矿石
锌矿在世界各地广泛分布,尽管世界产量的40%以上产自中国北美和澳大利亚。常见的含锌矿物质是锌硫化物被称为闪锌矿或闪锌矿(ZnS),一种亚铁形式的锌矿,称为铁闪锌矿[(ZnFe)S],以及一种碳酸锌,称为炉甘石或smithsonite (ZnCO)3.).
锌矿地质构造复杂。在大多数情况下,热液机制是这样发生的:水溶液在高温和高压下被迫穿过多孔的地层,溶解锌、铅和其他矿物质,最终沉淀为硫化物。开采矿石的锌含量通常在3%到10%之间。几乎所有的矿石都含有铅硫化矿物方铅矿和少量的硫化镉。黄铜矿和铜铁硫化物经常出现。最常见的脉石成分有方解石、白云石和石英。
矿业和集中
锌矿石可通过多种采矿技术回收,从露天开采(主要用于离地表较近的氧化矿体)而不是正常的地下方法(用于位置较深的硫化矿)。最常见的地下采矿方法是切割-填充采矿法,这种方法是将隧道挖到中等深度,从矿山入口分支出来。
矿石中含有少量硫化锌矿物,因此必须进行选矿,以生产出适合于治疗.实现这种浓缩的最常见方法是通过浮选分离将硫化物矿物从不纯成分或脉石中分离出来。在这个过程中,矿石最初被粉碎到约1.9厘米(0.75英寸),与水结合,并在球磨机中研磨到小于0.1毫米。磨碎的细颗粒和水形成浆液,从磨粉机流向浮选槽或浮选槽,在那里,在产生悬浮气泡的选定化学试剂的存在下,浆液由搅拌器搅拌。矿物颗粒附着在气泡上,浮到表面,形成一种不断被撇去的油性泡沫,而脉石则被化学物质的作用浸湿,并在细胞中下沉。正确选择起泡剂可以使每种起泡剂分离组成一种复杂的铅锌硫化物的矿物,以浓缩形式存在。
提取和精炼
焙烧烧结
两个主要的提取锌的生产方法,电解而且冶炼,需要在高放热氧化反应中先除去硫:
用于锌的电解生产烤浓缩物的浓缩是在流化床焙烧炉中实现的,在流化床焙烧炉中,浓缩物的细分离和加热颗粒悬浮在上升的气流中。硫含量可降至0.5%以下,强度高(10%)二氧化硫气体被转发到a硫酸工厂。这个过程是热效率高的,所得到的煅烧物是小颗粒的形式,可以很容易地淋溶进入溶液进行进一步处理。
如果精矿品位下降,特别是铅含量超过3%,上述工艺就难以操作。由于这个原因,并因为一个强大的,块状饲料是必需的,锌铅高炉利用一个烧结过程,以提供其氧化饲料。细精矿与破碎的回收烧结矿混合,得到含硫约6.5%的材料。它被送入移动的炉排,在上升气流中燃烧,离开机器的烧结饼被破碎成方便的块状。烧结矿由于其强度和硬度,是高炉理想的原料。含有7.5%二氧化硫的气体被输送到硫酸厂。
电解
该工艺的基本步骤包括:(1)在稀硫酸中浸出氧化锌煅烧物(由硫化物精矿焙烧产生)制备硫酸锌溶液,(2)纯化得到的硫酸锌溶液,以及(3)电解纯化溶液。
从硫酸锌溶液中沉积锌到阴极所需的理论电压大约是分解水所需电压的两倍,因此,理论上,电解应该导致阴极产生氢,而不是阴极产生氢沉积的锌。然而,当使用锌阴极时,过电压会阻止氢的产生,因此锌会沉积下来。氢过电压主要取决于硫酸锌电解液的纯度;某些杂质的存在,即使浓度很低,也会导致过电压的急剧降低,从而干扰锌的沉积。因此,电解液的极端净化在该过程中是至关重要的必要条件,并分两个阶段完成。第一阶段是以黄钾铁(一种碱式硫酸铁)或氧化物针铁矿或赤铁矿的形式将铁作为固体残渣去除。然后用锌粉胶结,从溶液中去除其他金属杂质(包括铜、镍、镉、钴和锗)。
电解是在铅衬里的混凝土电池中进行的,阳极是含0.5 - 1.0%银的铅,阴极是铝板。锌沉积物从阴极剥离每24至48小时,并重新熔化在一个感应炉前铸造成锭或猪。电解液的净化可确保正常产品的纯度达到99.99%或更高。在现有的工厂中,年产量从5万吨到30万吨不等。