Производство на цинк

[Mozo]

ПУ”Паисий Хилендарски “

Катедра”Химични технологии ”


Реферат

Тема: Производство на цинк






Пловдив 2010






Съдържание
1. Цинк .Основни свойства......................................................................................стр.3
2. Разпространение .................................................................................................стр.4
3. Суровини за получаване .....................................................................................стp.5
4. Методи за получаване ...................................................................стр.5
• Подготовка на цинковия прах..............................................стр.5
• Пирометалургичн метод........................................................................стр.8
• Получаване на цинк в реторти................................................стр.11
• Получаване на цинк в електропещ..........................................стр.15
• Получаване на цинк в шахтова пещ........................................стр.15
• Рафиниране на цинка.............................................................................стр.16
• Хидрометалургичен метод....................................................................стр.18
• Процеси протичащи при мокрото извличане на цинка
от угарката..................................................................................стр.19
• Съоражения използвани при мокрото извличане на цинка от
цинковия концентрат и пречистване на разтвора..................стр.20
• Електролизно отлагане на цинка...........................................................стр.21
• Показатели на електролизния процес......................................стр.22
• Значение и употреба на цинка...............................................................стр.22














Цинк.Основни свойства.
Цинкът е химичен елемент с пореден номер Z=30.Той се характеризира като преходен метал.Намира се във 2Б група на периодичната система .При обикновенни условия е крехък.При нагряване до температура 100 – 150 С0 металът става пластичен и лесно се изтегля в тел и се валцува на лист.При обикновена температура в суха въздушна среда цинкът не се променя . Във всиките си съединения цинкът е двувалентен.По реда на електрохимичните потенциали той е разположен наляво от водорода . Цинкът е високоативен метал , който лесно редуцира окисите на другите метали и измерства от водни разтвори йоните на по – електрополовителните метали Au , Ag , Pb , Cu , Cd , Ni , Co , Hg , Sn , As , Sb , Tl , In .Ето защо за циментацията на тези метали се използва цинков прах.

Цинкът е синьо-сив метал , летлив и леснотопим.

Свойства на атома
Атомна маса
63,39
Атомен радиус
135(142) pm
Ковалентен радиус
131 pm
Радиус на Ван дер Ваалс
139 pm
Електронна конфигурация
[Ar]3d104s2
e-на енергиийно ниво
2,8,18,2
Кристална структура
Хексагонална

Физични свойства
Агрегатно състояние
Твърдо
Плътност
7,1 kg/m³
Температура на топене
692,68 K (419,53 °C)
Температура на кипене
1180 K (907 °C)
Електроотрицателност
1,65 (скала на Паулинг)
Специф. топлинен капацитет
390 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост
16,6*106 S/m
Топлопроводимост
116 W/(m·K)

Разпространение
Той спада към средно разпространените химични елементи – 2.10-3 %.Среща се в земната кора в свързано състояние под формата на редица полиметални сулфидни руди , а също и като минералите : сфалерит (ZnS); смитсонит (ZnCO3) известен още като галмей.Други негови минерали с промишлено значение са: цинкит (ZnO) ; вилемит (Zn2SiO4) ; тростит(Zn,Mg)2SiO4 ; франклинит (Zn,Mg)O.Fe2O.Цинковите руди обикновено са полиметални и съдържат олово , мед , желязо , кадмий , талий , индий , и др. Обикновенно съдържанието на Zn вполучените след флотационно обогатяване концентрати е от 40 до 60 %. Концентратът съдържа средно 50-55% Zn и 30-32 % S Най-големи находища на цинкови руди има в Канада , Австралия и Перу. У нас залежи на олово-цинкови руди има в Родопите , Осоговската планина и др.

Процентът на цинковият добив през 2006 година.

Суровини за получаване
Цинковите руди биват главно сулфидни и окисни .Окислените руди имат вторичен произход .Те са се получили при изветряването на сулфидните руди. Запасите от окислени руди са малки и затова в металургията на цинка се използват предимно сулфидните цинкови руди.Понятието „цинкови руди” е доста условно тъй като наред с цинка в тях се съдържат мед , олово , кадмий и други ценни метали.Затова с редки изключения цинковите суровини са полиметални руди .Полиметалните цинкови руди биват оловно-цинкови , медно-цинкови , и оловно-медно- цинкови.В типичните цинкови руди се съдърват от 2,0 до 7,5 % цинк. Поради ниското съдържание на метал цинковите сулфидни руди се подлагат на обогатяване чрез флотация.В зависимост от обогатяването се получават различни по състав концентрати.Обикновенно концентратите съдържат: 50-55% Zn , 30-32% S , 5-10% Fe , до 2% Cu , 0,25% Cd , и в малки количества CaO , MgO , SiO2 , Al2 О3 , Аs , Co , Sb , Ag , и др.Флотационният цинков концентрат е прах , в който до 90% от частиците са с едрина под 0,074мм.Като допалнителни източници за суровина за цинковото производство могат да се отнесат различните полупродукти от оловното и медното производство.Сериозен резерв в това отшение са шлаките от оловното и медното производство в които съдържанието на цинк достига 12-15%.Праховете получавани в процеса на пърженето и агломерацията на оловните и медните концентрати и при преработването отпадъци от цветни метали също могат да служат като суровина за получаване на цинк , олово , и други метали.

Методи за получаване
В съвременната металургия се изполват два метода за пирометалургичен и хидрометалургичен .Първият значително по рано усвоен се нарича още „сух” а вторият „мокър” метод:
• Подготовка на цинковият концентрат
Независимо от метода на добиване на цинка първата операция на която се подлага цинковия концентрат , е пърженето .С тази операция се цели колкото е въможно по – пълно да се отделят сярата , арсенът и антимонът и да се получи угарка , която се състой само от метални окиси.Когато угаката се преработва по хидрометалургичния метод , процесът на пърженето се провежда с частична сулфатизация на цинковия сулфид.
От практиката е установено , че когато остатъчната сяра се съдържа в угарката под формата на сулфат в количество 2-3 % не само че не пречи на процеса на мокрото извличане , а напротив компенсираа загубите за киселина в процеса на електролизата вследствие на образуване на неразтворимия оловен сулфат с влагата , която остава в кековете.
В резултат на проведени изследвания може да се предложи следния вероятен механизъм за протичане на процеса :
Окисляване на повърхността на ZnS – процесът включва следните етапи:
1. Доставяне на газообразен реагент от въздушния поток до повърхността на сулфида.
2. Хемосорбция на кислород
3. Химично взаимодействие – окисляване на ZnS с получаване на ZnO и SO2 , топохимичен процес.
4. Растеж на кристалите от ZnO
5. Десорбция на газообразния продукт от повърхността на частичката в газовия поток
6. Оформяне на получения повърхностен слой ZnO.
Протичане на процеса в дълбочина на частичката –процесът включва следните процеси:
1. Доставяне на газообразен реагент от въздушния поток през граничния газов слой към окислителната повърхност на частичката
2. Дифузия на въздуха през порите , каналите и пукнатините на многослойния оксиден продукт към „подвижната” реакционна повърхност.
3. Хемосорбция на кислорода на повърхността на непрореагиралото сулфидно ядро.

Целият материал: