石油化工生产技术答辩毕业论文(3)

承德石油高等专科学校毕业论文

第三章 竖罐炼锌流程

3.1 竖罐炼锌简化流程

焙烧

还原蒸馏 精炼

3.2竖罐炼锌流程图

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第四章 焙烧

4.1焙砂中ZnO的还原

火法炼锌是基于在高温（>1273 K）ZnO能被碳质还原剂还原，主要反应为：

ZnO(s) + CO (g) = Zn(g) + CO2(g) C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 总反应为：

ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)

4.2焙砂中其他物质的还原

存在于焙砂中的铁酸锌（ZnO.Fe2O3）在蒸馏过程中可被CO还原：

ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2 ZnO+CO=Zn+CO2

焙砂中的硅酸锌在配入石灰后也容易还原，但焙砂中的ZnSO4和ZnS不被还原完全进入蒸馏残渣中而引起锌的损失。

4.3焙烧的目的

完全脱硫，得到金属氧化物组成的焙烧矿（焙砂），从而可使蒸馏得到的锌较纯，避免蒸馏过程锌成为硫化锌而造成的锌的损失。

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4.4焙烧的程度

焙烧是完全的氧化焙烧(死焙烧)。这是因为火法冶炼是在强还原性气氛中使氧化锌被一氧化碳还原成金属锌，在现有工艺条件下硫化锌是不能被还原成金属锌的。

第五章Zn蒸气的冷凝

5.1冷凝反应

还原蒸馏得到的锌蒸气必须在冷凝器中冷凝成液体锌。Zn(g) →Zn（l） 锌蒸气的冷凝是相变过程，为使气态锌转化为液态锌，必须使锌蒸气温度降到沸点下（<1180 K）。实际生产中，降低冷凝温度直到接近锌的熔点，使剩余的锌蒸汽压接近零，可获得最大冷凝效率。

5.2还原蒸馏气体组成的组成

还原蒸馏产生的气体是Zn蒸气、CO和少量的CO2的混合气，锌蒸汽的含量不超过50%。

5.3蓝粉的生成

如锌蒸汽刚冷凝成小液滴，其表面即被氧化，生成氧化物薄膜，最终凝固成细粉，即蓝粉。引起蓝粉的主要因素为CO2，这是因为反应：

ZnO + CO = Zn(g) + CO2

为吸热反应，所以当炉气中温度下降时CO2将使产出的锌蒸气再氧化成ZnO，并包裹在锌液滴的表面，形成蓝粉，降低冷凝效率。为了防止氧化反应的发生，尽可能在高温下直接将锌蒸气导入冷凝器内，使之急冷。

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5.4冷凝设备

有锌雨飞溅式冷凝器和铅雨飞溅式冷凝器两类。鼓风炉炼锌得到的Zn蒸气浓度低，因此生产中采用高温密闭炉顶和铅雨冷凝的方法。利用铅雨冷凝时，利用锌在液体铅中有一定溶解度，降低冷凝下来的锌的活度，从而保护锌不被炉气中的CO2所氧化。

5.4.1铅雨冷凝器的优点

铅的价格便宜，熔点较锌低而沸点较锌高，在锌的冷凝温度下呈液态且蒸气压低；

在锌的冷凝温度下铅不易氧化，且与锌部分互溶，溶解度随温度的升高而增大；

锌在铅液中的活度系数小于1，冷凝炉气对铅液中锌的氧化比纯锌液要困难。

5.4.2铅雨冷凝器的缺点

由于锌在铅中的溶解度随温度的变化率很小，使铅液的循环量很大，是冷凝锌量的417倍。

5.5冷凝影响因素

（1）过冷蒸汽中凝结核心出现的速度。 （2）蒸气压降低速度。 （3）冷凝器排出热量的速度。

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第六章 精馏法精炼

6.1粗锌精馏精炼的原理

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。

粗锌中可能含有的杂质金属，按其蒸气压或沸点分两类： (1) 蒸气压高于(或沸点低于)锌的杂质如Cd等。

(2) 蒸气压低于(或沸点高于)锌的杂质元素如Pb、In、Fe、Cu等 生产中常将脱除沸点高于锌的杂质金属的过程称为脱铅过程；脱除沸点低于锌的金属杂质的过程称为脱镉过程。

6.2精馏的设备与工艺

粗锌精馏精炼的的主要设备是铅塔和镉塔，此外还有熔化炉、铅塔冷凝器、镉塔冷凝器、熔析炉、铸锭炉等。

粗锌精馏精炼在精馏塔内完成。精馏塔包括铅塔和镉塔两部分，一般是由两座铅塔和一座镉塔组成的三塔型精馏系统构成。铅塔的主要任务是从锌中分离出沸点较高的Pb、Fe、Cu、Sn、In等元素，镉塔则实现锌与镉的分离。

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