硫酸加热浸取法制取硫酸锌的生产工艺

一、国内外工艺技术概况

目前硫酸锌的主要生产工艺有以下几种：

⑴ 合成法：用氯化锌或氢氧化锌与硫酸合成而得；

⑵ 硫酸浸取法：用硫酸浸取氧化锌或经焙烧的锌矿而得；

⑶ 热压酸浸法：在加压、加热条件下，硫酸直接与锌或锌矿浸取；

⑷ 煅烧法：在600℃以下，氧化焙烧闪锌矿而得；

⑸ 氯化法：将闪锌矿悬浮，通以氯气，使硫化锌转变为硫酸锌和盐酸，蒸去盐酸后，即得硫酸锌。

二、工艺方案的比较和选择

针对锌渣为原料制取硫酸锌，可采用的方法有硫酸浸取法和热压浸取法，根据相关实验研究表明，采用一般常压硫酸浸取法，锌回收率仅为75%-83%，而在反应温度达70℃时，酸度400g/L硫酸时，锌一次浸出率高于93%以上，两次浸出率可达98%，可确保锌资源被有效地充分利用。因此本项目硫酸锌制取的主体工艺采用硫酸加热浸取法。

三、工艺流程

原料锌渣生产一水硫酸锌的工艺过程主要有酸性浸出、净化（氧化除杂）、置换精制、蒸发浓缩结晶、烘干破碎、包装出厂等工序。

⑴ 酸性浸出工序:

① 首先检查机器设备属于正常状态，无故障，无渗漏等异常现象；

② 将计量的水加入到酸性浸出反应池中，开启机械搅拌并定量加入硫酸；

③ 在搅拌状态下把计量的锌渣物料加入到酸性浸出反应池中，调成浆状；

④ 利用浓硫酸的稀释热使酸性浸出溶液温度控制在80-90℃，pH值控制在2.0-4.0之间；

⑤ 浸出作业中，直到pH值为4-5时，加水调节溶液的密度在1.40-1.42g/cm3；即为浸出终点，一般作业时间为3小时左右；

⑥ 浸出终点后，进入净化工序；

反应式：

原料锌与硫酸反应过程的主要反应式为:

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

原料中主要金属与硫酸反应过程的主要反应式为:

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

Si+H2SO4=SiSO4↓+H2O

镍等非活泼金属不易与酸反应，会直接进入沉渣中。

⑵ 净化（氧化除杂）工序:

① 当浸出液温度降至70℃左右时，通过不锈钢离心泵抽入净化池中，在机械搅拌状态下，加入计量的高锰酸钾溶液氧化除铁质，控制溶液的pH值为5.4，经1.5小时氧化反应，溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+，进而以Fe(OH)3的形式沉淀下来，溶液中的Mn2+被氧化为Mn4+，进而以Mn0(OH)2的形式沉淀下来。

② 反应澄清后，沉渣经压滤机滤去铁、锰沉淀物。

反应式：

10FeSO4+2KMnO4+22H2O=10Fe(OH)3↓+K2SO4+2MnS04+7H2O

3MnSO4+2KMnO4+7H2O=5Mn0(OH)2↓+K2SO4+2H2SO4

⑶ 置换精制工序:

① 过滤后的溶液，滤清液在置换反应池中按溶液中铜、镉含量加入金属锌粉，锌粉的作用是对其它金属离子进行置换，置换除去铜、镉等杂质。溶液在精制罐中进行计量，加入金属锌粉，开启搅拌机4-5小时后净置；

② 置换液澄清后经过滤（过滤2-4次）为合格的精制硫酸锌溶液。

反应式：         

Zn+CuSO4=Cu↓+ZnSO4

Zn+CdSO4=Cd↓+ZnSO4

⑷ 蒸发浓缩、自然冷却结晶：

上一工序生产的精制硫酸锌溶液经澄清后、过滤，合格溶液再送蒸发池中蒸发浓缩至密度为1.51-1.56g/cm3，经自然冷却结晶，过滤脱水，即得七水硫酸锌晶体，母液返回浸出工序再次使用。

⑸ 烘干破碎工序:

① 烘干破碎工序包括：湿基七水硫酸锌晶体烘干转化为一水硫酸锌晶体和干基一水硫酸锌破碎。该工艺中烘干采用两级烘房，以达到产品的要求。一段烘房温度控制在100℃左右，二段烘房温度控制在200-260℃之间；

② 破碎工序采用微粉机，用布袋收尘方法收集产品，保证粒度在325目左右。

⑹ 包装出厂：

破碎后的产品经筛分，按25kg/包的规格进行包装入库，出厂销售