Transcript Výroba zinku

Výroba zinku
Zn: b.t. 420oC, b.v. 907oC, 8,9 g.cm3
10 mil.tun2005
Výrobní postupy: 25% pyrometalurgie  výroba Zn, Pb
75% hydrometalurgie  výroba Zn
Rudy: sulfidické - ( 2% Zn): ZnS sfalerit
67% Zn
selektivní flotací  Zn- selektivní koncentrát: 20-40 % Zn
kolektivní flotace  Zn- kolekt. konc.: 25% Zn, do 10% Fe, Pb
oxidické
- ( 2% Zn) neupravitelné na koncentrát
ZnO
zinklit
(Zn,Mn)Fe3O4
franklinit
ZnCO3
kalamin uhličitý
Zn2SiO4
kalamin křemičitý
Nečistoty: Pb, Fe, Cu, Cd, Co, Ni, As
Výrobní postupy: základem ZnS  ZnO
1)
Pražení (praženec min.S: 0,2 % S2- ,1 % SO42-)
pyro: nad 1 000 oC (aglomerace)
Fázový diagram Zn-Fe-O-S
hydro: do 950 oC (fluidní pražení)
Pyrometalurgická výroba: ZnO + C = Zn(g) +CO ∆ 353 kJ
1100 - 1300oC
Teplota (oC)
Zn
Pb
Cd
Cu
Fe
Bod tání
420
327
321
1083
1535
Bod varu
907
1740
767
2300
3255
ISP pochod: pro Zn-Pb konc. Zn:Pb = 2:1
Zpracování chudých oxidických rud a odpadů: Waelz proces v rotační peci
Zpracování strusek: odhánění Zn z roztaveného materiálů
Produkty: ZnO → Zn, redukce v retortách, nebo hydrometalurgické zpracování
Imperial Smelting Process
Zn-Pb koncentrát
Aglometrace
Koks,
str. přísady
Struska
Reudukční tavení
Olovo
Kouřové plyny + Zn(g)
Kondenzace, Pb-sprchy
Pb-Zn (l)
Zinek
Oddělení Zn, Pb
Pb (l)
Fázový diagram Pb-Zn
Schéma ISP pochodu
a) Moisture trap; b) Mechanical washer; c) Water jets; d) Gas scrubbing tower; e) Water seal
for zinc dust removal; f ) Blower; g) Stirrers; h) Air preheater; i) Jets; j) Feeding vessel for hot
coke and calcine; k) Cone; l) Furnace; m) Hearth; n) Lead pump; o) Pump sump; p) Water
jacket; q) Condenser; r) Water-cooled trough; s) Lead recycle trough; t) Separating wall;
u) Zinc bath
Pyrometalurgická rafinace Zn
Zn hutní čistoty: 0,7 – 3 % Pb, do 0,2 % Fe a 0,3 % Cd, event. As, ušlechtilé kovy
Rafinace: rektifikace, vakuová destilace
Schéma rektifikační
kolony
a) tavící pec, b) olověná kolona,
c) kondenzátor,
d) kadmiová kolona, e)
kondenzátor par Cd,
f) kondenzátor par Zn, g) Pb
(Fe, ušlechtilé kovy)
Hydrometalurgická výroba Zn
Zn praženec: ZnO, ZnO.Fe2O3, 2PbO.PbSO4, oxidy Cu, Cd. Ni, Co, As,
ušlechtilé kovy
Základní operace:
Loužení : neutrální, pH=4,5-5,0, kyselé, pH= 2,0-3,0
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
(Cu, Cd. Ni, Co)
2PbO.PbSO4 + 2 H2SO4 → 3 PbSO4 + 2 H2O
Fe2O3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3 H2O
Rafinace výluhu: vysrážení Fe, cementace nečistot
• Jarozitový postup
3 Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 12 3 H2O  2 Na[Fe3(SO4)2](OH)6 + 6 H2SO4
goethitový proces Fe2(SO4)3 + 4 H2O  2 FeOOH + 3 H2SO4
hematitový proces Fe2(SO4)3 + 3 H2O  Fe2O3 + 3 H2SO4
30% Fe
50% Fe
60% Fe
Oblasti stability Fe-oxidických sloučenin (čárkovaná oblast –stabilní jarozit)
Elektrolytické vylučování Zn
Zn2+ + 2 e- = Zn
-0,763 V
Pro udržení vodíkového:
• As, Ge, Sb, Te < 0,05 mg/l
• Cu < 0,2 mg/l
• Cd, Co, Ni < 1 mg/l
• Fe: 5-20 mg/l, Cl-, F-: 150-200 mg/l
pH, kyselost, teplota, proudová hustota,
drsnost katody
99,97-99,99% Zn
Anodový kal: 70% MnO2, 10-14% PbSO4
Přímé tlakové loužení ZnS koncentrátů