锌浸出液净化（短学时）.ppt

本章思考题 1、锌焙砂中性浸出液净化时，锌粉置换除铜镉的原理是什么？影响锌粉置换反应的因素有哪些？ 2、试比较从硫酸锌溶液中沉钴的方法。 3、在硫酸锌溶液中的杂质Cu、Cd、Co、Ni、As、Sb、F、Cl在电积过程中有什么危害？如何将它们净化过程中将他们除去？ 《有色重金属冶金学》精品课程 锌冶金学 《重有色金属冶金学》精品课程 目 录 3 湿法炼锌浸出过程 4 硫酸锌浸出液的净化 2 硫化锌精矿的焙烧与烧结 绪论 1 锌冶金进展 5 硫酸锌溶液的电解沉积 6 火法炼锌简介 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 4.1 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 概述 净化：将中性上清液中的杂质脱除至规定的限度以下，提高其纯度，从而满足锌电积的对电解液的要求。 净化的目的: （1）将浸出液中对有害杂质脱除至规定的限度以下。 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。 （2）使铜、镉、钴等有价金属得到富集在净化渣中， 从净化渣中回收有价金属。 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。 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。 多段深度净化：一般有一段、二段、三段和四段之分。 作业方式：间断作业和连续作业。 连续净化生产率高，易于实现自动化，但操作控制要求较高。 净化流程选择：满足电解工序对新液的要求， 杂质在净化渣中的富集率和锌粉用量等。 大多采用砷盐法和反向锑盐法，以达到深度净化的目的。 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，基本反应为： Zn + Me2+ = 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(a Me2+ /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+/a Me2+) 式中aZn2+/a Me2+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。 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。 4.2.2 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