豎罐煉鋅主要分為哪幾個(gè)過(guò)程?
答：豎罐煉鋅主要分為氧化焙燒、制酸、制團(tuán)、焦結(jié)、蒸餾、精餾等過(guò)程。
豎罐各部位在煉鋅過(guò)程中各有什么作用?
答：豎罐按其各部位作用可分為上延部、罐本體、下延部三個(gè)部分。
(1)上延部的作用是通過(guò)爐料與高溫氣體實(shí)現(xiàn)熱交換，使?fàn)t料預(yù)熱至1000℃左右，為爐料中氧化鋅的還原創(chuàng)造必要的條件;同時(shí)使?fàn)t氣溫度下降至850℃左右，使之便于冷凝。同時(shí)還能過(guò)濾大部分影響鋅質(zhì)量和妨礙鋅蒸氣冷凝的鉛蒸氣和微小塵粒。
(2)罐本體位于豎罐中部，作用是進(jìn)行團(tuán)礦的蒸餾還原。
(3)下延部位于罐體的下方，作用是冷卻反應(yīng)結(jié)束的殘?jiān)?。一般采用水冷，將殘?jiān)胖了欣鋮s，再將渣卸出。排渣設(shè)備需要進(jìn)行水封處理，以防空氣進(jìn)入罐內(nèi)影響還原蒸餾過(guò)程。
豎罐煉鋅對(duì)爐料有什么要求?
答：豎罐蒸餾過(guò)程是將爐料從罐頂加入爐中，在向下運(yùn)動(dòng)中完成還原反應(yīng)，蒸餾殘?jiān)傻撞颗懦觯€原產(chǎn)生的鋅蒸氣與爐料逆向運(yùn)動(dòng)，從罐子上部進(jìn)入冷凝器。因此要求爐料具有高的抗壓強(qiáng)度，良好的透氣性，同時(shí)還具有較大的反應(yīng)表面積和較好的還原性能。為此，豎罐煉鋅的爐料需要進(jìn)行制團(tuán)和焦結(jié)。
制團(tuán)是為了得到機(jī)械強(qiáng)度大、具有適宜的形狀、孔隙度較大、導(dǎo)熱性良好、還原劑用量低的團(tuán)礦。
焦結(jié)的目的在于提高團(tuán)礦的強(qiáng)度，以及除去水分和揮發(fā)物，一般用蒸餾爐燃燒廢氣加熱，以免溫度過(guò)高使碳燃燒，同時(shí)避免大量的ZnO還原揮發(fā)損失。
豎罐煉鋅的產(chǎn)物有哪些?
答：(1)蒸餾鋅。蒸餾鋅一般分為商品鋅和粗鋅，粗鋅是不符合國(guó)家商品鋅標(biāo)準(zhǔn)的蒸餾鋅，作為粗鋅可以送蒸餾車間精制。
(2)鋅粉與藍(lán)粉。鋅粉是被氧化鋅薄膜包圍的鋅顆粒。鋅粉主要由化學(xué)原因形成，當(dāng)鋅蒸氣在爐氣中夾帶的塵粒上凝結(jié)為鋅珠后，如果不被氣流帶走，就不再進(jìn)行冷凝聚集成液體鋅;藍(lán)粉是非常細(xì)微的液滴，隨同爐氣進(jìn)入二次冷凝裝置中形成藍(lán)粉。藍(lán)粉是影響冷凝效率的主要因素。
(3)冷凝廢氣。是經(jīng)二次冷凝和洗滌后的爐氣，含CO較高，可以供豎罐燃燒室使用。
(4)蒸餾殘?jiān)?。含鋅量一般為2%～4%,同時(shí)也含有大量剩余碳和有價(jià)金屬，蒸餾殘?jiān)沁M(jìn)行綜合利用的主要原料。
(5)燃燒廢氣。其成分隨使用的燃料不同而變化，可供焦結(jié)團(tuán)礦用。
答：ISP鼓風(fēng)爐工藝是用熱焦作還原劑，還原燒結(jié)塊中的ZnO、PbO,使ZnO形成鋅蒸氣，在鉛雨冷凝器內(nèi)富集，在分離器內(nèi)鉛鋅分離。Pb隨爐氣進(jìn)入前床，利用密度不同實(shí)現(xiàn)渣鉛分離。爐氣經(jīng)過(guò)洗滌收塵后，形成低熱值煤氣。煤氣送各用戶利用。
鼓風(fēng)爐煉鋅從上到下分為哪幾個(gè)帶，各有什么作用?
答：(1)爐料加熱帶。在此帶，爐料加熱所需的大部分熱量來(lái)自于爐頂鼓入空氣燃燒放出的熱量，少量來(lái)自鋅蒸氣的再氧化。
(2)再氧化帶。在此帶，爐氣與爐料的溫度處于相等的狀態(tài)，溫度維持在1000℃左右，PbO被還原，PbSO?變成PbO、PbS,進(jìn)而被鋅蒸氣還原為金屬鉛。
(3)還原帶。在此帶，大量的ZnO被CO還原，是ZnO與爐氣的平衡區(qū)，爐氣中鋅蒸氣濃度達(dá)到最高值。此帶發(fā)生的兩個(gè)主要還原反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)，主要靠爐氣的顯熱來(lái)供給;大量鉛在此溶解其他金屬，還捕集金銀等貴金屬，最終由爐底放出。
(4)爐渣熔化帶。在此帶，溫度在1200℃以上，溶于渣中的ZnO被還原，爐渣被熔化。此過(guò)程消耗的熱主要靠焦炭燃燒放出的熱來(lái)供給。
鼓風(fēng)爐煉鋅過(guò)程為什么用鉛雨冷凝鋅蒸氣?
答：(1)鉛鋅礦共生較多，鋅鼓風(fēng)爐可處理含鉛較高的鋅礦，鉛是鋅鼓風(fēng)爐熔煉的必然產(chǎn)物，不必另外引入雜質(zhì)。
(2)鉛熔點(diǎn)低，沸點(diǎn)高，在鋅冷凝溫度時(shí)，鉛的蒸氣壓并不大。
(3)鉛的單位體積熱容量大，能迅速排出冷凝器中的熱，強(qiáng)化冷凝過(guò)程。
4)熔體中鉛、鋅的溶解度很小，在冷凝器溫度下，鋅在鉛中的溶解度僅有 鋅在液態(tài)下溶解度很小，密度差較大，利于分離。
(6)鉛量大，鋅在其中難以飽和，鉛液中鋅的活度小于1,因此鋅不易被爐氣氧化。
鉛雨冷凝鋅蒸氣的原理是什么，有何特點(diǎn)?
答：鉛雨冷凝的原理是利用鉛在較高的溫度時(shí)具有高熱容量和對(duì)鋅的高溶解度，在爐氣冷卻的同時(shí)將鋅溶解。而后含鋅液經(jīng)水冷后進(jìn)入鉛鋅分離槽，析出鋅后，鉛液再返回去冷卻鋅蒸氣。
鉛雨冷凝法的特點(diǎn)是：鉛的蒸氣壓低、熔點(diǎn)低;鉛對(duì)鋅的溶解度隨溫度變化大;鉛的熱容量大。鼓風(fēng)爐煉鋅對(duì)物料適應(yīng)性大，可處理成分復(fù)雜的鉛鋅礦以及各種鉛鋅氧化物殘?jiān)椭虚g物料，而且熱效率高，生產(chǎn)成本低。但存在SO?、鉛蒸氣和粉塵對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題。
平罐煉鋅的操作及特點(diǎn)是什么?
答：平罐煉鋅是簡(jiǎn)單而古老的煉鋅方法，其冶煉過(guò)程為鋅焙燒礦配入過(guò)量還原煤充分混合后，裝入蒸餾爐的平罐中加熱至1000℃左右，使?fàn)t料中氧化鋅還原為鋅蒸氣，揮發(fā)至冷凝器內(nèi)，冷凝為液體鋅。殘余的鋅蒸氣與CO一起形成藍(lán)粉回收。
平罐煉鋅的生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，基建投資少，但由于罐體容積少，生產(chǎn)能力低，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和機(jī)械化生產(chǎn)。而且燃料及耐火材料的消耗大，鋅的回收率還很低，所以目前已基本淘汰。
答：電爐煉鋅的特點(diǎn)是利用電能直接加熱爐料連續(xù)蒸餾出鋅。使用的爐料與蒸餾法相似，也由焙燒礦和還原劑混合組成。由于電爐爐內(nèi)溫度較高，因此除了使鋅還原蒸餾外，還可以得到熔體產(chǎn)物，如冰銅、熔鉛和熔渣等。此方法可處理多金屬鋅精礦。
鉛鋅熔體如何分離?
答：冷凝器中鉛鋅分離有水冷槽法和真空提取法。水冷槽法是把鉛鋅液抽到水冷溜槽中降溫，鉛、鋅液態(tài)分層而分別放出。真空提取法是在真空下利用鉛鋅蒸氣壓的差值，將鋅蒸餾出來(lái)而達(dá)到分離的目的。真空蒸餾提鋅法的優(yōu)點(diǎn)是蒸發(fā)速度快，可在較低的溫度下蒸發(fā)，避免金屬的氧化，勞動(dòng)條件好，冷凝效率高鋅質(zhì)量好，提鋅后鉛中含鋅少，因而運(yùn)用較廣。
鋅的化合物在蒸餾過(guò)程中的行為如何?
答：鋅的化合物在蒸餾過(guò)程中的行為如下：
(1)氧化鋅用固體炭還原時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
CO+ZnO===Zn+CO2 (4-35)
C+CO2 ===2CO (4-36)
ZnO+Fe===FeO+Zn (4-37)
(2)鐵酸鋅按式(4-38)和式(4-39)被還原：
ZnO·Fe2O?+CO==ZnO+2FeO+CO? (4-38)
ZnO·Fe2O3+3CO==ZnO+2Fe+3CO? (4-39)
(3)硅酸鋅盡管比氧化鋅與鐵酸鋅更難還原，但是在蒸餾過(guò)程中，能完全地將其中的鋅還原出來(lái)：
Fe +ZnO·Si02= FeO·SiO2+Zn (4-40)
(4)硫化鋅在蒸餾過(guò)程中不被還原，進(jìn)入到蒸餾殘?jiān)?，因而在焙燒礦中以硫化鋅形式存在的鋅，在蒸餾過(guò)程中全部損失掉。
(5)硫酸鋅在蒸餾過(guò)程中會(huì)分解，產(chǎn)生氧化鋅、二氧化硫和氧氣。若是轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧\，會(huì)使鋅損失到殘?jiān)小?/span>
雜質(zhì)在蒸餾過(guò)程中的行為如何?
答：(1)鐵的化合物。鐵主要以Fe?O?和Fe?O?形式存在。在鋅焙燒礦蒸餾還原條件下，F(xiàn)e?O?和Fe?O?會(huì)被還原成FeO與金屬鐵，當(dāng)有SiO2存在時(shí)，會(huì)形成FeO·SiO?,使?fàn)t料熔解，導(dǎo)致殘?jiān)袖\含量增多，同時(shí)侵蝕罐壁。
(2)鉛的化合物。精礦大多數(shù)含鉛，鉛的化合物很容易還原為金屬鉛，金屬鉛及化合物部分揮發(fā)，與鋅蒸氣一起進(jìn)入冷凝器冷凝，降低鋅的質(zhì)量;大部分鉛及其化合物透過(guò)爐料層，侵蝕罐壁。
(3)銅的化合物。在鋅蒸餾的條件下，銅的氧化物被還原成金屬銅，銅的硫化物形成冰銅留在殘?jiān)小?/span>
(4)鎘的化合物。鎘在鋅焙燒礦中一般以氧化鎘形式存在，但含量很少，蒸餾爐氣中鎘的蒸氣分壓也很低，因此，大部分鎘蒸氣不是在冷凝器中冷凝，而是進(jìn)入藍(lán)粉中，藍(lán)粉可用來(lái)作為煉鎘的原料。
(5)貴金屬。在鋅蒸餾過(guò)程中，貴金屬少部分隨鉛鋅揮發(fā)，大部分進(jìn)入蒸餾殘?jiān)小?/span>
(6)脈石。爐料中脈石形成易熔爐渣，是爐渣黏結(jié)，妨礙還原過(guò)程的進(jìn)行，同時(shí)還侵蝕罐壁。
精餾法精煉有何特點(diǎn)?
答：精餾法精煉鋅是一個(gè)物理冶金過(guò)程，它主要是利用金屬的沸點(diǎn)不同而進(jìn)行的。精餾法的特點(diǎn)是可制得含鋅量99.99%～99.995%的純鋅;富集原料中的錫等金屬，利于綜合利用。此方法適用于各種規(guī)模的工廠，對(duì)原料適應(yīng)性盟強(qiáng);精餾塔塔體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筑爐和生產(chǎn)操作要求較為嚴(yán)格，一般需要高級(jí)耐火材科碳化硅制品。
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