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1、锌冶金试题：1.密闭鼓风炉炼锌有哪些优缺点？（5分）答：优点：对原料的适应性强、可综合利用原矿中的有价金属，生产能力大、燃料利用率高、基建投资费用少。缺点：需要冶金焦炭、技术条件要求较高、烧结块的含硫量低于1%、炉内和冷凝器内会产生炉结、劳动强度大。2.简述硫化锌精矿焙烧的目的。（10分） 答：（1）定义：硫化锌精矿焙烧过程是在高温下借助于空气中的氧进行的氧化焙烧过程。（2）蒸馏法炼锌：在焙烧时实行死焙烧（氧化焙烧），尽可能地除去全部硫，尽可能完全使铅、镉、砷、锑挥发除去，得到主要由金属氧化物组成的焙砂，浓度足够大的SO2烟气以供生产硫酸。（3）鼓风炉炼锌：通过烧结机进行烧结焙烧，得到具有一定
2、强度的烧结块，既要脱硫、结块，还要控制铅的挥发。精矿中含铜较高时，要适当残留一部分硫，以便在熔炼中制造冰铜。（4）湿法炼锌：实行部分硫酸盐化焙烧，使焙砂中形成少量硫酸盐（34SSO4）以补偿电解与浸出循环系统中硫酸的损失；使砷与锑氧化并以挥发物状态从精矿中除去；在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌；得到SO2浓度大的焙烧炉气以制造硫酸；得到细小粒子状的焙烧矿以利浸出的进行。3.在硫酸锌溶液中的杂质Cu、Cd、Co、Ni、As、Sb、F、Cl在电积过程中有什么危害？如何将它们将它们除去？（9分）答：（1）危害：Cu、Cd、Co、Ni、As、Sb可在阴极析出，降低阴极锌的品质和电流效率；促使在阴极上形成Z
3、n-H微电池，加速H+放电和阴极锌反溶而造成烧板现象；氯离子会腐蚀阳极，缩短阳极寿命，增加溶液的含铅量，使阴极锌的含铅量增加而降低锌的品质；氟离子能破坏阴极表面的氧化铝膜，使析出的锌与铝板发生粘结而使阴极锌难于剥离。 （2）去除方法：加锌粉置换除铜、镉，砷盐净化法、锑盐净化法和合金锌粉净化法除钴、镍，在去除钴、镍的同时除去微量杂质砷、锑，氯离子可采用硫酸银、铜渣及离子交换等方法除去，氟离子可采用加入石灰乳使其形成难溶化合物CaF2的方法和火法（如多膛炉）焙烧法除去。 4.湿法炼锌厂在锌电积过程中电解槽的槽电压为3.3 V，电流强度为550A，每槽每昼夜产阴极锌1463克，分别求该厂锌电积过程的
4、电流效率和电能消耗。（已知锌的电化当量q为1.2195gA-1h-1）（9分）解：（1） = m/(qIt)100% =9.091%（2）W = 1000V/(q) = 820V/ = 297690 kWh/t 5. 说明锌焙烧矿中性浸出过程中和水解法除杂的原理，并写出中性浸出的主要反应。（5分）答：中和水解除杂质就是在浸出终了调节溶液pH值至5.25.4，使锌离子不致水解，而杂质金属离子全部或部分以氢氧化物Me(OH)n形式析出。降低溶液的酸度是加入某些中和剂，如锌焙砂、锌烟尘、石灰乳等。中性浸出的主要反应水解反应：Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3+3H2SO4中和反应：2H2
5、SO4+3ZnO=3ZnSO4+3H2O总反应：Fe2(SO4)3+3ZnO+3H2O=ZnSO4+2Fe(OH)36.简述粗锌火法精馏精炼的基本原理和过程。（10分）答：原理：粗锌精馏精炼的基本原理是利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别，在高温下使它们与锌分离。过程：在混合炉熔化的粗锌，经过一密封装置均匀地流入铅塔。铅塔燃烧室的温度控制在11501250之间，以保证锌和镉大量蒸发。液体金属由各层蒸发盘的溢流孔流入下面蒸发盘时，与上升的锌和镉的蒸气呈之字形运动，以保证气相和液相充分接触，使蒸发与冷凝过程尽可能接近平衡状态。从铅塔下部挥发出来的金属蒸气，经上部回流盘使高沸点的铅及一部分锌冷凝为液体
6、回流至塔的下部，由铅塔的最下层流入熔析炉内，产出无镉锌（B#锌）、硬锌和含锌粗铅。从硬锌中可回收锗、铟等有价金属。在铅塔中未被冷凝的锌、镉蒸气从铅塔最上层逸出，经铅塔冷凝器冷凝为液体（含镉1%）后进入镉塔分离锌和镉，燃烧室温度控制在1100左右，发生与在铅塔中相同的冷蒸发和冷凝过程。最后，从镉塔最上层逸出的富镉蒸气，进入镉冷凝器冷凝为Cd-Zn合金(515%Cd)，送去提取镉。镉塔的最下层聚积了除去镉纯锌液，铸锭后即为商品纯锌。7. 锌与氢的标准电极电位分别为-0.763V和0.00V，从热力学上看，在阴极上析出锌之前，电位较正的氢应先析出，但在硫酸锌溶液电解沉积锌的实际过程中为什么是锌优先于
7、氢析出？（10分）答：在硫酸锌溶液电解沉积锌时，在阴极上的主要反应有： Zn2+ + 2e = Zn EZn2+/Zn = -0.763 V2H+ + 2e = H2 E H+/H2 =0.0 V从热力学上可以看出，在阴极上析出锌之前，电位较正的氢应先析出。但在实际的电积锌过程中，由极化现象而产生电极反应的超电压（），加上这个超电压，阴极反应的析出电位应为： EZn2+/Zn = EZn2+/Zn + lnaZn2+ = -0.763 +ln aZn2+ - ZnEH+/H2 = E H+/H2 + lnaH+ - H = lnaH+ - H在电解液温度为40的工业生产条件下，氢在锌电极上的超
8、电压为1.105V，锌的超电压为0.05V。Zn和H2析出的平衡电位分别为-0.856V和-1.144V。由于氢气超电压的存在，使氢的析出电位比锌负，锌优先于氢析出，从而保证了锌电积的顺利进行。8. 简述锌粉置换除铜镉的原理及影响锌粉置换反应的因素。（8分）答：（1）锌粉置换除铜、镉、钴的原理是用较负电性的锌从硫酸锌溶液还原较正电性的铜、镉、钴等金属（用Me表示）离子，其基本反应为：Zn + Me2+ = Zn2+ + Me（2）锌粉质量、搅拌强度、置换温度、中性浸出液的成份、添加剂。9. 在硫化锌精矿焙烧的过程中，铁酸锌的生成对湿法炼锌过程有什么危害？如何避免铁酸锌的生成？（10分）答：铁酸
9、锌的危害：浸出时不溶解而使锌进入渣中，影响锌的浸出率。避免铁酸锌的生成的方法：(1)加速焙烧作业、缩短反应时间； (2)增大炉料的粒度、减小ZnO与Fe2O3颗粒的接触； (3)升高焙烧温度并对焙砂进行快速冷却； (4)进行还原沸腾焙烧以破坏铁酸锌的结构而将ZnO析出。10. 如何处理湿法炼锌生产过程中产出的浸出渣？（5分）答：在湿法炼锌生产过程中，所得浸出渣的处理方法很多，可根据渣的成分及冶炼所具备的条件不同而选择不同的方法，归结起来大致可分两类：一类是火法，如烟化法，熔炼法及回转窑法；另一类是湿法，如铁矾法、针铁矿法等。我国通常采用的回转窑法。复习题：第一章 绪论1.炼锌方法有哪些？答：锌
10、的生产方法分为火法和湿法两大类，以湿法冶炼为主。火法炼锌有鼓风炉炼锌、竖罐炼锌、平罐炼锌、电热法炼锌等。湿法炼锌包括传统的湿法炼锌和全湿法炼锌两类。2.锌冶金的原则工艺流程图：第二章 硫化锌精矿的焙烧与烧结1.硫化锌精矿焙烧的目的（见试题2）。2.沸腾焙烧的原理。答：原理：沸腾焙烧是使空气以一定速度自下而上地吹过固体炉料层，固体炉料粒子被风吹动互相分离，并作不停的复杂运动，运动的粒子处于悬浮状态，其状态如同水的沸腾，因此称为沸腾焙烧。3.沸腾焙烧炉有哪几种炉型？答：目前采用的沸腾焙烧炉有带前室的直形炉、道尔型湿法加料直型炉和鲁奇扩大型炉三种类型，多采用扩大型的鲁奇炉（Lurgi炉，又称为VM炉
11、）。4. 在硫化锌精矿焙烧的过程中，铁酸锌的生成对湿法炼锌过程有什么危害？如何避免铁酸锌的生成？（见试题9）第三章 锌焙砂的浸出1.在湿法炼锌过程中，锌焙砂中性浸出的终点pH值为什么要控制在5.2左右？答：在中性浸出过程中，控制终点pH=5.25.4，可同时使Fe3+、Sn2+、Al3+等杂质以氢氧化物的形态沉淀下来：Mn+ + nOH- = M(OH)n K=aMn+anOH-当pH=5.25.4时， 溶液中的Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ni2+、Cd2+、Co2+等不能沉淀出来。2.锌焙烧矿常规和热酸浸出的工艺流程图。常规浸出工艺流程图热酸浸出工艺流程图3.锌焙烧矿浸出时中和水解除杂的原
12、理。（见试题5）4.在湿法炼锌的热酸浸出过程中，从含铁高的浸出液中沉铁有哪些方法？分别说明其优缺点。答：根据沉淀铁的化合物形态不同，热酸浸出过程中采用的沉铁方法有黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法。黄钾铁矾法的优缺点：黄钾铁矾沉淀为晶体，易澄清过滤分离；金属回收率高；碱试剂消耗量少；沉铁是在微酸性(pH1.5)溶液中进行，需中和剂ZnO少；铁矾带走一定的硫酸根，有利于保持酸的平衡；脱砷、锑的效果不佳，也不利于稀散金属的回收；黄钾铁矾渣渣量大(渣率40%)，渣含锌高(36%)，渣中含铁低(2530)，难于利用，堆存时其中可溶重金属会污染环境。针铁矿法的优缺点：铁沉淀完全，溶液最后含Fe3+1g/L；
13、铁渣为晶体结构，过滤性能好；沉铁的同时，可有效地除去As、Sb、Ge，并可除去溶液中大部分(6080%)氯；VM法需要对铁进行还原-氧化过程，而EZ法中和酸需要较多的中和剂；针铁矿含有一些水溶性阳离子和阴离子(即12%SO42-或6%Cl-)，有可能在渣堆存时渗漏而污染环境；对沉铁过程pH值的控制要比黄钾铁矾法严格。赤铁矿法的优缺点：锌及伴生金属浸出率高，综合回收好，产渣量少，渣的过滤性好，渣含铁高（58%），可直接用作炼铁原料；需用高压釜，建设投资费用大，蒸汽消耗多，产生大量的CaSO4渣。5.硫化锌精矿氧压浸出的原理及其特点。答：原理：硫化锌精矿的加压氧化浸出是将硫化锌精矿不经焙烧，在高压
14、釜内充氧高温(140160)高压(350700kPa)下加入废电解液，使硫化物直接转化为硫酸盐和元素硫的工艺过程。主要反应如下：ZnS + H2SO4 + 0.5O2 = ZnSO4 + S0 + H2O硫化锌精矿氧压浸出的特点: 流程短，基建投资较常规法节约3040%； 对原料有较大适应性，能处理含铁、铅、硅高的锌精矿； 锌的回收率较高，有利于铅、镉及贵金属的综合回收； 不产出含SO2废气，且废渣量少，可消除SO2对环境的污染； 单位设备生产能力大，占地面积少，自动化程度高，劳动条件好，劳动生产率高； 能耗和生产成本与常规法大体相同。 第四章 硫酸锌浸出液的净化1.在硫酸锌浸出液净化过程中，
15、锌粉置换除铜镉的原理是什么？影响锌粉置换反应的因素有哪些？（见试题8）2.如何将Co、Ni、F、Cl从硫酸锌溶液中除去？（见试题）第五章 硫酸锌溶液的电解沉积1.写出锌电积的主要电极反应。答：锌电积的电解液的主要成份为ZnSO4、H2SO4和H2O，并含有微量杂质金属铜、镉、钴等的硫酸盐。对于纯硫酸锌溶液，通以直流电时，发生的电极反应为：阴极 Zn2+ + 2e = Zn阳极 H2O - 2e = 0.5O2 + 2H+电解槽内发生的总反应为：Zn2+ + H2O = Zn + 0.5O2 + 2H+ 2. 锌与氢的标准电极电位分别为-0.763V和0.00V，从热力学上看，在阴极上析出锌之前，电位较正的氢应先析出，但在硫酸锌溶液电解沉积锌的实际过程中为什么是锌优先于氢析
