文档介绍:第一章绪论
锌的历史
世界上最早发现并使用锌的是中国,在10-11世纪中国是首先大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。1750~1850年人们已开始用氧化锌和硫化锌来治病。1869年Raulin发现锌存在于生活机体中,并为生活机体所必需。1963年报告了人体的锌缺乏病,于是锌开始列为1869年Raulin发现锌存在于生活机体中,并为生活机体所必需。锌的生产过程非常简单,将炉甘石(即菱锌矿石)装满在陶罐内密封,堆成锥形,罐与罐之间的空隙用木炭填充,将罐打破,就可以得到提取出来的金属锌锭。另外,我国化学史和分析化学研究的开拓者王链(1888—1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等古钱后,发现宋朝的绍圣钱中含锌量高,提出中国用锌开始于明朝嘉庆年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比《天工开物》成书年代还早。
性质及其用途
锌是白略带蓝灰色的金属,它的物理性质特点为熔点和沸点都较低,质软,有展性。但加工后则变硬,熔化后的流动性良好。
。℃。℃。密度在20℃。500℃。800℃。2O℃/()。熔化热为7386J/mol。气化热为114754J/mol。。
锌有三种结晶状态:α、β和γ锌,其同质异形变化温度为170℃和330℃。在熔点附近的锌蒸气压很小,但液态锌蒸汽压随温度升高而急增,℃时即达103125Pa,这是火法炼锌的基础。
锌在常温下不被干燥的氧或空气所氧化,(OH)2而防止了锌的继续被侵蚀。熔融的锌能与铁形成化合物并保护了钢铁,此一特点被用在镀锌上。
常温下无空气的水对锌没有作用,但在红热温度时,锌易分解水蒸气,生成氧化锌。在空气中加热金属锌至505摄氏度即可燃烧生成非晶形氧化锌。商品锌易为硫酸或盐酸所溶解并放出氢气,也可溶于碱中,但溶解速度不及在酸中快。锌可与水银生成汞齐。
二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧化成氧化锌,这是火法炼锌的极其重要反应。锌的电化极电位较负,这一特点被应用于从含金溶液中加锌粉提金和湿法炼锌中加锌置换净液上。
锌的消耗量与铜、铅的差不多。主要消耗在镀锌方面,作为覆盖层以保护钢材和钢铁制品。
锌能与许多金属形成金属形成性质优良的合金。如铜锌形成的黄铜,铜锡形成的青铜,铜锡铅形成的抗磨合金等,在机械工业、国防工业和交通运输业中得到广泛的应用。
高纯锌制造的Ag-Zn电池,体积小而能量大,多用于飞机和航天仪表上。由于锌的熔点低和流动性良好,适于压铸制造各种精密铸件。锌的抗腐性良好,可用于制造火药箱、家具和无线电装置零件。
在化学工业中,锌可供制造颜料。氧化锌还用于橡胶制造业。在冶金工业中,锌可用来从含金溶液中置换金;在湿法炼锌中,用锌粉净液除铜、镉等。
锌冶炼技术发展状况
由于锌的快速发展,现代锌冶金工艺分为两大类,火法炼锌和湿法炼锌。火法炼锌的方法有平罐炼锌、竖罐炼锌、ISP炼锌、电炉法、密闭鼓风炉等。目前世界主要炼锌的方法是湿法,世界上85%以上的锌由湿法炼锌生产出来的,现代湿法炼锌工艺主要由焙烧、浸出、净化、电积、熔铸等五个工序构成。
湿法炼锌将锌焙砂或其他氧化锌物料和硫化锌精矿中的锌溶解在水溶液中,从中提取金属锌或锌化合的过程,为现代炼锌的主要方法。由锌浸出、硫酸锌溶液净化、锌电解沉积三大环节组成。工艺流程湿法炼锌流程大体可分为传统的湿法炼锌流程、热酸浸出炼锌流程和硫化锌精矿直接浸出炼锌流程等三类。
上世纪90年代以来,我有了比较明显的提高。白银公司建设的109平米焙烧炉、黄钾铁矾法处理、锑盐除钴等技术日趋成熟,国内很多企业都纷纷效仿,目前这种冶炼工艺已经在全国推广。株洲冶炼集团的湿法工艺经过几十年的完善,在国内湿法冶炼技术上也独树一帜。需要特别提到的是云南氧化锌矿资源非常丰富,目前黄木冶炼厂和祥云飞龙公司在处理低品位氧化矿方面取得突破,并形成新的生产能力,祥云飞龙实业公司已经申请多项技术专利,并正在扩建产能。
锌电积车间一括电解沉积、电解液冷却、极板制造和电解槽清理等设施。从20世纪初采用湿法炼锌以来,电积在工艺上无多大变化,只在电解槽材质、电解液冷却方式、冷却设备、熔铸设备和操作制度上有不同程度的改进,并向大型化、机械化和自动化方向发展。
世界上锌的全部消费中大约有一半用于镀锌,约10%用于黄铜和青铜,不到10%用于锌基合金,%