2022年度东北大学重金属冶金学考试题

重金属冶金学

一、论述题

  1、论述湿法炼锌净液工段的原理及工艺过程

  根据反响机理的不同，净化方法可分为两大类:一是锌粉置换法，即加锌粉和其他添加剂置换除铜、镉、镍、钴等杂质。按参加的添加剂不同，又可细分为锑盐净化法和砷盐净化法;二是化学沉淀法，向溶液中参加有机试剂净化除钴，按参加的有机试剂不同，又可细分为黄药除钴法和β一萘酚除钴法。净化流程有二段、三段等，作业方式有间断、连续等。现将各方法对应的机理以及工艺过程分述如下： 1.砷盐净化法 1.1原理

  砷盐法除钴是基于有Cu存在及在80-90℃的条件下，加锌粉及三氧化二砷(或砷酸钠)并在搅拌的情况下，使钴沉淀析出。

  2、其主要的化学反响有

  CoAs、NiAs和Cu3As并不是砷化物，而是钴、镍、铜与砷的合金，反响中锗和锑也发生共沉淀，进入滤渣。目前，砷盐净化法除钴的反响机理并没有形成统一的认识，根据相关学者的大量研究，概括起来有如下几种主要观点:

  〔1〕根据试验结果，Goto提出砷盐除钴反响机理为: 在微电池的铜极上发生:

  在微电池的锌粉外表上发生:

  〔2〕 Fugleberg等人对砷盐净化进行研究并推测砷盐除钴的反响为：

  〔3〕Lawson和Nhan通过旋转圆盘法研究了硫酸锌溶液中锌粉和砷、钴的沉淀反响动力学，认为除钴总反响为：

  虽然没有统一的认识，但是现在大家普遍认同的机理是：在有锌粉和砷盐存在的条件下，溶液中的Co和As会形成合金，使钴的电极电势变得更正，从而提高了锌粉置换反响的热力学推动力，促进了反响的进行。 1.2工艺流程

  由于各厂的实际情况不同，所用的流程也是不太一样的，一般情况下在采用锌粉砷盐除钴法时主要流程都是采用两段净化，第一段保持高温在80-90℃，参加锌粉和三氧化二砷，主要目的是除去Cu, Co, Ni;第二段在较低温度(45-65℃)下进行，参加锌粉，有些还会参加硫酸铜，主要目的是除去反溶镉。为了到达深度净化以确保新液质量，有些工厂也会采用三段甚至四段净化。砷盐净化法可以保证溶液中的

  二价钴离子和二价镍离子去除到要求的程度，得到高质量的净化液，Co和Ni的平均含量均小于1 mg/L。但该法存在一些比拟明显的缺点，如溶液含铜离子浓度缺乏时需要补加铜;得到的铜镉渣被砷污染，不利于综合回收有价金属;作业过程要求高温，蒸汽能耗较高;净液过程中产生剧毒的AsH3气体,需要在净化作业结束后迅速进行固液别离，否那么会导致某些杂质的返溶。

  目前国内应用砷盐法生产的厂家比拟少，有原沈阳冶炼厂、内蒙古赤峰冶炼厂，而在国外，由于设备和平安防护措施比拟先进，砷盐法的应用较多，国外应用此法的有日本秋田神冈冶炼厂、芬兰科科拉、德国达特恩、美国东圣路易苏盖特、加拿大埃克斯塔尔等厂。

二、锑盐净化法

   1、原理

    锌粉锑盐法除钴的原理类似于锌粉砷盐法。锑盐净化除钴的反响机理是添加的锑盐基于电化学作用，首先生成Co-Sb中间物，在较高温度下，Co在这种中间化合物上的析出电位明显改变，Co-Sb作为微电池的阴极，Co在此时析出，而Zn作为微电池的阳极，失去电子后成为二价锌离子进入溶液，这样就使钴得到很好的沉积，起到除去浸出液中的钴的目的，并在此过程中除去了其它一些微量杂质。 

  2、工艺流程

  锑盐净化法，一般有顺锑净化和逆锑净化两种净化工艺。顺锑净化工艺控制参数与砷盐净化法较为相似:先是在高温(80-90℃)加锌粉和锑盐除钴、镍、铜等杂质，然后于中低温(45-70℃)加锌粉除残镉，比拟适合处理高镍钴原料。逆锑净化法一般分为三段净化:第一段在50-60℃加锌粉除铜、镉，一般锌粉参加量控制为理论量的2倍，固液别离所得到的铜镉渣送综合回收提取镉。第二段是将一段净化后的过滤液通过热交换器加热到80-90℃，加锌粉、锑盐和硫酸铜除镍钴等杂质，第三段在温度40-70℃下除反溶镉及其它剩余杂质。相对于顺锑净化法，逆锑净化应用比拟普遍。

  虽然锌粉锑盐净化法完全能产出合格的新液，能到达深度净化的要求，效果较好，而且目前大局部湿法炼锌厂都采用该净化工艺，但该工艺也有些缺乏之处，例如浸出液杂质成分如镍钴含量过高时，会导致锌粉消耗太大，生产本钱提高。顺锑净化工艺中钴和镉不能分别回收，镉工段需要重新除钴，增加了锌粉耗量，并且需要添加较多的硫酸铜，有价金属综合回收率较低。逆锑净化工艺中的且各段温度分布不均，即中低温到高温再到低温，操作过程很容易受到温度升降的控制，生产率降低，消耗蒸汽量较大，不利于节约能源，设备要求较高。

  3.合金锌粉净化法

  为降低湿法炼锌过程中的锌粉耗量，近年来许多工厂用Pb-Sb合金锌粉代替纯锌粉除钴镍。与纯锌粉相比，用较少的合金锌粉就可以到达同样的净化效果，有效降低了生产本钱，并且除钴效果较好，合金的含铅、锑都不太高，一般含铅

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