出液的凈化中性浸出液的凈化思考題思考題1 1、中性浸出液凈化通常脫除的主要是哪幾種金屬？常用的凈、中性浸出液凈化通常脫除的主要是哪幾種金屬？常用的凈化工藝有哪幾種？化工藝有哪幾種？2 2、結(jié)合電位、結(jié)合電位-pH-pH圖在熱力學(xué)上說(shuō)明銅鎘鈷鎳置換脫除的難易程圖在熱力學(xué)上說(shuō)明銅鎘鈷鎳置換脫除的難易程度；為什么鈷的脫除較為困難？如何提高鋅置換除鈷的效果？度；為什么鈷的脫除較為困難？如何提高鋅

40、置換除鈷的效果？除了鋅置換之外還有哪些除鈷方法？除了鋅置換之外還有哪些除鈷方法？3 3、為什么在銻鹽凈化時(shí)溫度先低后高，而砷鹽凈化法的溫度、為什么在銻鹽凈化時(shí)溫度先低后高，而砷鹽凈化法的溫度是先高后低呢？是先高后低呢？4 4、氯離子對(duì)濕法煉鋅有哪些危害？有哪些常見(jiàn)的脫出方法？、氯離子對(duì)濕法煉鋅有哪些危害？有哪些常見(jiàn)的脫出方法？氟超標(biāo)時(shí)如何脫除？氟超標(biāo)時(shí)如何脫除？ 3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（1）電沉積基本原理電沉積基本原理- -工藝簡(jiǎn)述工藝簡(jiǎn)述 經(jīng)過(guò)凈化得到的溶液經(jīng)過(guò)凈化得到的溶液新液與電解貧液混合后新液與電解貧液混合后，通過(guò)不

41、溶陽(yáng)，通過(guò)不溶陽(yáng)極電解的方法從中提取鋅。所用的陽(yáng)極板為鉛銀合金板，陰極極電解的方法從中提取鋅。所用的陽(yáng)極板為鉛銀合金板，陰極板為鋁板。板為鋁板?？偡磻?yīng)總反應(yīng)： 隨著電解的進(jìn)行，電解液中隨著電解的進(jìn)行，電解液中Zn2+含量不斷減少，硫酸濃度含量不斷減少，硫酸濃度不斷增大不斷增大。因此必須連續(xù)地抽出一部分電解液送到浸出工序，。因此必須連續(xù)地抽出一部分電解液送到浸出工序，同時(shí)要不斷地補(bǔ)充已凈化的中性浸出液。同時(shí)要不斷地補(bǔ)充已凈化的中性浸出液。 陰極上析出的鋅每隔一個(gè)周期陰極上析出的鋅每隔一個(gè)周期(一般為一般為24小時(shí)小時(shí))取出，將鋅片取出，將鋅片剝下來(lái)送溶鑄車間鑄成錠。陰極鋁板清洗后返回電解槽繼續(xù)電

42、剝下來(lái)送溶鑄車間鑄成錠。陰極鋁板清洗后返回電解槽繼續(xù)電解。解。3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（1）電沉積基本原理電沉積基本原理- -工藝簡(jiǎn)述工藝簡(jiǎn)述3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（2）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng) 正常電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)正常電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng) 2 2H H2 2O O 4e = O4e = O2 2 + 4H + 4H+ + E=1.229V E=1.229V 1）金屬鉛的氧化）金屬鉛的氧化 Pb - 2e = Pb2+ E= -0.126V

43、 Pb -2e+ SO42- = PbSO4 E= -0.356V 電位更負(fù)，更易溶解電位更負(fù)，更易溶解。 溶解的溶解的Pb2+與與SO42-反應(yīng)，在陽(yáng)極表面形成致密的保護(hù)反應(yīng)，在陽(yáng)極表面形成致密的保護(hù)膜，阻止鉛板繼續(xù)溶解。而且會(huì)升高陽(yáng)極電位。膜，阻止鉛板繼續(xù)溶解。而且會(huì)升高陽(yáng)極電位。 當(dāng)陽(yáng)極電位接近當(dāng)陽(yáng)極電位接近0.65V時(shí)，會(huì)有下列反應(yīng)發(fā)生：時(shí)，會(huì)有下列反應(yīng)發(fā)生： Pb + 2H2O 4e = PbO2 + 4H+ E=0.655V這樣被覆蓋的鉛會(huì)直接生成這樣被覆蓋的鉛會(huì)直接生成PbO2，形成更致密的保護(hù)層。形成更致密的保護(hù)層。3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.

44、1電沉積基本原理電沉積基本原理（2）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng) 2）二價(jià)鉛（）二價(jià)鉛（ Pb2 + ）的氧化）的氧化當(dāng)當(dāng)電位超過(guò)電位超過(guò)1.45V時(shí)，溶液中的時(shí)，溶液中的Pb2+和和PbSO4也會(huì)氧化成也會(huì)氧化成PbO2。 Pb2 + + 2H2O 2e = PbO2 + 4H+ E=1.45V PbSO4 + 2H2O 2e = PbO2 + H2SO4 + 2H+ E=1.68V 3） Mn2+、Cl-等離子的氧化等離子的氧化除此之外，電解液中的除此之外，電解液中的Mn2+、Cl-等離子會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：等離子會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)： Mn2+ + 2H2O 2e = MnO

45、2 + 4H+ E=1.25V Mn2+ + 4H2O 5e = MnO4- + 8H+ E=1.50V MnO2 + 2H2O 3e = MnO4- + 4H+ E=1.71V 2Cl- 2e = Cl2 E=1.35V Cl- + 4H2O2e = ClO4- + 8H+ E=1.39V3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（2）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)4） H2O的電解氧化分解的電解氧化分解2H2O 2e = O2 + 4H+ E=1.23V 1）和）和2）類反應(yīng)屬于階段性反應(yīng)，只在電解投槽初期大量）類反應(yīng)屬

46、于階段性反應(yīng)，只在電解投槽初期大量發(fā)生；發(fā)生； 3）和）和4）類反應(yīng)屬于常態(tài)化過(guò)程的反應(yīng)，其中主反應(yīng)為氧）類反應(yīng)屬于常態(tài)化過(guò)程的反應(yīng)，其中主反應(yīng)為氧氣的電解析出。氣的電解析出。 對(duì)于陽(yáng)極電位來(lái)說(shuō)，對(duì)于陽(yáng)極電位來(lái)說(shuō)，1.23V只是標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，在實(shí)際只是標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，在實(shí)際電解過(guò)程中還存在著過(guò)電位問(wèn)題。析出氧氣的氧化還原平衡電位電解過(guò)程中還存在著過(guò)電位問(wèn)題。析出氧氣的氧化還原平衡電位和過(guò)電位之和才代表真實(shí)的陽(yáng)極析氧電位。和過(guò)電位之和才代表真實(shí)的陽(yáng)極析氧電位。3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（2）電沉積基本原理電沉積基本原理- -

47、陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng) 在正常電解時(shí)，陽(yáng)極電位達(dá)到在正常電解時(shí)，陽(yáng)極電位達(dá)到1.92.0V左右，所以陽(yáng)極表面主左右，所以陽(yáng)極表面主要覆蓋物應(yīng)為要覆蓋物應(yīng)為PbO2，電解過(guò)程中電解過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)主要是分解水放出氧氣。陽(yáng)極反應(yīng)主要是分解水放出氧氣。當(dāng)氯離子存在時(shí)，析出的氯氣會(huì)使陽(yáng)極腐蝕，污染車間。當(dāng)氯離子存在時(shí)，析出的氯氣會(huì)使陽(yáng)極腐蝕，污染車間。3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（3）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)氫優(yōu)氫優(yōu)先先3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（3）電沉

48、積基本原理電沉積基本原理- -陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) 鋅和氫在陰極析出過(guò)程中的鋅和氫在陰極析出過(guò)程中的PK 電解液中雜質(zhì)元素的含量很低時(shí)，陰極放電的離子只能是電解液中雜質(zhì)元素的含量很低時(shí)，陰極放電的離子只能是Zn2+和和H+。當(dāng)電解液含當(dāng)電解液含Zn50g/l，H2SO4115g/l，40條件下條件下(正正常電解時(shí)電解液成分范圍內(nèi)常電解時(shí)電解液成分范圍內(nèi))， 從理論上看，氫離子優(yōu)先于鋅離子放電。但實(shí)際上由于氫離從理論上看，氫離子優(yōu)先于鋅離子放電。但實(shí)際上由于氫離子在金屬電極上有很高的超電位，而鋅離子的過(guò)電位很小，所子在金屬電極上有很高的超電位，而鋅離子的過(guò)電位很小，所以鋅電解的陰極過(guò)程主要是以鋅電解

49、的陰極過(guò)程主要是Zn2+的放電。的放電。 H+的超電位在不同金屬陰極上是不同的，它服從塔菲爾定律：的超電位在不同金屬陰極上是不同的，它服從塔菲爾定律： a為常數(shù)，主要取決于陰極材料及表面狀態(tài)；為常數(shù)，主要取決于陰極材料及表面狀態(tài)； b為隨溫度變化的參數(shù)，通常為隨溫度變化的參數(shù)，通常0.110.12范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 鋅想辦法創(chuàng)造鋅想辦法創(chuàng)造條件條件- -找對(duì)方弱點(diǎn)找對(duì)方弱點(diǎn)3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（3）電沉積電沉積基本原基本原理理- -陰極陰極反應(yīng)反應(yīng)鋅想辦法創(chuàng)造鋅想辦法創(chuàng)造條件條件- -找對(duì)方敵人找對(duì)方敵人3.4-3.4-鋅的

50、電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（3）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)鋅想辦法創(chuàng)造鋅想辦法創(chuàng)造條件條件- -成功超越成功超越3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（3）電沉積基本原理電沉積基本原理- -陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)由于由于EZn實(shí)實(shí) EH實(shí)實(shí)，所以陰極反應(yīng)主要為，所以陰極反應(yīng)主要為Zn2+的放電。的放電。 雜質(zhì)在陰極上的放電析出雜質(zhì)在陰極上的放電析出 雜質(zhì)的析出不僅影響陰極鋅的結(jié)晶質(zhì)量，還影響陰極鋅雜質(zhì)的析出不僅影響陰極鋅的結(jié)晶質(zhì)量，還影響陰極鋅的化學(xué)成分。的化學(xué)成分。 當(dāng)溶液中

51、雜質(zhì)濃度低到一定程度時(shí)，決定析出速度的當(dāng)溶液中雜質(zhì)濃度低到一定程度時(shí)，決定析出速度的因素不是析出電位，而是雜質(zhì)擴(kuò)散到陰極表面的速度因素不是析出電位，而是雜質(zhì)擴(kuò)散到陰極表面的速度, 這這時(shí)析出速度等于擴(kuò)散速度。時(shí)析出速度等于擴(kuò)散速度。鋅想辦法創(chuàng)造鋅想辦法創(chuàng)造條件條件- -掌握主動(dòng)掌握主動(dòng)3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（4）電沉積基本原理電沉積基本原理- -雜質(zhì)在陰極的析出雜質(zhì)在陰極的析出式中式中 J擴(kuò)散速度，擴(kuò)散速度， mol/s;D擴(kuò)散系數(shù)，擴(kuò)散系數(shù)，m2/s; S電極表面積，電極表面積，m2；CC、Ci電極表面及溶液本體內(nèi)雜質(zhì)的摩

52、爾濃度，電極表面及溶液本體內(nèi)雜質(zhì)的摩爾濃度， mol/m3； 擴(kuò)散層厚度，擴(kuò)散層厚度，m。 而每秒鐘所帶的電量而每秒鐘所帶的電量 I = nFJ (A) n為雜質(zhì)價(jià)態(tài)數(shù)為雜質(zhì)價(jià)態(tài)數(shù) 雜質(zhì)析出電流密度雜質(zhì)析出電流密度3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（4）電沉積基本原理電沉積基本原理- -雜質(zhì)在陰極的析出雜質(zhì)在陰極的析出 極限電流密度極限電流密度Dd的計(jì)算：的計(jì)算： 當(dāng)當(dāng)DK足夠大時(shí)，電極反應(yīng)速度足夠快，意味著達(dá)到電極足夠大時(shí)，電極反應(yīng)速度足夠快，意味著達(dá)到電極表面的離子立即反應(yīng)并消耗掉，因此可以認(rèn)為表面的離子立即反應(yīng)并消耗掉，因此可以認(rèn)

53、為CC0。于是得到極限電流密度于是得到極限電流密度Dd： Dd = nFDCi / 3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（4）電沉積基本原理電沉積基本原理- -雜質(zhì)在陰極的析出雜質(zhì)在陰極的析出 電鋅中雜質(zhì)含量的計(jì)算：電鋅中雜質(zhì)含量的計(jì)算：例：已知：例：已知：D總總=500A/m2，D=0.7210-5cm2/s，=0.05cm，MCu：63.54，鋅電解液中含銅，鋅電解液中含銅0.002g/l， MZn=65.38，=92%。求求Dd和電鋅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。和電鋅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：解： Dd = nFDCi / = 296500(0.72

54、10-5)(0.002/63.54) = 8.7610-4 (A/m2) 由法拉第定律可知，在陰極上析出銅和鋅的摩爾分?jǐn)?shù)分別由法拉第定律可知，在陰極上析出銅和鋅的摩爾分?jǐn)?shù)分別與各自的電流密度成正比，即與各自的電流密度成正比，即XCuDCu，XZnDZn，而而DZn D總總，所以，所以XCu/XZn= DCu/DZn= DCu/D總總 。3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（4）電沉積基本原理電沉積基本原理- -雜質(zhì)在陰極的析出雜質(zhì)在陰極的析出 從而可以求得電鋅中銅的含量從而可以求得電鋅中銅的含量Wt%Cu： 同樣可以求出其它雜質(zhì)在電鋅中的

55、含量。同樣可以求出其它雜質(zhì)在電鋅中的含量。92. 038.6550054.631076. 8%4ZnCuCuZnZnCuCuMDMDMXMXCuWt總%0002. 01085. 163.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（5）電沉積基本原理電沉積基本原理- -槽電壓槽電壓3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.1-3.4.1電沉積基本原理電沉積基本原理（5）電沉積基本原理電沉積基本原理- -槽電壓槽電壓3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備

56、電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3

57、.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（1）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -電積車間及設(shè)備電積車間及設(shè)備3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電

58、解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（2）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -操作及技術(shù)指標(biāo)操作及技術(shù)指標(biāo)(1)通電開(kāi)槽與陽(yáng)極鍍膜：通電開(kāi)槽與陽(yáng)極鍍膜： 中性開(kāi)槽與酸性開(kāi)槽；酸性低電流中性開(kāi)槽與酸性開(kāi)槽；酸性低電流24小時(shí)鍍膜。小時(shí)鍍膜。(2)電解液的循環(huán)與冷卻：電解液的循環(huán)與冷卻： 電積廢液電積廢液/新液新液=5-25/1；冷卻方式；冷卻方式；(3)槽面管理與技術(shù)控制：槽面管理與技術(shù)控制： 鋅酸濃度測(cè)定與控制：密度計(jì)，循環(huán)流量控制；鋅酸濃度測(cè)定與控制：密度計(jì)，循環(huán)流量控制； 添加劑的添加：動(dòng)物膠添加劑的添加：動(dòng)物膠(80以上熱水化開(kāi)均勻加入)，碳酸鍶碳酸鍶(水漿化后均勻加入)，吐酒石，吐

59、酒石(出槽前加入，0.12mg/l否則易燒板) 3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（2）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -操作及技術(shù)指標(biāo)操作及技術(shù)指標(biāo)電解液成分電解液成分： 通常電解液含通常電解液含Zn5060g/l，含含H2SO4為為100 130g/l。 電流效率電流效率： 目前實(shí)際生產(chǎn)中的電流效率約為目前實(shí)際生產(chǎn)中的電流效率約為8893%。 =實(shí)際析出鋅量理論析出鋅量實(shí)際析出鋅量理論析出鋅量100實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)際生產(chǎn)中H+和雜質(zhì)元素的放電析出、鋅的二次化學(xué)反應(yīng)：和雜質(zhì)元素的放電析出、鋅的二次化學(xué)反應(yīng)：Zn + 1/2O2 = ZnO，ZnO + H

60、2SO4 = ZnSO4 + H2O和短路、和短路、漏電等原因，析出的鋅量總是小于理論上計(jì)算的析出鋅量。漏電等原因，析出的鋅量總是小于理論上計(jì)算的析出鋅量。 3.4-3.4-鋅的電解沉積鋅的電解沉積-3.4.2-3.4.2電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐（2）電沉積實(shí)踐電沉積實(shí)踐- -操作及技術(shù)指標(biāo)操作及技術(shù)指標(biāo) 槽電壓槽電壓 槽電壓硫酸鋅的分解電壓槽電壓硫酸鋅的分解電壓 + 電解液電壓降電解液電壓降 + 導(dǎo)電桿、導(dǎo)電桿、導(dǎo)電板、接觸點(diǎn)等的電壓降。生產(chǎn)中要力求降低這些無(wú)導(dǎo)電板、接觸點(diǎn)等的電壓降。生產(chǎn)中要力求降低這些無(wú)用的電壓降。用的電壓降。電解液電壓降電解液電壓降 V = IR = IL/S = DKL