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冶金百科 | 锌冶金 - 基本性质

2023-09-07 10:56:32 来源:中冶有色技术网
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简介:锌的物理和化学性质有哪些? 答:物理性质:锌是蓝白色的金属,新鲜断面具有金属光泽;锌比较软,仅比铅、锡稍硬;常温下性脆,延展性很差,在加热的情况下具有较好的延展性;
锌的物理和化学性质有哪些?

答:物理性质:锌是蓝白色的金属,新鲜断面具有金属光泽;锌比较软,仅比铅、锡稍硬;常温下性脆,延展性很差,在加热的情况下具有较好的延展性;

熔点为419.5℃,熔化后流动性较好;在熔点附近蒸气压很小,但是液态锌蒸气压随温度升高而剧增。

化学性质:锌在常温下不会被干燥的氧气或空气氧化,在潮湿空气中会形成一层灰白色的致密碱式碳酸锌,防止锌继续被氧化腐蚀;熔融的锌能与铁形成化合物从而保护钢铁,因此锌可用来电镀;常温下锌与水不发生作用,在红热状态下,锌易分解水蒸气,形成氧化锌;锌易溶于硫酸、盐酸中并放出氢气,也可溶于碱中;锌可与水银生成汞齐;二氧化碳和水蒸气混合气体可使锌迅速地氧化成氧化锌。


锌的主要化合物的性质有哪些?

答:(1)硫化锌。炼锌的主要原料,硫化锌为难溶化合物,熔点为1650℃,1200℃时挥发显著,密度为4.0g/cm³。硫化锌可以氧化、酸化、还原和碱浸的方法分解,在酸中氧化分解是提取金属锌的主要方法之一。

(2)氧化锌。无天然矿物,熔点约为2000℃,密度5.68g/cm³。在1200℃氧化锌开始微量升华,1400℃挥发十分剧烈。氧化锌能被C、CO、H₂还原;高温下氧化锌与FeO4形成不溶于酸的铁酸锌。

(3)硫酸锌。易溶于水,密度为3.474g/cm³,一般由硫化锌焙烧、金属锌或氧化锌与硫酸反应得到。硫酸锌加热会分解,800℃以上会被C、CO还原为硫化锌。

(4)氯化锌。易溶于水,熔点为318℃,沸点为730℃,在500℃左右便显著地挥发。一般地,氯气与金属锌、氧化锌或者硫化锌在低温下作用可得到氯化锌。

锌及其化合物的主要用途有哪些?

答:(1)锌主要用于镀锌方面,作为覆盖层以保护钢材和钢铁制品。

(2)锌能与很多金属形成性质优良的合金,因而在机械工业、国防工业和交通运输业中得到广泛的应用。

(3)高纯锌制造的Ag-Zn电池,体积小而能量大,多用于飞机和航天仪表上。

(4)锌的熔点低,流动性好,适于压铸各种精密铸件;锌的防腐蚀性良好.可用于制造火药箱、家具、贮存器和无线电装置零件。

(5)在化学工业中,锌可以制造颜料;氧化锌可用于制造橡胶;氯化锌可用于纺织工业,用来生产胶、陶瓷、水泥、冶炼熔剂和木材防腐剂;硫氰酸锌在纺织工业中钡用作中间媒介进行助染;硫化锌的最大用处是作颜料和填料,应用于油漆、橡胶、陶瓷和造纸工业;硫化锌和硫酸钡的混合物,在商业上称为立德粉或锌钡白,是一种广泛应用的白色颜料。

锌的主要矿物有哪些?

答:自然界中没发现有自然锌,较为常见的含锌矿物是闪锌矿(ZnS)、磁闪锌矿(nZnS-mFeS)、菱锌矿(ZnCO₃)、硅锌矿(Zn₂SiO₄)和异极矿(Zn₂SiO₄·H₂O)。通常可将锌矿石分为硫化矿和氧化矿两种。自然界中较多的是硫化矿,但是锌的单金属硫化矿很少,一般与铜、铅共生,还伴有金、银、镉、锑等有价金属。氧化锌矿主要是菱锌矿(ZnCO3)。氧化锌矿含锌量高时可以直接处理,但是往往含SiO₂较多,处理时有一定困难。

我国锌矿资源的特点是什么?

答:我国锌金属资源较为丰富,根据中国矿产资源报告(2018年)数据显示,截至2017年底,全国共查明锌金属量18493.85万吨,较2014年增幅为4.2%。我国锌矿产具有形成矿点多、资源分散的特点,随着国民经济的高速发展,对锌资源的需求量也不断增加。然而,随着矿山多年的开采,大部分矿山资源已日渐枯竭,产量也逐年下降。面对当前锌矿产供需矛盾的日益突出,如何尽快实现找矿突破,已成为新形势下地质工作的重大使命。

锌的冶炼方法分为哪几类?

答:炼锌的方法较多,归结起来仍分为火法和湿法两大类。

火法炼锌包括平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法炼锌和密闭鼓风炉炼锌;湿法炼锌即电解沉积炼锌。湿法炼锌相比于火法,具有金属回收高、产品质量好、综合利用效果好、能量消耗低、环境污染小、成本低等优点,因此,国内外炼锌工业主要以湿法炼锌为主。

火法炼锌的基本原理是什么?

答:火法炼锌的各种方法,虽然采用的冶炼设备和加热方式不同,但其基本原理总是将氧化锌在高温下用碳质还原剂还原为金属锌,并利用锌沸点低906℃)的特点,使锌以锌蒸气的形式挥发,然后冷凝得到锌。其主要的反应式为:

ZnO+CO=Zn+CO₂    (4-1)

C+CO₂=2C0            (4-2)

硫化锌精矿通常经过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原熔炼得到粗锌,粗锌经精馏得到精锌。

湿法炼锌的基本原理是什么?

答:湿法炼锌的本质是用稀硫酸(即废电解液)浸出焙烧矿中的锌,从而与不同的脉石等成分分离,硫酸锌溶液经净化后再以电积的方式把锌提取出来。其主要反应为:

ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O          (4-3)

ZnS+H₂SO₄+1/2O₂==ZnSO₄+H₂O+S       (4-4)

nZn+2Men+=nZn²++2Me          (4-5)

ZnSO₄+H2O= Zn+H₂SO₄+1/2O2 ↑     (4-6)

现代锌冶金还有哪些新方法?

答:虽然锌的冶金工艺发展比较迅速,但每个工艺不论是火法冶金还是湿法冶金都有一定的缺陷,这也就促使人们不断进行新的锌冶金工艺的研究和开发。目前,现代锌冶金还有Sherritt法、细菌冶金、悬浮电解法、固硫还原法等。
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