Металлургия свинца и цинка

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

А.К. Орлов

МЕТАЛЛУРГИЯ

СВИНЦА И ЦИНКА

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2

004

УДК 669.2/8; 669.4 (075.80)

ББК 34.33

О664

Приведены сведения о свойствах цинка, свинца и их соединений, источниках сырья для их производства и области применения. Описаны промышленные технологические схемы переработки цинк- и свинецсодержащего сырья. Рассмотрены теоретические основы и практика технологических процессов, используемых при промышленном производстве свинца и цинка.

Научный редактор доц. Ю.М.Смирнов

Рецензент вед. науч. сотр. Л.В.Чугаев (ОАО «Иститут Гипроникель»).

Орлов А.К.

О664. Металлургия свинца и цинка: Учеб. пособие / А.К.Орлов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2004. 71 с.

ISBN 5-94211-172-3

УДК 669.2/8; 669.4 (075.80)

ББК 34.33

Цинк и свинец, наряду с медью, никелем и оловом, входят в основную группу тяжелых цветных металлов и по масштабам мирового производства занимают среди цветных металлов третье и четвертое место после алюминия и меди. Цинк в основном пока получают из природного сырья, тогда как в производстве рафинированного свинца около половины приходится на долю природного сырья, а остальной свинец получают из вторичного сырья.

Традиционно в Горном институте при преподавании металлургии свинца и цинка сначала изучается металлургия цинка, а затем металлургия свинца.

Часть 1. МЕТАЛЛУРГИЯ ЦИНКА

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
На территории Индии и Китая производство цинка существовало уже около V века до н.э. В Европе промышленное производство цинка пирометаллургическим методом началось в Великобритании с пуском завода в Бристоле в 1740 г. Первые заводы по производству цинка гидрометаллургическим методом («Трейл» в Канаде и «Анаконда» в США) начали работать в 1915 г. Мировое производство металлического цинка в 1998 и 2002 г. оценивается соответственно в 8,03 и 9,4 млн т, увеличиваясь в среднем за этот период примерно на 4,3 % в год. Из общего производства цинка более 80 % получают гидрометаллургическим способом. Главными производителями цинка являются КНР, Япония, Канада, Германия, США, Австралия, Бельгия, Франция и др.

Напомним некоторые физические свойства цинка: атомная масса 65,38; плотность в твердом состояния 7,14 г/см³; температура плавления 419,4 С; температура кипения 906 С. В свежем изломе цинк имеет синевато-белый цвет. При нахождении на воздухе он покрывается пленкой основного карбоната [ZnCO₃  3Zn(OH)₂] серого цвета, которая является весьма плотной и хорошо защищает цинк от дальнейшей коррозии.

Цинк – электроотрицательный металл (= –762 В) и растворяется в кислотах с выделением водорода. Как амфотерный металл цинк растворяется в щелочных растворах с образованием цинкатов. Будучи электроотрицательным по отношению к железу, цинк широко применяется для защиты железа от коррозии. В разных странах для этих целей используется 30-60 % от общего потребления цинка. Много цинка потребляется в виде сплавов, наиболее распространенными из которых являются латуни и сплавы для литья под давлением. В металлургии цинк используется как цементатор для выделения из растворов более электроположительных металлов, а также как реагент при обессеребривании чернового свинца. Оксид и сульфид цинка используются как пигменты.

Главными природными промышленными минералами цинка являются сфалерит (ZnS) и марматит [(Zn, Fe)S]. Менее распространены оксидные минералы: цинкит (ZnO), смитсонит (ZnCO₃), виллемит (Zn₂SiO₄), каламин (Zn₂SiO₄H₂O). Соответственно имеется два типа цинксодержащих руд: сульфидные и оксидные. В рудах цинк почти всегда ассоциирован со свинцом. В сульфидных рудах главным свинцовым минералом является галенит (PbS). В медно-цинковых сульфидных рудах и полиметаллических рудах главным медьсодержащим минералом является халькопирит (CuFeS₂).