豫光集團鋅業四廠培訓材料彙編----
第一部分緒論
第一章鋅礦貯量分布及鋅的發展史
我國的精鋅產量居世界首位，鋅礦資源的儲量居世界第二位，這足以說明中國是世界上的鋅資源大國和生產大國。鋅在國民經濟中佔據重要地位，在有色金屬產量中僅次於鋁和銅。2023年世界總產量達到890萬噸，我國產量達到184萬噸，隨著我國加入wto，以及世界經濟一體化程序的加快，提高鋅冶煉水平與精鋅產品質量已成為占領市場的關鍵和追求效益的主要途徑。
據2023年美國地調局統計，世界已查明的鋅資源量約為19×108噸。但現有的鋅儲量和儲量基礎，只佔鋅資源量的10％和13％，現儲量較多的國家有澳大利亞、中國、美國、加拿大、秘魯和墨西哥等國。（見表1－1）
表1－1 2023年世界部分國家鋅儲量和儲量基礎（×104t）
截止2023年底，我國鋅礦保有儲量9244.87×104t。鋅礦資源分布廣泛，遍布全國29個省、市、自治區，相對集中在滇西蘭坪、秦嶺－祁連山、狼山－阿爾泰山、南嶺及川、滇五大地區。
鋅礦產地集中在江南、內蒙古、甘肅、廣西、湖南、廣東、四川等七大省區，其儲量合計佔全國儲量的71％。
2023年全國已利用的鋅礦區307處，主要分布在雲南、甘肅、廣西、內蒙古、湖南和四川等省區，可規劃利用的鋅礦區293處，分布在內蒙古、湖南、四川、甘肅等省區。鋅礦資源有潛力勘察地區主要在西南三江地區，華北陸塊北緣、華南西部及湘桂、滇東南等地區。
鋅冶金的發展，趨向於溼法煉鋅。火法煉鋅趨向於密封鼓風爐煉鋅，平罐煉鋅正在被淘汰，豎罐煉鋅和電熱法僅佔一定的比例。現代溼法煉鋅趨向於大型化、連續化、機械化及自1動化，鼓風爐及豎罐皆趨向於擴大爐子容積，無論火法煉鋅及溼法煉鋅都正採用電子計算機實現過程的自動控制。
並強化對有價金屬的綜合**及鋅產品的多樣化。
80年代以來，硫化鋅精礦的直接氧壓酸浸已實現工業化，等離子體煉鋅已投入生產，噴吹法煉鋅已進入半工業試驗階段，這些都將進一步推動世界煉鋅工業的新發展。
第二章鋅的物理化學性質、用途及鍊鋅方法
一、 鋅的性質
１、鋅的物理性質：
鋅是白色略帶藍灰色的金屬，新鮮斷面有金屬光澤，它的物理性質特點是熔點和沸點都較低，硬度小，有展性，但加工後則變硬，熔化後流動性良好，其物理性質可列於下表：
鋅有三種結晶狀態：α、β、和γ鋅，其同質異形變化為170℃和330℃，在熔點附近鋅的蒸汽壓很小，但液態鋅的蒸汽壓隨溫度公升高而急增，906.97℃時，即達101.
325kpa，這是火法煉鋅的理論基礎。
２、化學性質：
鋅在常溫下會被乾燥的氧或空氣氧化，在潮濕空氣中會形成一層灰白色的氧化鋅保護膜，防止鋅的內部組織被繼續氧化，熔融的鋅能與鐵形成化合物並保護鋼鐵，這一特點可用於鋅工業上。
常溫下無空氣的水對鋅沒有反應，但在高溫狀態下，鋅易分解水蒸汽，生成氧化鋅，在空氣中加熱金屬鋅至505℃時，即可燃燒生成非晶型氧化鋅，金屬鋅易被稀硫酸或稀鹽酸溶解，並放出氫氣，鋅是兩性金屬，也可溶於鹼溶液中，但沒有在酸溶液中溶解快，鋅可與水銀結合生成汞齊。
co2與水蒸汽的混合汽體，可使鋅迅速氧化成氧化鋅，是火法煉鋅極為重要的反應，鋅的電化極電位較高，這一特點可用於從含金溶液中加鋅粉提金和溼法煉鋅中的加鋅置換淨液上。
二、 鋅的主要化合物及特點
１、硫化鋅
自然界中硫化鋅礦以白鋅礦物狀態存在，是煉鋅的主要原料。
純硫化鋅為白色粉末，並是粉末狀多晶半導體，在紫外線陰極射線激發下，能放出風光線或紫外光、紅外光、俗稱螢光粉。
硫化鋅熔點1850℃，在1200℃顯著揮發，比重4.0g/cm3℃。
在空氣中，硫化鋅在480℃時，即緩慢氧化，高於600℃時，氧化反應激烈進行，生成氧化鋅或硫酸鋅。
2zns+3o2=2zno+2so2
zns+2o2= znso4
在還原反應中，1100℃時，氧化鈣使硫化鋅分解：
zns+cao+co=zn+gas+co2
金屬鐵在1167℃開始分解zns，在1200℃時分解作用進行很完全：
zns+fe=zn+fes
硫化鋅在氯氣中加熱生成氯化鋅：
zns+cl2=zncl2+s
硫化鋅不能被h2、c、co直接還原，也不能溶解於冷的稀硫酸及稀鹽酸中，但能溶解於硝酸及熱濃硫酸中，即新說的高壓氧酸浸是硫化鋅精礦直接浸出，提取金屬鋅的方法之一。
２、氧化鋅：
純氧化鋅是一種白色的細微粉狀物，熔點約2000℃,比重5.68g/cm3，1200℃時，微量昇華，1400℃時激烈揮發。
zno能被c、co、h2還原，在950℃以上時，氧化鋅被co還原生成鋅蒸汽與co2的反應激烈進行：
zno + co = zn↑ + co2
在有空氣存在的條件下，當溫度高於650℃時，zno與fe2o3可形成zno·fe2o3 即：
zno + fe2o3 ＝ zno·fe2o3
zno極易溶於硫酸中，也易溶於鹼和氨溶液中。
３、硫酸鋅
自然界中很少發現，znso4易溶於水。
znso4在加熱時即分解成zno、so2和o2，600℃開始分解，850℃時，分解壓即達101.325kpa.
znso4 = zno + so2 + o2（加熱）
cao在850℃時能與znso4激烈反應生成zno和caso4。
４、氯化鋅：
在較低溫度下，將氯與金屬鋅、氧化鋅或硫化鋅作用而形成氯化鋅：
zn + cl2 = zncl2
zno + cl2 = zncl2 + o2
zns + cl2 = zncl2 + s
氯化鋅熔點318℃，沸點730℃，在500℃左右顯著揮發，氯化鋅極易溶解於水。
5、碳酸鋅在自然界中以菱鋅礦的狀態存在。
znco3在350－400℃時分解成zno和co2
znco3===zno+co2（加熱350－400℃）
碳酸鋅極易溶解於稀硫酸，生成硫酸鋅和co2，也易溶於鹼或氨液中。
三、 鋅的用途
鋅的消費量僅次於鉛、銅，主要應用於鍍鋅，約佔鋅總量的40％以上，其次是應用於黃銅製造，約佔鋅總量的20％，壓鑄鋅佔15％左右，其餘20－25％主要是製造各種鋅基合金、軋制鋅及化學品等，它們廣泛用於航天、汽車、船舶、鋼鐵、機械建築、電子、化工及日用工業等行業。
四、 煉鋅的方法：
現代煉鋅方法分為火法煉鋅和溼法煉鋅兩大類，火法煉鋅包括平罐煉鋅、豎罐煉鋅、密閉鼓風爐煉鋅及電熱法煉鋅。溼法煉鋅即為電解法煉鋅。無論濕法或是火法煉鋅，生產流程都較複雜，在選擇時應根據原材料性質，力求技術先進可行，經濟合理能耗少、汙染小、成本低等原則。
鋅冶金的發展趨向於溼法煉鋅，火法煉鋅趨向於密封閉鼓風爐煉鋅。現代的溼法煉鋅趨向於大型化、連續化、機械化及自動化，無論是火法煉鋅還是溼法煉鋅，都正採用電子計算機實現過程的自動控制，並強化對各價金屬的綜合**及鋅產品的多樣化。
80年代以來，硫化鋅精礦的直接氧壓酸浸已實現工業化，等離子法煉鋅已投入生產，噴吹法煉鋅也已進入試驗階段，這些都將進一步推動世界煉鋅工業的發展。
第三章鋅系統的工藝流程
10萬噸電解鋅廠採用常規的溼法煉鋅工藝，工藝概述如下：
原料為鋅精礦，經過配料成為符合焙燒要求的混合鋅精礦後，送至沸騰焙燒爐焙燒，經沸騰焙燒產出鋅焙砂和so2煙氣，so2煙氣送至硫酸工段制酸；鋅焙砂送至浸出系統，經中浸、酸浸兩段浸出，濃密過濾，得到中浸上清液及酸浸渣。酸浸渣送至回轉爐揮發處理得到氧化鋅，再和北廠區鉛系統所產氧化鋅一起，經多膛焙燒脫氟、氯後進行單獨浸出處理，所得浸出液返至焙砂浸出系統的中性浸出，所得氧化鋅酸浸渣送至北廠區鉛系統**pb、zn等有價金屬。焙砂浸出系統產生的中浸上清液送至淨化系統，經過三段淨化，除去銅、鎘、鈷、鎳等雜質，所得淨化後液即新液送往電解系統。
電解沉積時鋅在陰極上析出，氧在陽極上析出。陰極採用純鋁板，鋅在陰極析出後，採用人工剝離鋅片，剝下的鋅片送熔鑄，最終產出１＃鋅和部分0＃鋅。熔鑄產出的鋅浮渣外售。
鋅精礦的沸騰焙燒方式都是類似的，不同之處在於控制不同的工藝條件（主要是溫度）以達到不同的焙燒效果，當控制較低的焙燒溫度（850～880℃）時，焙燒產物中存在相對大量的硫酸鹽，稱之為硫酸化焙燒。控制較高溫度（950～1050℃）時，焙燒產物（指溢流焙砂）中的硫酸鹽很少，而鐵酸較多，稱之為高溫氧化焙燒。控制焙燒溫度大於1050℃時，（最高1150℃），焙燒產物（溢流焙砂）中幾乎不含殘硫，並脫去大部分揮發性金屬氧化物，稱之為「死燒」。
在火法煉鋅中，大多採用「死燒」的方法。在溼法煉鋅中，根據１＃焙砂浸出系統對焙砂質量的要求，以及原料中含雜質鉛、矽、鐵的含量等，可選取不同的沸騰焙燒方式。我廠採用焙燒溫度在890℃左右的部分硫酸化焙燒。
鋅業一廠焙燒系統和渣處理系統兩部分構成。焙燒爐系統由備料工段和焙燒工段兩部分組成；備料工段包括：鋅精礦貯存、篩分、鬆散等作業，為沸騰爐提供合格精礦。
焙燒工段包括：沸騰焙燒、煙氣餘熱**、焙砂冷卻、焙砂磨細、煙塵**等工序。最終產出符合浸出要求的鋅焙砂和符合制酸要求的so2煙氣。
渣處理系統由回轉爐工段和多膛爐工段組成；；兩部分都包含了上料系統焙燒揮發系統和煙氣系統。
第二部分生產系統
第一章處理的目的及方法
濕法生產中的浸出渣中含有較多的鋅及其他有價金屬，如鉛、銦、鎘、鍺、銅及金、銀等，如下表：
為充分利用國家資源，提高金屬**率並減少其對環境的汙染，故對浸出渣必須進行處理。
浸出渣的處理方法很多，可根據渣的成分及冶煉所具備的條件不同而選擇。歸結起來大致可分兩類。一類是火法，如煙化法、熔煉法及回轉爐法。
另一類是濕法，如鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法等。也有兩種方法兼用，如硫酸化焙燒和氯化硫酸化焙燒。國內大部分採用回轉爐法，右圖為國內某廠回轉爐處理鋅浸出渣的流程圖。
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