在ZnSO4和H2SO4水溶液中，选用Pb－Ag合金为阳极，纯铝作阴极，通以直流电进行电解，在阴极分出锌，在阳极发作氧气，与此一起，湿法炼锌工艺锌焙砂浸出进程所耗费的硫酸在此电解液中得到再生。 一、锌电解液成分及锌电积出产进程 （一）锌电解液 锌电解液除首要成分硫酸锌、硫酸和水外，还存在少数杂质金属的硫酸盐及部分阴离子（首要为氯离子和氟离子）。现在锌电解液中锌的浓度一般动摇在40～60g／L规模内，而硫酸浓度则趋于逐步进步，已从110～140g／L进步到170～200g／L。关于杂质的含量各厂也有不同要求。加拿大一家锌厂在进行改造时曾做过查询，为了习惯电流密度大幅度进步，对电解液中杂质含量（mg／L）要求更严厉： Cd＜0.3，CO＜0.3，Sb＜0.03，Ge＜0.03，Fe＜10，CL＜50～100，F＜10，Mn＜1.8g／L （二）锌电积出产进程 硫酸锌溶液的电积进程是将现已净化好的硫酸锌溶液（新液）以必定份额同废电解液混合后接连不断地从电解槽的进液端送入电解槽内。 铅银合金板（含银量约1%）阳极和压延铝板阴极，并联交织悬挂于槽内，通以直流电，在阴极分出金属锌（称阴极锌或分出锌），在阳极则放出氧气。跟着电积进程的不断进行电解液含锌量逐步削减，而硫酸含量则逐步增多，为确保电积条件的安稳，有必要不断地弥补新液以坚持电解液成分安稳不变。电积必定时刻后，提出阴极板，剥下压延铝板上的分出锌片送往熔铸工序。二、锌电积进程的理论基础 锌电解液的首要成分是硫酸锌、硫酸和水，当通以直流电时带正电荷的离子移向阴极，带负电荷的离子移向阳极，并分别在阴、阳极上放电。 阴极首要反响：　Zn2＋＋2e=Zn 阳极首要反响：　2OH－－2e=0.5O2＋H2O（或H2O－2e=0.5O2＋2Ｈ＋） 电极进程总反响：　ZnSO4＋H2O=Zn＋H2SO4＋0.5O2 三、锌电解车间的首要出产设备及安置 （一）电解槽 电积锌用的电解槽是一种长方形的槽子。各电锌厂用的电解槽巨细不必定相同，制作电解槽的材料也不尽相同，有木质电解槽、钢筋混凝土电解槽、塑料电解槽、玻璃钢电解槽等。 （二）阳　极 现在电积锌运用的阳极有铅银合金阳极、铅银钙合金阳极、铅银钙合金阳极等。某厂运用的阳极大部分为铅银合金阳极（含银约1%），小部分为低银铅钙合金阳极。铅银合金阳极制作工艺简略，但造价较高，这首要是因为这种阳极含银较高（约1%）。 低银铅钙合金阳极具有强度高，耐腐蚀，运用寿命长，造价较低（含银仅为0.2%左右）等长处，这种阳极现正被愈来愈多的电锌厂所注重，但其制作工艺较为杂乱。 阳极由阳极极板和导电棒组成。导电棒质料为紫铜。为使阳极板与导电棒触摸杰出，在铸造阳极时，导电棒的包铸铅与极板一起浇铸，仅显露导电棒两头的铜导电头。这样还可防止硫酸铜进入电解槽而污染电解液。导电棒端头紫铜显露的部分称为导电头，与导电板搭接。阳极板的两个侧边嵌在导向架上的绝缘条内，它可加强板的强度，防止极板间触摸短路。绝缘条的质料也为硬PVC（聚氯乙烯）。极板用铅银合金压延板，强度较低。阳极上有一些小的圆孔，以减轻极板的分量及改进溶液循环。 （三）阴　极 阴极由极板、导电棒、导电头和阴极吊环组成。阴极板是用厚6mm的压延铝板制成，表面润滑平直，阴极尺度一般比阳极宽10～40mm，这是为了削减阴极边际构成树枝状分出锌。导电棒用硬铝制成，上部焊接有两个阴极吊环，供出装槽用。极板焊接在导电棒上。导电头是一小块8mm厚紫铜板，用特殊工艺铸在硬铝内，然后焊接在导电棒端头，导电头紫铜显露的部分与导电板搭接。阴极板和阳极板相同，两个侧边嵌在导电架上的绝缘条内，以防止分出锌包边给剥锌带来不方便，别的还可防止阴极短路。 （四）电解液冷却设备 在锌电积进程中，因为电解液电阻存在会发作电热效应，使电解液温度不断升高，引起阴极上氢的超电压减小，锌从阴极上的溶解速度增大，杂质的可溶性添加，然后加重了杂质的损害，使电流效率下降。 别的，过高的槽温使硬PVC电解槽变形乃至损坏。为坚持电解槽的热平衡，确保安稳的电解液温度，有必要设置电解液冷却设备，一般有蛇形冷却管、空气冷却塔和真空蒸腾冷冻机等。某厂电解液冷却选用空气冷却塔，这是因为该区域年均气温较低，空气湿度小，且这种冷却设备出资少，操作维护简洁，能耗小。 空气冷却塔是会集冷却电解液的设备。电解液从上向下流经冷却塔，从塔的下部强制鼓入凉风。凉风与电解液呈逆流运动，蒸腾水分，带走热量。冷却后的电解液和新液混合再参加电解槽，添加了电解槽内的循环量，然后到达电解进程所要求的温度条件。 四、锌电解的正常操作 （一）装出槽及槽上操作 1、罢工（泊车）及开工（开车） 这儿所指的罢工和开作业业是指方案停产检修前和检修后的作业。因而，在罢工前就要为开工做好必要的预备作业，以确保开工的顺利进行。 （1）罢工（泊车）　罢工包含预备、出槽压减电流、阴阳极板处理和电解槽的整理。 ①罢工前预备作业　首要要紧缩体系溶液体积，确保一个系列的电解槽可以倒空。预备好足够的新阳极以便替换不能持续运用的阳极板。预备好足够的导向架、绝缘条，以便在掏槽进程中对已损坏的导向架进行替换。 ②出槽　在罢工前先取出槽内部分阴极板，并相应压减电流。一般先取出一吊阴极（18～24片），槽内留有18～24片阴极，并将锌片剥下，削减的阴极板排放规整备用。减板收电流作业完结后方可中止循环并断开电源，然后赶快取出悉数阴极板。 ③阴阳极板处理　在阴极板悉数取出后，将阴极锌片悉数剥下，阴极板排放规整备用。将悉数的阳极板逐片吊出，铲除板面上粘附的阳极泥，平坦、擦洁净导电头，替换不良极板，待电解槽整理作业完结后再装回电解槽。 ④电解槽的整理　拔出电解槽的底塞，将槽内阳极泥放出，并完全将电解槽内壁及导向架上粘附的阳极泥及结晶物整理洁净，用水冲刷备用。最终将槽间导电极擦拭洁净，并将整理洁净的阳极装入整理洁净的电解槽中。 （2）开工（开车）　开工包含预备、灌液检漏、装阴极板和通电镀膜。 ①预备作业　首要对悉数阴极板进行平坦，清洗研磨，并把导电头冲洗洁净，然后进行槽面备板作业，每槽备足18～24片阴极并规整放置在槽面上。 ②灌液检漏　一个系列检修和掏槽结束后，对另一系列的电解废液及该系列贮存的新液进行质量查看，证明合格后再均匀补入电解槽内，并进行检漏，对漏液的溜槽、管线、电解槽及分配槽进行处理。 ③装阴极板　待补液及检漏作业结束后，将放置在槽面的阴极板敏捷装入电解槽内。 ④通电镀膜　阴极板装好后便可送电，电流逐步增大，使阴极电流密度达400～500Ａ／m2，经2～4ｈ，待阴极板上镀有一层锌后，便可进行阳极镀膜，下降电流密度到40～60Ａ／m2。阳极镀膜是在低温、低电流密度的电解条件下，使阳极产出的氧气与铅阳极表面反响，生成一层膜，然后维护阳极不被硫酸溶液腐蚀。镀膜的技能条件：电解液含酸（H2SO4）25～30g／L，温度20～30℃，时刻24ｈ。镀膜期间可连续循环电解液，今后连续升高电流，使之到达正常出产规则的电流密度，并加大循环量，待分出锌到达必定厚度后便出槽剥锌。 2、槽上操作 确保较大的电解液循环流量，且各槽流量均一，是获得好的技能经济目标的条件之一。大循环流量关于消除锌离子贫化具有重要意义，并且对槽温操控带来便当。 电积锌出产中要坚持电解液中必定的锌、酸含量，在实践进程中，经过化验分析电解废液中的锌、酸含量，核算酸锌比作为操控依据，酸锌比一般操控在3.0～4.0之间。含酸偏高而含锌偏低时应加大新液添加量，反之应减小新液量。现在，某厂正在试用电解液锌、酸含量核算机主动检测仪来替代人工化验，以便完结酸锌比的平稳操控。 电解槽温是首要的技能操控条件之一。一般用酒精温度计在槽内直接测定。槽温一般操控在36～42℃之间。当单个槽温高时，应查看该槽流量是否偏小，或许极板是否触摸短路及有否烧板现象。若遍及温度高，应查看冷却塔是否正常，混合液份额是否恰当，并查看电解液的质量等。 3、出装槽操作及极板的处理 锌电积出装槽操作是指在作业期间内（一般出装槽周期为24ｈ），将阴极提出剥离分出锌，再把阴极铝板装入槽的进程。因为是不停电作业，故阴极提出是分批进行的。某厂电解车间装槽是每槽分两次。每次出一半阴极板，即车间行车吊一次，并且是间隔一块提出。当榜首吊装槽后，仔细查看导电，确保导电杰出后方可提出第二吊，以防断电。 出装槽要做到敏捷精确，不错牙，极板不歪斜，不触摸阳极，导电头要烫洗（或擦拭）洁净，使导电杰出。极板要仔细处理，使其正派不带锌。对板上带有的尘垢物要用刷板机清刷洁净。导电头及导电板坚持亮光，对发黑的有必要及时整理或替换。对阳极板也要定时清刷表面上的阳极泥，以削减阴、阳极触摸短路并防止部分电流密度增大，阳极溶解，导致污染电解液。某厂处理阳极周期一般为30～40天，操作办法有两种，一是停产掏槽时悉数拔出阳极进行整理，二是在出产进程中逐槽逐片进行整理。整理时力求不损坏阳极表面的氧化膜。 （二）剥　锌 剥锌的首要任务是将分出锌从阴极铝板上剥离下来，送往熔铸工序铸成锌锭。出槽时须仔细调查分出锌表面状况，对包边板或触摸点作好符号，出槽后及时处理。对包边板的绝缘条要及时替换。剥锌困难时，在出槽前1～5mIn可分槽参加，其量以坚持槽内电解液含锑到达0.12mg／L为宜。剥锌后应将铝板平坦清刷，到达重装电解槽的要求。现在国内均为人工剥锌，劳作强度较大。 （三）电解液的循环和冷却 现代锌电积出产车间供液多选用大循环制，即从电解槽溢流出的废电解液先集合于废液溜槽，再流入循环槽及废液槽，一部分废液（循环槽内的废电解液）与新液混合，其体积比为5～251，混合后送至冷却体系冷却，然后经过供液溜槽分配给电解槽，一小部分废液（废液槽内的废电解液）回来浸出车间作溶剂。 电积锌进程中，在直流电效果下会发作电热效应，使电解液温度逐步升高，乃至超越电解进程所规则的答应温度（35～45℃），为确保电解进程所需的正常温度条件有必要对电解液进行冷却。电解液经冷却体系冷却，温度下降，且因为水分蒸腾，溶液浓缩，使溶液中的硫酸钙、硫酸镁以白色通明的针状结晶分出，牢固地集合在管道、溜槽、冷却体系等设备内壁，构成结构细密的结晶物，影响电解液的正常循环及冷却效果。因为在酸性溶液中硫酸钙的溶解度在29℃时为最低，因而，电解液冷却后的温度一般操控为33～35℃。 （四）酸雾的发作与电解车间的通风 电解进程中释出许多的氧气和少数的，它们逸出时会带出电解液而构成酸雾，影响人的呼吸道与皮肤，腐蚀人的牙齿，对人体健康带来损害，对厂房及设备也均有腐蚀效果，尤其是选用高电流密度出产更为严峻。因而，要求电解厂房内空气含酸雾微粒最高不能超越0.02mg／L，硫酸锌（ZnSO4）最高不超越0.04mg／L。为了减轻其损害，一般工厂都采纳办法加强厂房通风，下降槽上操作人员地点点的酸雾含量。此外，在出槽期间往槽内参加皂根粉，使之构成泡沫层，按捺酸雾的逸出，这一办法也是非常有用的，但简略发作“放炮”现象，给工人操作带来不方便。对厂房和设备也应采纳防腐办法，以延伸其运用寿命。 （五）锌电积进程的毛病及处理 1、锌烧板的原因及处理 在电解进程中，阴极分出的金属锌因出产毛病或出产技能条件操控不妥而从头溶解的现象称之为烧板。在锌电积时，因为操作不细，构成铜导电接头的污染物掉入槽内，或添加过量，使单个槽内的电解液含铜、锑升高构成烧板；别的，因为循环液进入量过小，槽温升高，使槽内电解液含锌过低，硫酸含量过高，均会发作阴极返溶。处理办法是加大循环量，将含杂质高的溶液替换出来，这样可下降槽温，进步槽内锌含量、削减返液。特别严峻时还需求当即替换槽内的悉数极板。 2、遍及烧板 遍及烧板多是因为直销的新液含杂质超越答应含量，应当即加强净化液的分析和操作，以进步净化液质量，严峻时还需查看质料，强化浸出操作，加强净化水免除杂质，恰当添加浸出液加铁量等。一起应恰当调整电解条件，如加大循环量、下降槽温文溶液酸度（即进步含锌量）也可起到必定的缓解效果。 3、电解槽俄然停电 俄然停电一般多属事端停电。若短时刻内可以康复，且设备（泵）还可以作业时，应向槽内加大新液量，以下降酸度削减阴极锌溶解。若短时刻内不能康复，应安排力气赶快将电解槽内的阴极悉数取出，使其处于停产状况。特别要注意的是，停电后，电解厂房内禁止明火，防止电解槽面分出的爆破与着火。另一种状况是低压停电（即作业设备停电），首要应下降电解槽电流，电解液可用备用电源进行循环；若长时刻不能康复出产时，还需从槽内取出部分阴极板，以防因其他岗位缺电，供不上新液而停产。 4、电解液中止循环 电解液中止循环即对电解槽中止供液，这必然会构成电解温度和酸度升高，杂质损害加重，恶化现场条件，电流效率下降并影响分出锌质量。中止循环的或许原因：一是因为供液体系设备出毛病或需暂时检修泵和供、排液溜槽；二是低压电停电；三是新液求过于供或废电解液排不出去。这些多属方案内的原因，事前应加大循环量，进步电解液含锌量，下降电解槽供电电流，恰当下降电流密度，以习惯中止循环的需求，但持续时刻不能过长。 5、电解槽严峻漏液 正常出产进程中，当单个电解槽发作严峻漏液时，应对漏液电解槽地点的一组电解槽进行横电（短路），以便对漏液电解槽进行恰当的处理。首要用钢丝刷子擦亮窄路导电板和宽型导电板的触摸面，将短路导电板预先摆放好，用吊具吊到该槽组的两头，短路导电板与槽间导电板之间须垫绝缘磁砖。告诉整流所停电，承认停电后，取出漏液电解槽悉数阴极板，分别将两段短路导电板以及短路导电板与宽型槽间导电板卡紧，使该槽组短路，完结以上作业后告诉整流所进步电流。拔出放液铅塞，对漏点进行处理，处理结束后塞好铅塞，加满电解液后告诉整流所停电，承认停电后，撤除横电板，补齐槽内阴极板，承认导电后，告诉整流所逐步将电流升到额定值。 五、锌电解出产的首要技能条件与目标分析 （一）电锌质量 电锌质量首要是指分出锌的化学成分。在出产实践中，为了下降分出锌杂质含量，进步电锌等级，除加强溶液的净化操作外，还应采纳下列办法： 1、下降电锌含铜　首要从两方面着手，一是严厉要求新液含铜小于0.5mg／L；二是加强电解槽上操作，根绝含铜物料进入电解槽中污染电解液。 2、下降电锌含铅　其办法一是使电解液含锰离子坚持在3～5g／L；其二是将槽温操控在35～40℃；其三是恰当参加碳酸。别的，还要严厉执行掏槽准则和阴、阳极的平坦准则。 3、下降电锌含铁　首要是严厉操控熔铸工序操作，尽量防止运用铁制东西；严厉操控熔铸温度不超越500℃；严厉操作和办理，根绝铁质东西和机件掉入熔炉内。 （二）电流密度与电流效率 1、电流密度 在锌电积进程中，电流密度（面积电流）的正确挑选对电锌产品质量和电能耗费有重要意义。国际各锌厂选用的电流密度差异较大，动摇在200～1100Ａ／m2之间。在相同条件（酸度、温度、极距）下，电流密度每添加100Ａ／m2，因为溶液电阻增大使电压丢失添加0.17V（占5.3%）。故20世纪70年代以来建造的电锌厂，所选用的电流密度动摇规模大大缩小，一般为300～700Ａ／m2。另一方面因电力公司供电选用电网峰谷负荷不一起段不同电价，因而有些工厂在低谷负荷时段选用高电流密度出产，而在顶峰负荷时段选用低电流密度出产，以节省本钱。 2、电流效率 电流效率是指实践产出锌量与理论分出量比较的百分数，用以下公式标明： η＝m/ｑ×Ｉ×ｔ×N×100% 式中　η———电流效率，%； m———分出锌实践产值，g； ｑ———电化当量，1.2202g／（Ａ·ｈ）； Ｉ———电流，Ａ； ｔ———电解时刻，ｈ； N———电解槽数目。 电流效率是电积锌出产的一项重要技能经济目标，一般为85%～94%。影响电流效率的要素许多。 （1）电解液中锌酸含量　跟着电解液中锌含量的下降，相应地含酸量增多，然后引起锌的电流效率下降。 （2）阴极电流密度的影响　跟着电流密度的添加，氢的超电压增大，一般来说对进步电流效率是有利的。但必定要有相应的电解液成分和较低的温度条件相配合，不然电流效率不光不能进步，反而会下降。 （3）电解液温度的影响　在必定酸度下，电流效率随温度的升高而下降。这是因为氢的超电压随温度的升高而减小，杂质引起的烧板及锌的返溶随温度的升高而加重所构成的。因而锌电积有必要有冷却办法，确保电积进程中对电解液温度的技能要求。 （4）电解液纯度的影响　如前所述，比锌更正电性的金属杂质，如铁、镍、钴、铜、砷、锑和锗的存在，大都引起烧板、锌返溶或因阴、阳极之间发作氧化－复原类反响而下降电流效率。故应严厉操控净化液质量，进步净化深度。 （5）阴极表面状况的影响　假如阴极分出锌表面粗糙或呈树枝状就会增大阴极面积，使氢的超电压下降，会下降电流效率。有时还会呈现触摸短路。向电解液中参加适量的质量好的胶有利于改进分出锌表面状况，进步电流效率。 （6）电积周期的影响　电流效率跟着分出时刻的延伸而下降，这与分出状况有关。但时刻太短，出装槽频频，劳作量大，阴极板耗费添加。一般分出周期为24ｈ。 综上所述，为进步电流效率应发明下列条件：不断进步电解液纯度；合理挑选并操控好电解液锌、酸含量，合理的电流密度和分出周期；坚持较低的电解温度；恰当参加胶；削减漏电，做到绝缘好；坚持现场枯燥清洁；加强操作，及时处理触摸短路。 （三）槽电压与电能耗费 1、槽电压　是指电解槽内相邻阴、阳极之间的电压降，可直接用直流电压表测出。在出产上，一般用电源总电压除以串联总槽数所得的商来标明。槽电压改动在3.2～3.6V之间。槽电压是由硫酸锌的分化电压、战胜电解液电阻的电压降、阳极电压降、阴极电压降、阳极泥电阻的电压降等五项组成。硫酸锌的分化电压占槽电压的78.30%，电解液的电压降占12.13%。电极极化首要由电极表面上离子浓度改动所构成的，因而在设备条件必定的状况下对槽电压巨细有决议性影响的要素就是极间间隔、电流密度、电解液的酸度和温度、导体接头状况以及其他要素，缩短极距可以大大下降槽电压，然后削减电能耗费，但极距过小对操作晦气，还易发作短路。如某厂电解槽内的极间间隔为75mm。 2、电能耗费　是指每出产1ｔ分出锌所耗费的电能，单位为KWh／t。它是电积出产中一个重要的技能经济目标。 六、阴极锌熔铸 电解堆积分出的阴极锌片尽管化学成分已合格，但大块薄片及其表面状况不宜作为产品运送和贮存。因而，阴极锌片要进行熔化铸锭才可作为制品出厂。熔锌所用设备首要有反射炉及感应电炉两种，因为感应电炉不必燃料，炉内锌氧化少，锌直收率高，因而被广泛选用。 （一）阴极锌熔铸的出产进程 阴极锌熔铸进程是在熔化设备中将阴极锌片加热熔化成锌液，参加少数氯化铵（NH4CL），拌和，扒出浮渣，锌液铸成锌锭。首要操作在于合理运用感应电炉。 1、熔锌工频感应电炉的开停炉 熔锌工频感应电炉开炉有固体开炉和液体开炉两种办法。前者预备作业简略，但牢靠性差；后者开炉预备作业杂乱，但开炉牢靠。 开炉前的预备作业：①备齐正常出产时所需用的悉数东西；②全面查看设备是否完好适用，特别要要点查看电气设备的安全；③烘炉前应将炉子清扫洁净；④在熔池内铺1～2层锌锭与锌环触摸，构成闭合回路，以扩展锌环的散热面积和尽或许减小变压器与炉膛的温度差；⑤烘炉前除加料口外，应做好炉门的密封作业，以防散热过多。 烘炉和开炉：新筑电炉天然枯燥35ｄ，用串联或并联替换联接的办法在熔池内设置电热器，升温坚持300℃以下加热烘烤10～13ｄ，在此期间，炉子变压器是低压送电。要求变压器室温度与炉体温度坚持平衡。电热烘炉13ｄ待锌环温度到300℃时再撤走炉内电热器，用炉子变压器升温直至锌环的熔点。当锌环开端熔化则当即将过热锌液倾入炉内并转入高功率电压级，随温度升高，逐步参加阴极锌片，将炉子熔池灌满，开炉即告结束。 开炉注意事项：依据国外电炉出产经历，升温速度为1.5～2℃／ｈ。我国电炉出产实践标明，升温速度可为5～15℃／ｈ。升温要陡峭，不能动摇太大。往往因为炉温时高时低，因炉衬的膨胀系数不同，简略构成炉壁裂缝和锌环开裂，尤其是在100～300℃之间，即锌环熔化前要特别注意锌环的升温。当熔沟挨近419.58℃时，若发现电流表上的指针频频摇摆，应当即将过热锌液倾入炉内，并相对进步功率电压级送电。视温度改动状况逐步参加小批量阴极锌片，直到装满炉膛停止。电压持续上升，即可转入低才能出产。 在接到暂时停炉告诉时，首要将炉内温度尽或许进步，新炉可坚持1ｈ，旧炉可坚持40min。当康复送电时，应先从较低电压逐步进步，防止二次线圈电路堵截或熔沟崩裂。若停电时刻较长，首要应尽或许将熔池内的锌液铸锭，之后封堵各进、出料口，保温。如要停炉大修，则需把锌液悉数放出。 2、正常操作 当开炉结束转入正常操作后方可进料熔化。首要将阴极锌片吊运到加料口平台上，预热除掉水分。每8～15min均匀参加一垛约70mm厚的阴极锌片，以坚持炉温与熔池锌液面的安稳。阴极锌在电炉熔池内熔化进程中会构成浮渣。浮渣为氧化锌与锌液的混合物，为使锌液从浮渣中别离出来，下降浮渣率，进步锌直收率，在拌和时参加适量的氯化铵。依据阴极锌片的质量及炉内渣层的厚度等状况，每隔2ｈ左右进行一次拌和扒渣。扒渣时动作要轻、慢，扒到炉门稍停顷刻，以削减随浮渣带出来的锌液。每次扒渣后要在炉内残留少数（厚1～2Cm）的渣层，以维护锌液不被氧化。浮渣送出另行处理。 锌液浇铸机有机械浇铸和人工浇铸两种。机械浇铸设备有直线浇铸机和圆盘浇铸机。 （二）感应电炉熔铸锌的出产技能条件及其操控 1、熔锌温度 为确保锌熔铸进程正常操作，有高的产品质量和较低的浮渣率，应严厉操控熔锌温度。熔锌炉炉膛温度愈高熔锌才能愈大，且排出炉外的烟气含热量高，热效率低，炉温增高会加重锌液氧化，添加浮渣及烟尘量，下降锌的直收率。为防止锌液的氧化，炉内应为复原气氛，坚持微正压，操控适宜炉温，以进步炉子的出产才能和锌的直收率。一般进料前熔池锌液温度操控在500℃左右为宜。 2、液面操控 参加熔锌炉的阴极锌是凭借熔融锌的物理热而熔化的，因而，熔池内有必要坚持必定量的锌液，使阴极锌浸没于锌液中。浇铸进程中熔池内锌液面可操控在低于浇铸口30～100mm。熔锌炉出产运用必定时刻后，要铲除粘结在炉壁上的炉结，一般清炉周期为10～20ｄ，每次清炉时刻为3～8ｈ。 3、熔铸锌的直接回收率 熔铸锌的直接回收率受阴极锌质量、加料办法、加温办法和操作状况等要素的影响。关于熔锌反射炉，因为阴极锌结构疏松，含水量高，进炉阴极锌未悉数浸没于锌液中，直接与火焰触摸，会添加锌的氧化和浮渣量；假如氯化铵参加不妥，拌和不完全，扒渣时温度过低都会构成渣、锌别离欠好，渣带走锌量增多，这些要素均会下降锌直接回收率。熔锌电炉的直接回收率一般为96%～97.5%。不管选用反射炉仍是电炉哪种熔锌设备都要发作浮渣，这是因为从炉门进入炉内的空气或焚烧发作的废气CO2以及阴极锌片带入的少数水分，会使炉内的锌液氧化生成氧化锌，生成的氧化锌以一层薄膜状包裹一些锌液滴，构成小粒状的氧化锌与金属锌的混合物，即为浮渣（其间含锌80%～85%），浮渣越多，熔铸时锌的直收率越低。 浮渣的产出率与熔铸设备、熔铸温度、阴极锌的质量有关。当选用感应电炉熔铸时，因为不必燃料，炉内锌的氧化少，因而浮渣的产出率比反射炉低，锌的直收率高。一起，电炉同反射炉比较能耗较低（一般吨锌耗电为100～120KＷｈ）、劳作条件好、操作条件易于操控。 国内外均用电炉熔铸替代了反射炉熔铸。反射炉熔铸只在一些小厂运用。 为了下降浮渣产出率和下降浮渣含锌，熔锌时参加氯化铵，它的效果是与浮渣中的氧化锌发作如下反响： ZnO＋2NH4CL=ZnCl2＋2NH3↑＋H2O↑ 生成的ZnCl2熔点低（约318℃），因而损坏了浮渣中的ZnO薄膜，使浮渣颗粒中被夹持的锌液滴显露新鲜表面而聚组成锌液。 4、质量操控 锌锭产品要求表面光洁，没有飞边、毛刺、冷隔层、夹渣、气孔等缺点。物理质量的操控首要在于设备的调整和出产操作，影响要素首要有： （1）锭模　锭模型腔的形状、尺度和结构不只决议锌锭的形状、尺度，也决议铸锭的质量。因为液态金属在模内的凝结不完满是自下而上顺次进行的，铸锭的方向性结晶倾向较差，构成铸锭的缩孔和偏析较大。加之液态金属吸附气体、氧化和对铸模型腔底部表面的冲击引起铸模老化，然后影响铸锭表面光洁，乃至呈现严峻的“麻点”，锭模上下尺度不妥也会构成严峻飞边、毛刺。因而对锭模的结构要合理挑选，锭模质料应具有高的热导性、小的热膨胀系数、较低的弹性模数和较高的机械性能。为防止金属与模壁相互效果和粘结，防止金属的二次氧化和发作气孔，改进铸锭表面质量，运用进程中锭模表面应常常涂刷涂料并定时清洗。 （2）浇铸和冷却　烧铸温度过高、过低都对物理质量有影响。温度过高不易冷却，铸锭在运动中呈现飞边、毛刺和缩孔；温度过低简略发作冷隔层和夹渣。冷却办法尤其是冷却介质数量的多少也会影响物理质量。冷却风量大，铸锭双面发作波纹；冷却风量小，不易冷却。冷却水量大，不能雾化，铸锭发作缩孔；水量小也不易冷却。 （3）锭机运转　锭机运转不平稳也会构成表面波纹和飞边毛刺。

中图分类号：k244文献标识码：a文章编号：1005－6378（2002）03－0011－09一、胆铜法的来源与北宋时期的有关记载“胆铜法”又称“胆水浸铜法”，是指把铁放在胆矾（硫酸铜的古称，又称石胆）水中浸泡，胆矾水与铁发作化学反应，水中的铜离子被铁置换而成为单质铜堆积下来的一种产铜办法。〔1 〕出产胆铜的质料主要是铁和胆矾水。据夏湘蓉等人编撰的《我国古代矿业开发史》所言：胆矾“系由黄铜矿、辉铜矿等硫化铜矿藏，受氧化效果分化而成，或从天然胆水中沉积（结晶）出来……易溶于水”〔2〕（第248页）。这种胆矾水在古代被称为“胆水”。宋人记载胆水浸铜法的进程如下：“浸铜之法，先取生铁打成薄片，目为锅铁，入胆水槽排次如鱼鳞，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤，取出刮洗钱（铁？）煤，入炉烹炼。凡三炼方成铜，其未化铁，却添新铁片再下槽排浸。”〔3 〕（食货——之三）因为这种产铜办法不需采凿铜矿石，出产工艺与熔炼矿铜也不同，故现代又称其为湿法冶金〔4〕（第559页《湿法冶金》）或水法冶金〔5〕（第105页）。我国早在汉代时期就现已知道到胆矾水与铁之间的化学反应，淮南王刘安编撰的《淮南万毕术》中就有“白青得铁，即化为铜”的记载。魏晋时期，《神农本草经》记载“石胆……能化铁为铜，组成金银，练饵食之不老”〔6〕（卷一《石胆》）； 葛洪所著《抱朴子》中也有记载，他说到：“诈者谓以曾青涂铁，铁赤色如铜。”〔7 〕（卷一六《黄白》）关于上述史猜中名目繁多的称号，张子高在《我国化学史稿》中指出：“曾青又有空青、白青、石胆、胆矾等称号，其实都是天然的硫酸铜，它是从辉铜矿（cu[,2]s）或黄铜矿（cufes[,2]）与湿润空气触摸所构成的。”〔5〕（第74页）汉魏以来的记载确凿无疑地阐明，其时人们已发现了铁与胆矾结合后能置换出铜这一现象，并为后人探究胆铜法出产供给了根据。可是，其时人们对胆铜的实践还约束在道家炼丹术和医家药方的范围内。燕羽在1957年编撰了《宋代胆铜的出产》一文，对宋代胆铜法出产及其来源进行了讨论。他指出：“石胆即胆矾的能够化铁为铜的金属置换效果现象，远在秦汉间就已知道。”“胆水‘浸铜法’的创造，至少当开端在唐末和五代初。五代初年轩辕述作品的《瑰宝论》（注：《瑰宝论》的作者，除记有轩辕述外，《宋史》卷二○五《艺文志》载有：“青霞子《瑰宝论》一卷。”此书已不存于世。别的，《丛书集成初编》还收有唐朝和尚释僧肇写的《瑰宝论》，是一部不同内容的书。）称‘以苦胆水’浸熬而成的铜为‘铁铜’，并列为其时盛行的十种铜的一种”〔8〕。燕羽引述的《瑰宝论》一书，现在已不存于世，其间关于十种铜的记载，存留于李时珍的《本草纲目》卷八《赤铜》条中。〔9 〕全文如下：瑰宝论云：赤金一十种。丹阳铜。武昌白慢铜。一生铜，生银铜，皆不由熏陶而生者。无毒，宜作鼎器。波斯青铜，可为镜。新罗铜，可作锺。石绿、石青、白青等铜并是药制成。铁铜，以苦胆水浸至生赤煤，熬炼而成黑坚。锡坑铜，大软，可点化。天然铜，见本条。文中“见本条”是李时珍所言，是指在《本草纲目》卷八《天然铜》条中引述了《瑰宝论》的内容。故此，《赤铜》条中就没有必要再重复了。综观全文，并无“盛行的十种铜”之句，可见此句是出自燕羽的判别。我认为，这一判别并不精确。《瑰宝论》尽管记载了十种铜，但至多只能标明这是其时作者所能见到的铜的品种，而并不能阐明这十种铜均盛行于世。其间，以出产之地（包含出产国家）命名的铜，如丹阳铜、波斯青铜、新罗铜或可因其蜚名远扬而被视为“盛行”的铜，至于铁铜、天然铜、石绿、石青、白青等铜则绝不或许成为“盛行的十种铜的一种”。事实上，直到北宋前期，对胆水浸铁成铜这一现象的知道仍仅仅限于很少数人，他们只能在民间极小范围内采纳暗里出产的办法付诸实践。从遗留下的史籍记载看，这种实践活动多出自傲州铅山县一地。宋太宗时期成书的《和平寰宇记》中曾记载：“（信州铅山县）有胆泉，出观音石，可浸铁为铜。”〔10〕（卷一○七）这之后的宋仁宗景yòu＠①四年（1037年）九月，东头供奉官钱逊上奏时也说到“信州铅山产石碌，可烹炼为铜”。因为其时池、饶、江三州的铜钱监正短少铸钱的铜质料，在三司的恳求下，朝廷差遣钱逊与江南东路转运使进行实验，以期处理铜料直销问题〔11〕（卷一二○景yòu＠①四年九月丙寅），但这次实验成果怎么，却无明文记载。再往后就是宋哲宗元yòu＠①时期沈括写就的《梦溪笔谈》中说到的：“信州铅山县有苦泉，流认为涧，挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜，熬胆矾铁釜久之亦化为铜。水能为铜，物之改变，固不行测。”〔12〕（卷二五《杂志二》）关于这段文字记载是否为沈括亲自查询的记载，郭正谊在《水法炼铜史料溯源》一文中进行了考证。他认为不是沈括亲眼所见，而应该是沈括的读书笔记，录自中唐时期成书的《丹房镜源》〔13〕（第67页）。这条记载尽管阐明中唐时期在出产胆矾的进程中已获知了铁通过与胆矾触摸后能够置换出铜，可是沈括引录这段话时并没有参加任何新的内容，这种状况恰恰阐明，直到宋哲宗初期，官府没有推行胆铜法出产，信州一地揭露从事的仅仅胆矾的出产罢了。二、宋仁宗时期许申是否试行了胆铜法对宋政府开端推行胆铜法出产的时期，现在根本上有两种观点，一种认为始于宋哲宗时期，另一种认为始于北宋前期或宋仁宗时期。前面曾说到，宋仁宗景yòu＠①四年（1037年），政府命钱逊实验用石碌“烹炼为铜”，但实验的成果怎么，是不是加以推行，史猜中都没有说到。因而这条材料充其量只能阐明官府曾对胆铜法出产进行了一次实验。简单引起歧异的，是别的一些记载了许申的主张的材料，其间，《宋史·孙祖德传》中有如下一段话：“时三司判官许申因宦官阎文应献策，以药化铁成铜，可铸钱，裨国用。祖德言：‘伪铜，法所禁而官自为，是教民欺也。’固争之，出知兖（州）……”〔14〕（卷二九九《孙祖德传》）这段话中，最要害的是“以药化铁成铜”一句，元末明初人危素的《浸铜要略序》中也有相同的词句：“当宋之盛时，有三司度支判官许申，能以药化铁成铜，久之，工人厌苦之，事遂寝。”〔15〕（卷三《浸铜要略序》）假如将“药”了解为是胆矾水，许申的主张无疑是指以胆铜作为制作铜钱的质料。可是，关于许申的主张与活动，《续资治通鉴长编》中则有更为具体的意义不同的记载。宋仁宗景yòu＠①二年（1035年）正月壬寅，度支判官、工部郎中许申被任命为江南东路转运使。〔11〕（卷一一六景yòu＠①二年正月壬寅）在此之前，他曾主张选用新的办法铸造铜钱，因为汴京没有取得成效，故被派任江南东路转运使，以期在江州持续实验。下面是《续资治通鉴长编》中的有关记载：凡铸铜钱，用剂八十八两，得钱千，重八十两。（注：中华书局点校本将此句断为“重八十两非常。其剂，……”断句有误。据《鸡肋编》卷中《蒋仲本论铸钱事》云：铸钱“用铜、铅、锡五斤八两，除火耗，收净五斤”。宋制，一斤为十六两，用料八十八两，除去火耗，铸成铜钱正好是八十两。故改正标点如上。）非常其剂，铜居六分，铅、锡居三分，皆有奇赢。……申在三司，乃主张以药化铁与铜杂铸，轻重如铜钱法，而铜居三分，铁居六分，皆有奇赢，亦得钱千，费省而利厚。因入内都知阎文应以纳说，朝廷从之，即诏申用其法铸于京师。然大率铸钱杂铅锡则其液流速而易成，杂以铁则流涩而多不就，工人苦之。初命申铸万缗，逾月才得万钱。申性诡谲，自度言无效，乃求为江东转运使，欲用其法铸于江州。朝廷又从之，诏申就江州铸百万缗，无漏其法。中外知其非是，而执政主之，认为可行，然卒无成功。先是盐铁副使任布请铸大钱一当十，而申欲以铜铁杂铸，朝廷下其议于三司。程琳奏曰：“布请用大钱，是诱民盗铸而陷之罪。唐第五琦尝用此法，讫不行行。申欲以铜铁杂铸，理恐难成，当令申试之。”申诈得售，盖琳亦主其议故也。天章阁待制孙祖德言：“伪铜，法所禁，而官自为之，是教民欺也。”固争之，不从，遂出知兖州。关于这条材料中的“以药化铁与铜杂铸”、“铜居三分，铁居六分”、“杂以铁则流涩而多不就”、“申欲以铜铁杂铸”等句该怎么了解呢？学者们有两种不同的观点。张子高先生认为：“很或许他（指许申）是以药化铁，使铁掺在铜内成合金来铸钱币。铁掺在铜内，能够大大节省铜，因而许申的实验从前为控制者所注重。”〔5〕（第107页）汪圣铎先生则认为许申的主张是指胆铜法出产。他还征引了《宋史全文》卷三二端平元年（1234年）五月壬戌条中“绍圣间以铅山胆泉浸铁为之，令泉司鼓铸，和以三分真铜，所以钱不耐久”之句，认为：“《长编》所谓‘铜居三分，铁居六分，皆有奇’，实践乃是胆水（“药”）浸铁产出的铜六分有余，加上“真铜三分”有余，熔在一起来铸钱。……仅仅因为史官对胆铜不了解，不供认胆铜是铜，依然认为胆铜是铁，是‘伪铜’，故而在记叙上有些失误”〔16〕。我认为汪先生的推论仍是有值得琢磨的当地。其一，一切上述材料中，李焘的《续资治通鉴长编》是最为原始的材料，可信度最高。是书始撰于宋高宗时期，完结于宋孝宗时期，而那个时期胆铜法出产早已在铜业出产中占有了重要的方位。假如说宋仁宗时期的官员因不了解胆铜而记叙有误，这仍是能够了解的；可是假如南宋人李焘也不知胆铜为何物而在编书时对屡次呈现的“铜铁杂铸”之意不加考辨，明显就不合情理了。尽管现存《续资治通鉴长编》内容中并无胆铜记载，可是这一状况并不能证明李焘对胆铜不了解。政府开端大力推行胆铜法出产是在宋哲宗绍圣年间以及宋徽宗控制时期，而现存的《续资治通鉴长编》恰恰缺失哲宗元yòu＠①八年（1093年）七月至绍圣四年（1097年）三月的内容以及徽宗、钦宗两朝的悉数内容，致使咱们无法从现存的《续资治通鉴长编》中看到有关胆铜出产的记载。可是，章如愚的《群书考索》中引用了一条现已佚失的《续资治通鉴长编》内容，其间就清晰说到了胆铜。引文如下：“（崇宁五年中书省勘会诸路岁收铜数）每年约收诸色铜六百六十余万斤，旧铜锡约收四百六十余万斤，胆铜约收一百万斤……”紧接这今后的一条材料也是引自现已佚失的《续资治通鉴长编》内容，材料记载了开封尹兼提举京畿钱监宋乔年在大观二年的上言，其间更是屡次说到“漉铜钱（用胆铜铸造的钱）”，因为胆铜铸钱本钱低，宋乔年还主张：“户部上供之数，能够漉铜钱下诸路令依样铸。”〔17〕（后集卷六○《财用门·铜钱类》）从这些记载中能够得知，李焘的原书是记叙过胆铜的，他对胆铜与矿铜的差异应该有所了解。基于此，似不应将“铜铁杂铸”等内容视为“失误”的记叙。其二，宋代铸造铜钱的主要质料是铜，辅料是铅和锡，北宋的铜钱根本上坚持了“非常其剂，铜居六分，铅、锡居三分，皆有奇赢”的用料份额。宋徽宗今后至南宋期间因短少矿铜铜料，又已批量出产出胆铜，所以铸钱的铜质猜中一起也使用了胆铜。《宋史全文》所说的“和以三分真铜”之意，既反映了其时人们仍抱有传统的观念，只供认通过采矿冶炼得到的铜才是“真铜”，一起也反映了矿铜数量只占铸钱所用悉数铜质料的非常之三。这一数字与《续资治通鉴长编》中许申的铸钱配方仅仅在料例的份额上偶然罢了，内在则是不同的。许申所说的“铜居三分，铁居六分”，并不是指矿铜和胆铜的份额，而是指要改变铸造铜钱的质料和份额，将铅和锡去掉，参加铁作为主要质料，占悉数料例的非常之六强；此刻铜成为辅料，仅占悉数料例的非常之三强。其三，《续资治通鉴长编》中说到的“以药化铁与铜杂铸”之意，亦能够从另一个视点来了解。因为铁的熔点高、铜的熔点底，把两种质料放到一起来熔化，必定发生铜先熔化而铁未化的不同步现象，许申的主张中所说的“药”很或许就是指为了处理这一问题而参加的某些助熔剂，以下降铁的熔点。可是，这种独出机杼的铁、铜配方是根本行不通的，实验进程中天然呈现了“杂以铁则流涩而多不就”的问题。别的，受其时出产条件的约束，出产胆铜应该是在胆水（或胆土）充分的矿区中进行，而《续资治通鉴长编》仅仅说到许申初在京师、后在江州直接进行铸钱实验。这两个当地仅是铸钱场所，并不出产胆铜，假如许申使用了胆铜作为铸钱材料，官府必定要先在某些矿场出产出胆铜，再运至京师或江州铸钱，可是关于这样重要的出产活动，北宋仁宗时期的各类记载中却只字未提。鉴于以上几点分析，我认为宋仁宗时期许申在京师和江州进行的铸钱实验应该是用铁和铜作质料而进行的，与胆铜出产并无联系。三、宋哲宗时期胆铜法开端推行据苏辙《龙川略志》载，宋哲宗元yòu＠①时期，有一位商人自告奋勇，向政府献出秘法——胆铜法。其时，苏辙任户部侍郎，“有商人自言于户部，有秘法能以胆矾点铁为铜者。予（指苏辙）召而诘之曰：‘法所禁而汝能之，诚秘法也。今若试之于官，则所为必广，汝一人而不能自了，必使别人助汝，则人人知之，非复秘也，昔之所禁，今将遍行天下。且吾掌朝廷大计，而首以行滥乱法，吾不为也。’其人＠②fǔ＠③而出，即诣都省言之，诸公惑之，令试，厥后竟不成。”〔18〕（卷五《不听bì＠④法能以铁为铜者》）苏辙任户部侍郎的时刻是在元yòu＠①二年（1087年）十一月至元yòu＠①四年（1089年）六月〔11〕（卷四○七元yòu＠①二年十一月甲戌；卷四二九元yòu＠①四年六月丁未），可见这段时期宋政府的执政者依然不了解胆铜出产及其所能起到的效果，胆铜出产还被称为“秘法”，仍旧是民间暗里进行的小范围出产。胆铜法不再作为政府所禁的秘法而得到推行，是在饶州德兴县人张潜、张甲父子将编撰的《浸铜要略》献给朝廷之后的宋哲宗绍圣年间。关于《浸铜要略》的作者及成书时代，南宋人陈振孙和赵蕃的记载大致相同。陈振孙在《直斋书录解题》中指出：“《浸铜要略》一卷，张甲撰，称‘德兴草莽’。绍圣元年（1094年）序，盖胆水浸铁成铜之始。甲，参政子公之祖。”〔19〕（卷一四《杂艺类》）赵蕃在《截留纲运记》一文中追述信州铅山县在绍圣年间推行胆铜出产的情形时也说到：〔20〕（卷五《截留纲运记》）铅（指铅山县）之阜，瑰宝兴焉；铅之泉，宝货化焉。兴者有时，化者无量。方泉之蒙，孰知其功，布衣张甲，体物索理，献言以佐圜法。宋绍圣间，诏司理之。dī＠⑤泉为池，疏池为沟，布铁其间，期以浃旬，铁化为铜……这两条材料都仅仅指出张甲是胆铜的实验者和向朝廷献书者，然后遗漏了张甲之父张潜的劳绩。实践上，在胆铜法出产的实验进程中，张潜的劳绩是最大的。王象之在《舆地纪胜》中引用了褚孝锡的《长沙志》（注：褚孝锡作《长沙志》十一卷，见《宋史》卷二○四《艺文三》。）记载，曰：“长沙志云：‘始，饶州张潜得变铁为铜之妙，使其子甲诣阙献之。朝廷始行其法于铅山，及饶之兴利、韶之涔（岑）水皆潜法也。’”〔21〕（卷二三《江南东路·饶州·景象下》）前几年，江西德兴发现了张潜的墓行状碑，碑刻于北宋大观元年（1107年）三月，碑铭记载：张潜“尝读《神农书》，见胆矾水可浸铁为铜，试之信然。曰：‘此利国术也’。命其子甲献之。”（注：据报道，碑铭三千多字。此碑保存在德兴县博物馆。）〔22〕这段碑铭阐明，张潜从撒播下来的《神农本草经》一书的记载中取得对胆铜法的知道，通过自己的实验后写成《浸铜要略》一书，嘱其子张甲上交朝廷，这之后胆铜法才得以推行开来。除以上宋人记载外，元末明初人危素写有《浸铜要略序》一文，介绍了宋代《浸铜要略》一书的编撰者及德兴县浸铜状况，内容最为翔实。他写道：（元代）德兴张理从事福建宣慰司，考满调官京师，会国家方更钱币之法，献其先世《浸铜要略》于朝。……钱币之行尚矣，然鼓铸之无量，产铜则有限。理之术乃能浸铁认为铜，用费少而收功博。……今书作于绍圣间，而其说始备，盖元yòu＠①元年。或言取胆泉浸铁，取矿烹铜，其泉三十有二：五日一举洗者一，曰黄牛；七日一举洗者十有四，曰永丰、青山、黄山、大岩、横泉、石墙wù＠⑥、齐官wù＠⑥、小南山、章木原、东山南畔、上东山、下东山、上石姑、下石姑；十日一举洗者十有七，曰西焦原、铜精、大尚山、横槎山、横槎wù＠⑥、羊栈、陲mín＠⑦、冷浸、横槎下wù＠⑥、陈君、炉前、上姚mín＠⑦、下姚mín＠⑦、上炭灶、下炭灶、上何木、中何木、下何木。凡为沟百三十有八。政和五年雨多泉溢，所浸为最多。是书，理之先赠少保府君讳潜所撰，以授其子赠少师府君讳盘、成忠府君讳甲。少师之孙参知政事忠定公讳焘shí＠⑧序志之。（注：原文中有文字过错，已与《江西通志》卷一六二《杂记补》中引录的危素《浸铜要略序》对校改正。）〔15〕（卷三《浸铜要略序》）从危素的记叙来看，他见到的《浸铜要略》这部书中载有张潜的曾孙张焘作的序，可见此书已不是张潜绍圣元年献呈朝廷的版别。张焘的家世根由及官吏生计在周必大的《文忠集》〔23〕（卷六四《资政殿大学士左中大夫参知政事赠太师张忠定公焘神道碑》）和《宋史》〔14〕（卷三八二《张焘传》）中均有记载：“张氏世家德兴，唐宰相文＠⑨之后……。公（张焘）曾祖讳潜，通直郎致仕，赠少保……。祖磐，袁州万载县主簿，赠少师……。公讳焘，……政和八年（1118年）廷试……嘉之，亲擢第三。”张焘任官于徽、钦、高、孝四朝，于隆兴元年（1163年）迁参知政事，以老病不拜，台谏交章留之，除资政殿大学士、提举万寿观兼侍读。后致仕。卒于乾道二年（1165年），年七十五，谥忠定。根据张焘的生平来判别，张焘为《浸铜要略》作序，应在他进入宦途之后的北宋晚期至南宋乾道初年之间。危素在《浸铜要略序》中说到的“其泉三十有二”的称号及“政和五年雨多泉溢，所浸为最多”之句，有或许出自张焘为《浸铜要略》所作序中的内容。若果如此，三十二泉一百三十八沟的胆泉浸铁规划或许就不仅仅是北宋晚期的状况（注：日本中岛敏先生虽未考证，可是说到三十二泉一百三十八沟是德兴县兴利场最盛时期（北宋晚期）的事。见《た於什る湿式收铜の沿革》，东瀛学报27卷第3号，1939年。），还连续到了南宋，但饶州的胆铜出产值则以宋微宗政和五年为最高。胆矾化铁成铜的记载古已有之，北宋仁宗时期还曾进行过实验，为什么偏偏到宋哲宗时期才得到推行呢？这既是客观形势的需求，也与张潜父子的尽力密切相关。北宋前期，一方面，铜矿的开采量呈逐步上升的势态，铜料供与需的对立尚不尖利；另一方面，政府长期以来采纳着“铜禁”办法，恐怕新的出产技术遍及撒播开来，会对政府的货币政策形成难以掌控的形势；加之，胆铜的规划化出产理论还处在探索阶段。这一时期，无论是客观因素，仍是主观因素，都还没有供给胆铜法出产的根底。而宋哲宗嗣位时，却面临着铜矿出产完毕了宋神宗时期光辉开展的阶段而进入急剧式微的时期，这种形势导致了大批铸钱监的罢废和铸钱额的剧减。宋政府面临着巨大的压力，急需采纳各种办法康复铜矿出产，进步产值。正是在这种形势下，张潜父子通过悉心实验，体系地总结出胆铜出产的办法，并自动将《浸铜要略》献给朝廷。客观需求与主观尽力得到了完美的结合。所以，在宋政府的大力提倡下，胆铜法出产迅速地被推行开来。宋政府推行的胆铜出产，最早实施于哪个采矿场呢？宋人著作中，首推信州铅山场。前引褚孝锡的《长沙志》就清晰说到“朝廷始行其法于铅山”〔21〕（卷二三《江南东路·饶州·景象下》）。洪咨夔的《大冶赋》中也专门说到：“其浸铜也，铅山兴利，首鸠＠⑩功。推而放诸，象皆取蒙。”〔24〕（卷一《大冶赋》）《舆地纪胜》中《信州》条下则曰：“胆水在宝穴，自昔无之。始因饶州布衣张甲献言，可用胆水浸铁为铜，绍圣元年（1094年），始令本州差厢军兴浸，其利渐兴。”从上面几条材料来看，朝廷最早是在信州铅山县推行胆铜法的，时刻正是在张甲献《浸铜要略》的绍圣元年（1094年），这今后才扩大到其他矿场。可是《建炎以来系年要录》〔25〕（卷五九绍兴二年十月辛卯）和《皇宋中兴两朝圣政》〔26〕（卷一二绍兴二年十月辛卯）中均说到：“元yòu＠①中始置饶州兴利场，岁额五万斤。绍圣二年（《皇宋中兴两朝圣政》为“三年”）又相信州铅山场，岁额三十八万斤。”清晰指出元yòu＠①年间饶州先设兴利场，开端浸铜。那么怎么分析上述材料的对立之处呢？我认为：张潜早在元yòu＠①年间就已在饶州从事胆铜出产的实验，估量那时的实验或许取得了矿场监官供给场所、铁等质料的协助，因尚属实验阶段，所以当地官没有提早申报中央政府。而信州铅山场则是官府在取得《浸铜要略》之后，通过查询，首要推行的胆铜场所。因为信州胆铜产值高，位置重要，现存史猜中记叙信州铅山场浸铜出产的内容也非常多，如前引南宋人赵蕃的记载等等。明代人胡我琨在《钱通》中也曾引录《广信府志胜》的记载，说到铅山县有两处浸铜场所：其一，“铜宝山，在县西南七里，一名七宝山。下有竹叶、猊（貌）平坑，石＠(11)中胆泉涌出，浸铁成铜。天久晴，有矾可拾。建隆三年置铜场，今废。其铜以土垢淋水浸铁为之。”其二，“锁山门，浸铜之所，在县鹅湖乡，去治七十里许。有沟漕七十七处，兴于宋绍圣四年，更创于淳熙八年，县尉马子岩有铭，至淳yòu＠①后渐废。”〔27〕（卷三《资采》）（注：建隆三年在铜宝山铜场出产的应是矿铜，不是胆铜。）比较之下，饶州兴利场胆铜出产的记载不只很少，胆铜产额也只占信州铅山场的八分之一弱。四、胆铜的出产工艺及出产本钱宋代胆铜的出产工艺有两种，一为胆水浸铜，一为胆土淋铜。两种工艺进程，在洪咨夔的《大冶赋》中均有具体的记载〔24〕（卷一《大冶赋》），现摘抄如下：附图从所述状况来看，胆水浸铜与胆土淋铜两种办法的原理是相同的，都是用胆矾水浸泡铁片置换出胆铜，仅仅胆水浸铜是指直接将天然胆水引进人工缔造的沟槽中，浸泡铁片；而胆土淋铜则要先采挖含有胆矾的土壤（包含采矿时被抛弃的矿土），用水灌浸，使胆矾溶入水中，发生胆水，再用人工盛舀胆水淋浸铁片置换出胆铜。这两种办法，各有利益与缺乏，宋人总结为：“古坑有水处为胆水，无水处为胆土。胆水浸铜，工少利多，其水有限；胆土煎铜，工多利少，其土无量。”胆水浸铜的长处是用工少，本钱低，但有必要依托春夏旱季胆水充分时从事出产，受时节、气候的影响很大。一旦春夏雨水少，涌出的胆水也会削减，天然无法大量出产胆铜。胆土淋铜比胆水浸铜投入的人工多，本钱高，可是胆土取之不竭，出产上又不受时节的影响，一年四季均可出产。因为两种办法各有好坏，在胆水浸铜法推行后，宋政府又先后在韶州岑水场、潭州永兴场、信州铅山场等处推行了胆土淋铜法，最大极限地进步产铜数量。与矿铜出产比较，胆水浸铜和胆土淋铜两种出产的本钱都比较低。崇宁元年（1102年）时，担任胆铜出产的官员游经说到，每出产一斤胆铜（此处应指胆水浸铜法），用本钱四十四文省。他主张：“措置之初，宜增本减息，庶使后来可继。胆水浸铜，斤以钱五十为本；胆土煎铜，斤以钱八十为本。比之矿铜，其利已厚。”〔3 〕（食货三四之二五）其时政府向矿铜出产者付出的本钱大约是每斤一百文〔28〕（卷四《论时势》）至二百五十文〔3〕（食货三四之二七）。 从节省政府资金的视点来考虑，胆铜法出产是值得大力提倡的。从北宋后期至南宋期间，出产一斤胆铜需求的耗铁量不是固定不变的，耗铁量最少的如《文献通考》所载，“大率用铁二斤四两得铜一斤”〔29〕（卷一八《征榷考五·坑冶）），耗铁量与出铜量比为2.25∶1； 据《宋会要辑稿》记载，南宋高宗晚期，各地年供铁料八十八万斤以上，而悉数胆铜产额只要二十一万斤，耗铁量与出铜量比为4∶1；南宋理宗时期，依照张端义《贵耳集》所言：“韶州涔（岑）水场以＠(12)水浸铜之地，会百万斤铁浸炼二十万（斤）铜……”〔30〕（卷下）耗铁量与出铜量比则增至5∶1。归纳以上材料，能够看出，跟着耗铁量的添加，胆铜原有的本钱低价的优势逐步削弱以致消失，这应该是南宋今后胆铜出产无法再康复到北宋时期的原因之一。五、宋徽宗至南宋期间胆铜出产区域与产值的改变自宋哲宗绍圣年间在信州铅山推行胆铜法后，很快就将这一新的出产办法推行到有胆水的矿区。大概在宋哲宗绍圣末元符初，游经曾主管推行胆铜出产，后以丁忧去官。建中靖国元年（1101年），游经守孝期满，向朝廷上言：“昨在任日常考究有胆水能够浸铁为铜者：韶州岑水、潭州浏阳、信州铅山、饶州德兴、建州蔡池、婺州宝穴、汀州赤水、邵武军黄齐、潭州矾山、温州南溪、池州宝穴，凡一十处。唯岑水、铅山、德兴已尝措置，其他未及司理。将来钱额愈见亏失。”户部认为请，所以命“宣德郎游经提举措置江淮荆浙福建广南铜事”。“崇宁元年户部言：‘游经申，自兴相信州铅山场胆铜已（以）来，收及八十九万斤八千八十九斤八两。……自丁忧免去之后，皆权官时暂监管，致今胆铜十失五六，今再除职事以来，自本年正月至九月二十日终，已收胆铜一十七万二千一百二十三斤八两……’”〔3〕（食货三四之二五）根据上述记载估测，游经在丁忧前推行胆铜出产时，信州铅山场、韶州岑水场、饶州德兴场胆铜出产成效已非常明显。游经以丁忧去官后，胆铜出产曾一度松懈，建中靖国元年

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鉴于前人对于高离子强度酸性复杂硫酸溶液中(特别当高温情况下)离子平均活度系数尚无数据，钟竹前、梅光贵拟以浓度代替活度计算高浓度酸性硫酸盐pH值，并导出了一个近似计算式，并进行了计算：10pHθ10-pH+{1+10pHθ[(SO42-)T-(H+)T]}·10-pH-[H+]T=0 (3)式中  (SO42-)T——溶液中SO42-组分的总浓度，mol/L   (H+)T——浓液中H+组分的总浓度，mol/L.  pHθ——SO42-+H+=HSO4-反应的标准[(SO42-)=(HSO42-)]平衡pH值。计算所得各温度的 pHθ值如下：温度/℃25406080100pHθ1.912.0932.42.7383.091     根据(3)式计算得到：    (1)在固定[SO42-]T=2.3mol/L温度25~100℃情况下各[H+]T时的pH值见图1。    (2)在固定[H+]T=0.4mol/L和温度25~100℃情况下各[SO42-]T时的pH值 ，见图2。    从图1和图2可清楚看出，随着[SO-4]T的增加，特别是温度的升高，溶液中的pH值增大。而溶液中pH值的增大，对电解中的阳极电流效率提高将显示重大的作用。[next]    2)阳极过程    电解二氧化锰目前均采用Ti玻纹板或Ti-Mn合金涂层为阳极，从钟竹前、梅光贵制作的Ti-H2O系φ-pH图(图3)可以看出，在阳极的氧化条件下，Ti表面生成TiO2，从而呈现出不溶钝化状态。    Ti-H2O系φ-pH图的有关反应式如下：    Ti2++2e-===Ti                                                (1)     φθ25=-1.628    Ti3++e-===Ti2+                                              (2)         φθ25=-0.3686    TiO+2H+===Ti2++H2O                                    (3)         pHθ25==5.451    TiO+2H++2e-===Ti+H2O                                (4)         φ25=-1.3059-0.0591pH    Ti2O3+2H++2e-===2Ti+H2O+O2                     (5)         φ25=-1.2027-0.0591pH    Ti2O3+6H++2e-===2Ti2++3H2O                     (6)         φ25=-0.5171-0.1183pH    TiO2+4H++2e-===Ti2++2H2O                        (7)         φ25=-0.5171-0.1183pH    TiO2+4H++e-===Ti3++2H2O                          (8)         φ25=-0.6657-0.2365pH    2TiO2+2H++2e-===Ti2O3+H2O                     (9)         φ25=-0.4714-0.0591pH    钛作为阳极具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，密度小，强度高，并且有较好的可加工性，易于成型。然而，钛作为电解过程中的阳极使用时，很易产生钝他现象，钝化后导电性能严重下降。[next]    钛在电化学序中处于铁和锌之间，是热力学上很活泼的金属，其标准平衡电极电势为-1.63V，但是钛表面极易生成保护性的氧化膜(钝化膜)，因而其实际电极电势远远地偏向正值，这种具有高电阻的钝化膜使钛具有很优良的而腐蚀性能。在钛作为阳极时，由于阳极电流的致钝作用，使钛表面的钝化膜不断增厚，使电解过程的槽电压急剧上升电耗增加，直至电解过程无法继续进行。围绕着如何避免钛阳极钝化，并且提高其应用时的电流密度，以期降低电耗，提高生产率，各国研究者们提出了许多解决方案。其中采用Ti板喷砂处理或选用Ti-Mn合金层阳极，是解决Ti板钝化较好的方案。    电解MnO2阳极过程主要发生如下析O2和析出MnO2两个竞争反应：            O2+4H++4e-===2H2O                       (1)    当Po2=100Pa,           φ25=1.229-0.0591pH           φ40=1.2163-0.062pH           φ60=1.200-0.066pH           φ80=1.1834-0.07005pH           φ100=1.167-0.074pH          MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O                (2)    当[Mn2+]=1mol/L,         φ25=1.229-0.01182pH         φ40=1.219-0.1241pH         φ60=1.206-0.132pH         φ80=1.1943-0.1401pH         φ100=1.1824-0.148pH    反应(1)和反应(2)式的φ值可以看出，升高温度上述两反应的标准φӨ之间的差值影响并不大，而pH的大小对其差值的影响却是很显著的。    将图1和图2中相应条件的pH代入上述(1)和(2)反应温度的平衡电势φ式中，我们制作了φ-[H+]图(见图4)，φ-[SO42-]T图(图5)和φ-温度图(图6)。[next]    从图5和图6可以看出：温度升高和增大[SO42-]T,φ2与φ1均下降，而且φ1-φ2差值增大。表明采用高浓度[SO42-]T溶液和高温电解有利于MnO2的优先析出。    从MeSO4-H2SO4-H2O系φ-[H+]T图(图4)看出，对于给定[SO42-]T浓度的溶液而言，在电解开始时(即[H+]T=0时)φ1-φ2差值最大，这时MnO2优先析出。到电解后期(即[H+]T增大，φ1-φ2差值为零)，MnO2和O2同时析出。表明要得到高的阳极电流效率，[H+]T的升高受到限制。说明采用高温和高浓度[SO42-]T浓液电解，有利于MnO2的优先析出。上列各点均为我们进行的MnO2电解试验结果所证实。[next]    钟少林详细进行了电解MnO2电极反应机理的研究，其研究结果如下：    用玻璃碳电极，在Na2SO40.5mol·L-1,MnSO40.01mol·L-1,温度25~35℃的中性溶液中，进行了稳态极化曲线法、旋转圆盘电极稳态极化曲线法、线性电势扫描伏安法、卷积扫描电势伏安法、循环伏安法、电流阶跃法和电势阶跃法等7种现代电化学测试试验，系统地研究了MnO2阳极沉积的电化学行为，测量了电极反应动力学参数，如表1所示。同时由稳态极化曲线法测得了过电势为0.39V时电极反应的表观活化能ΔE=50.2kJ/mol,而由旋转圆盘电极稳态极化曲线法求得Mn2+参加反应的级数为1级。这些数据对强化电解MnO2过程具有现实意义。表2介绍了电解MnO2阳胡沉积反应的研究。 表1                          电极反应动力学参数实验研究方法温度t/℃传递系数βna交换电流io/(A·cm-2)标准速度常数Kof/(cm·s)扩散系数D/(cm2·s-1)稳态极化法300.4584.83×10-82.56×10-10 旋转电极法290.4681.13×10-75.35×10-103.78×10-6扫描电位法310.501   卷积扫描电位法310.4754.55×10-81.99×10-10 电流阶跃法350.5057.48×10-92.31×10-106.82×10-6电位阶跃法300.5154.00×10-81.10×10-104.28×10-6 [next]     经稳态极化曲线和循环伏安曲线的分析，得出MnO2沉积反应的历程为                  Mn2+===Mn4++2e-                  Mn4++2H2O===MnO2+4H+    其中部分  Mn3++2H2O===MnOOH+3H+                  MnOOH===MnO2+H++e-    研究结论：    ①电解二氧化锰从中性硫酸锰溶液中阳极沉积反应历程为                  Mn2+===Mn3++e-                          (1)                  Mn3+===Mn4++e-                          (2)                  Mn4++2H2O===MnO2+4H+            (3)    其中部分 Mn3++2H2O===MnOOH+3H+         (4)                 MnOOH=MnO2+H++e-                     (5)    电极电势在1.2V以前，主要进行(1)、(2)、(3)、(4)反应，而当电势＞1.2V时，同时发生(5)反应。    ②Mn2+氧化生成MnO2的电化学反应为不要逆电极过程，其不可逆性是由于第一个电子转移迟缓引起的，即电极反应Mn2+=Mn3++e-为反应的控制步骤。    ③各种电化学测试实验测得MnO2阳极沉积反应的传递系数βna=0.46,交换电流密度i0=4.83×10-8A/cm2,标准反应速度常数Kƒ°=1.98×10-10cm/s,锰离子的液相扩散数D=4.28×10-6cm2/s,在过电位η=0.39V下，表观反应活化能ΔE=51.8kj/mol,以及锰离子参加电极反应的级数为1级。    ④在MnO2阳极沉积反应中，溶液的酸度即pH值对反应影响较大，酸度增大，反应的可逆性随之加大。    ⑤升高温度、降低酸度有利于提高电解MnO2的电流效率。    工业生产中，MnO2电解工序主要技术条件为:槽温95~100℃，槽液MnSO4浓度90~110g/L,槽液H2SO4酸度35~40g/L，电流密度50~80A/m2,槽电压2.5~4.0V，电解周期、清槽周期、清阴极周期且般均为15左右，视具体情况而定。

一、电积法出产金属镉 以铜镉渣为质料出产金属镉的电积法工艺流程如图1所示。图1  从铜镉渣出产金属镉电积法的工艺流程 铜镉渣的成分一般动摇规模为：2.5%～12%Cd，35%～60%Zn，4%～17%Cu，0.05%～2.0%Fe铜镉渣中还含有少数As，Sb，SiO2，Co，Ni，T1，In等杂质。 为了加快浸出进程，有的工厂在浸出前将铜镉渣堆积在空气中氧化。这样也增加了铜溶解的丢失，只要在处理含铜较低的铜镉渣时才适用这种处理。浸出进程得到的铜渣成分为：30%～50%Cu，10%～15%Zn，0.3%～1.0%Cd。 在浸出中，除了锌和铜的溶解外，还有一些Ni，Co，In，T1进入溶液，得到的浸出液成分为：120～130g/LZn，8～16g/LCd，0.3～0.8g/LCu，3～9g/LFe，0.05～0.1g/LCo，0.05～0.1g/LNi。浸出液经加锌粉净化除掉铜后，送去加锌粉置换沉积镉。置换沉积镉一般分两段操作。在榜首段坚持温度为333K，使溶液中的镉降到1g/L中止。过滤别离铜镉渣后的溶液再进行第二段操作，可进一步使镉的含量降到10～15mg/L。第二段得到的海绵镉（Ⅱ）含镉低，反回铜镉渣的浸出进程。第二段置换后的溶液中含有Co，T1，In等，用黄药除钴后去进一步收回T1与In。 榜首段置换沉积镉得到的海绵（Ⅰ）用镉电解液浸出。溶液中硫酸的浓度为200～250g/L，浸出温度353～363K，参加MnO2或KMnO4以加快镉海绵的溶解，浸出终了的pH值为4.8～5.2，铜水解进入渣中。 别离铜渣后的镉绵浸出液，加SrCO3除铅，加锌粉置换除铜，加KMnO4氧化T1与Fe，再水解沉积。 镉溶液的电积一般选用电解液不循环操作准则，其作业条件及技能指标： 参加电解液成分/（g·L－1）      160～220Cd，20～30Zn，12～15H2SO4 电积后废液成分/（g·L－1）      15～20Cd，150～180H2SO4 电解液温度/K                  303～308 电流效率/%                    70～92 槽电压/V                   2.5～2.6 电积周期/h                 24 电能耗费/（kW·h·t－1）     1400～1700 选用电解液循环的出产方式，能够得到较高的电流效率。 前苏联许多湿法炼锌厂选用电积法工艺流程。我国湿法炼锌厂选用电解液循环准则的电积法。例如株洲冶炼厂处理这种Cu－Cd渣的电积法流程见图2。Cu－Cd渣的化学分为： 5.64%Cu，14.31%Cd，40.26%Zn，1.27%Pb，0.076%Ni，0.0212%Co，0.0075%In，0.0024%Ge，0.0029%Ga，0.0329%T1，4.07%Fe。图2  株洲冶炼厂从Cu－Cd渣出产镉的工艺流程 株洲冶炼厂用铜镉渣出产镉的首要冶炼进程技能条件如下： （一）Cu－Cd渣的浸出 用50m3的机械拌和浸出槽进行浸出。将硫酸缓慢地参加盛有Cu－Cd渣的浸出槽中，坚持浸出的最高酸度为10～15g/L，温度为353～363K。当酸度降至5～4g/L时，参加软锰矿，在pH值为4.8～5.0时，加石灰乳（现改用ZnO粉）中和至pH=5.2～5.4时便中止拌和。整个浸出进程连续6～8h。 经28m2的胶质压滤机压滤，所得压滤渣成分：20%～30%Cu，＜1%Cd，送铜冶炼处理收回铜。滤液成分：8～15g/LCd，80～140g/LZn，0.050g/LCu。 （二）置换 置换在50m3的机械拌和槽中进行。置换前加H2SO4将浸出的滤液酸化至pH=3～4，缓慢地参加锌粉进行置换反响，待分析溶液含镉小于100mg/L时即送压滤。 置换得到的海绵镉含60%～80%Cd，再堆积7～10天天然氧化后送去造液。置换后的贫液含有15～30g(T1)/m3时，可加锌粉置换出后再送湿法炼锌体系。 （三）造液 在9m3的机械拌和槽中造液。将海绵镉与浓硫酸参加槽中，坚持溶解85～90℃，经2～3h待溶液酸度降至0.5～1g/L，便参加KMnO4氧化除铁，然后参加镉绵使pH值降至3.8～4.0，再用石灰乳中和至pH=5.4，便送去过滤。 （四）净化 在17m3机械拌和槽中净化。在50℃条件下，参加新鲜镉绵置换除铜后，再加KMnO4氧化除铁。净化后溶液的成分：200～250g/LCd，20～30g/LZn，低于0.05g/LFe，低于0.0005g/LCu，低于0.001g/L（As＋Sb）。 （五）电积 在钢筋混凝土内衬铅皮的电解槽中进行电解液循环。槽的尺度为2800×850×1250mm，每槽可装阳极26片，阴极25片。用一台2000A与0～36V的硒整流器供电。 电积进程的技能条件如下： 同名极距                    10mm 电解液循环量                0.103m3/min 电解液温度                  298～305K 电流密度                    45～75A/m2 槽电压                      2.4～2.5V 电解周期                    24h 电解液成分分/(g·L-1)        60～70Cd，                             120～145H2SO4 （六）精粹熔铸 在容量1t的铸铁锅中进行精粹。 熔铸温度为723～823K，表面掩盖一层NaOH，铸成7.5kg的镉锭，其成分：镉99.99%以上，铅低于0.004%，锌低于0.002%，铜低于0.001%，铁低于0.002%。镉的一级品率，均到达100%。 二、置换法出产金属镉 因为电积法出产镉的电耗大，许多工厂将电积法改为置换法。 美国熔炼与精粹公司的电锌厂，原选用电积法处理来自锌出产第二段净化的镉渣出产镉，现改为置换法，其工艺流程见图3。图3  美国熔炼与精粹公司从镉渣出产镉的工艺流程 芬兰科科拉电锌厂使用第二段净化产出的镉渣出产镉，也是选用置换法出产流程连续作业。科科拉电锌厂处理镉渣成分如下：1号15%～25%Cd，约1%Cu，0.05%Co，0.005%～0.05%Ni，60%Zn；2号22.4%Cd，0.7%Cu，54.5%Zn。 前苏联乌斯基－卡敏诺哥尔斯克铅锌联合厂商的电锌厂是在离心反响器中以置换沉积法处理Cu－Cd渣，其出产流程见图4。图4  钨斯基－卡敏诺哥尔斯克电锌厂处理铜镉渣出产工艺流程 离心反响别离器外形为圆柱体，中心装有空心轴，轴上装有特殊结构的别离盘，空心轴的转速到达3000r/min。 在离心反响器中置换沉积的速度超越一般置换沉积槽的沉积速度300倍，每升容积的出产率到达200L/h。在第二段离心反响器中所得的低镉绵用锌废电解液溶解，加热到343K，反响终了的pH=4.5～5.5，然后用KMnO4净化除，再送往离心反响器中置换沉镉。

本发明涉及一种硫酸锌溶液一段净化除铜、二段除镉和三段除钴的方法和实现该方法的装置。通过采用多个反应器串联连续除铜、除镉及活性锌粉除钴，可以实现Cu、Cd、Co三种元素的分离，分别得到含Cu高达55～85％铜渣、含Cd高达55～70％镉渣及钴渣，减少了铜、镉渣的后序处理工序并节省了锌粉，除铜、镉的锌粉消耗量也由现有生产技术的4～5倍降至1.5～2.0倍，除铜、除镉可以连续化作业，该方法和装置特别适合于湿法炼锌厂的锌液净化工艺。

镉是银白色有光泽的金属，密度8.64，熔点320.9℃，沸点765℃，有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉。也可与硫直接化合，生成。镉溶于酸，但不溶于碱。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻。 镉的首要矿藏有硫镉矿、菱镉矿及方镉矿等，但均不构成独自矿床。镉赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中，尤其是在淡色的闪锌矿中含量较高，一般为0.1-0.5%，高达5%，镉在浮选时大部分进入锌精矿，在焙烧过程中富集于烟尘中。在湿法炼锌厂的硫酸锌溶液净化过程中产出的铜镉渣(含镉4～20%),火法炼锌厂的粗锌精馏过程中产出的镉灰(含镉10～30%)和某些铜、铅冶炼厂的富镉尘均可提取镉。因为镉污染环境，铅锌冶炼厂有必要从排放物中收回镉。镍镉和铁镉蓄电池的极板等各种工业废料也是提取镉的二次质料。 镉的提取办法分为从铜镉渣中提隔的湿法和从富镉尘中提镉的联合法。湿法提镉为我国大都工厂所选用，首要包含：铜镉渣浸出、置换堆积海绵镉、海绵镉溶解、镉液净化、电解堆积和熔化铸锭等工序。 铜镉渣首要含有锌、镉、铜等金属及其氧化物，还含有少数的砷、锑、铁、钴、镍、等。用15克/升的硫酸溶液在80～90℃浸出，当酸含量降至4～5克/升时加MnO2，使镉、铁氧化，加石灰水[Ca(OH)2]中和除铁、砷和锑。此刻，浸出液成分为Cd>10克/升、Fe 因为浸出和置换过程中能发生剧毒的(AsH3)，其他过程中也发生含镉的有害气体，所以应有杰出的通风排气等安全措施。 联合法提镉是我国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂选用的办法。镉尘先经焙烧脱去砷、锑等杂质，得到浸出功能杰出的焙砂，再用稀硫酸浸出。浸出液经氧化水解脱去铁、砷，有时还加碳酸(SrCO3)脱铅。净化后的含镉溶液用锌粉置换得到海绵镉，加压成团，在铸铁锅中于熔融烧碱维护下，铸成粗镉锭。将粗镉参加精馏塔内精馏提纯，杂质从塔的下部渣锅中排出;精镉由塔顶镉蒸气冷凝产出，纯度在99.99%以上。镉的收回率可达99.7%。 被镉污染的空气比被镉污染的食物对人体的损害更严峻。冶金车间工作环境空气中含金属镉和可溶性镉尘的极限值规定为200微克/米3，氧化镉烟雾的极限值为100微克/米3。含镉大于0.5ppm的废水不许排放。 镉用于制作轴承合金、特殊易熔合金、耐磨合金、焊锡，镉对盐水和碱液有杰出的抗蚀功能，能够用作钢构件的电镀防腐层，但近年来因镉有毒性，此项用处有减缩的趋势。镍-镉和银-镉电池具有体积小，容量大的长处。镉是制作钎焊合金和低熔点合金的首要成分之一。镉具有较大热中子抓获截面，因而含银80%、铟15%和镉5%的合金可用作原子反响堆的控制棒。

镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，相对密度8.642。有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉[1]。也可与硫直接化合，生成。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为＋1、＋2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3）、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻，日本因镉中毒曾呈现“痛痛病”。　　可用多种办法从含镉的烟尘或镉渣（如煤或炭复原或硫酸浸出法和锌粉置换）中取得金属镉。进一步提纯可用电解精粹和真空蒸馏。镉首要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制作体积小和电容量大的电池。镉的化合物还很多用于出产颜料和荧光粉。、、用于制作光电池。

用处：镉作为合金 组土元能配成许多合金，如含镉0.5％～1.0％的硬铜合金 ，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65％）镍（1.35％）合金是飞机发动机 的轴承材料。许多低熔点合金 中含有镉，闻名的伍德易熔合金 中含有镉达12.5％。镍-镉和银-镉电池具有体积小、容量大等长处。镉具有较大的热中子抓获 截面,因而含（80％）铟（15％）镉（5％）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制作颜料、塑料稳定剂 、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用处有减缩趋势。        用于电底、制作合金等；并可做成原子反应堆中的中子吸收 棒。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀上，并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安靖剂。镉化合物可用于虫剂、菌剂、颜料、油漆 等之制作业。

镉镍电池 (nickel-cadmium battery) 是指采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱镍镉电池性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。 　　镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。 　　镉镍电池的电池表达式为：(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+) 　　电池反应为： 　　放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2 　　充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O 　　大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。

镉是银白色有光泽的金属，密度8.64，熔点320.9℃，沸点765℃，有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉。也可与硫直接化合，生成。镉溶于酸，但不溶于碱。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻。　　镉的首要矿藏有硫镉矿、菱镉矿及方镉矿等，但均不构成独自矿床。镉赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中，尤其是在淡色的闪锌矿中含量较高，一般为0.1-0.5%，高达5%，镉在浮选时大部分进入锌精矿，在焙烧过程中富集于烟尘中。在湿法炼锌厂的硫酸锌溶液净化过程中产出的铜镉渣（含镉4～20％）,火法炼锌厂的粗锌精馏过程中产出的镉灰（含镉10～30％）和某些铜、铅冶炼厂的富镉尘均可提取镉。因为镉污染环境，铅锌冶炼厂有必要从排放物中收回镉。镍镉和铁镉蓄电池的极板等各种工业废料也是提取镉的二次质料。　　镉的提取办法分为从铜镉渣中提隔的湿法和从富镉尘中提镉的联合法。湿法提镉为我国大都工厂所选用，首要包含：铜镉渣浸出、置换堆积海绵镉、海绵镉溶解、镉液净化、电解堆积和熔化铸锭等工序。　　铜镉渣首要含有锌、镉、铜等金属及其氧化物，还含有少数的砷、锑、铁、钴、镍、等。用15克/升的硫酸溶液在 80～90℃浸出，当酸含量降至4～5克/升时加MnO2，使镉、铁氧化，加石灰水[Ca(OH)2]中和除铁、砷和锑。此刻，浸出液成分为Cd＞10克/升、Fe＜1克/升、Cu 0.05克/升，pH＝5.2～5.4。浸出液调整pH为3～4后，参加锌粉(为理论量的1.2～1.3倍)置换，得到海绵镉。硫酸锌滤液（含Cd＜50毫克/升＝回来锌体系。海绵镉经天然氧化后，用含40～70克/升H2SO4的溶液浸出。用KMnO4氧化并加石灰水中和水解，以进一步除铁。过滤后的滤液用新鲜海绵镉置换除铜。电解滤液得到电积镉。镉电积的操作与锌电积类似，但因为镉易长成树枝状结晶，所以用低电流密度(65～100安/米2)电解。电流效率80～90％，槽压2.4～2.5伏。电解液成分(克/升)：Cd 60～150、Zn 30～40、H2SO4 100～160，温度25～30℃，为了改进镉在阴极分出状况，可增加动物胶。电镉在熔融烧碱覆盖下熔化并脱锌，制成镉锭、镉棒和镉粒等形状。含杂质较多的树枝状镉，可用真空蒸馏法独自处理。　　　　因为浸出和置换过程中能发生剧毒的(AsH3)，其他过程中也发生含镉的有害气体，所以应有杰出的通风排气等安全措施。　　　　联合法提镉是我国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂选用的办法。镉尘先经焙烧脱去砷、锑等杂质，得到浸出功能杰出的焙砂，再用稀硫酸浸出。浸出液经氧化水解脱去铁、砷，有时还加碳酸(SrCO3)脱铅。净化后的含镉溶液用锌粉置换得到海绵镉，加压成团，在铸铁锅中于熔融烧碱维护下，铸成粗镉锭。将粗镉参加精馏塔内精馏提纯，杂质从塔的下部渣锅中排出；精镉由塔顶镉蒸气冷凝产出，纯度在99.99％以上。镉的收回率可达99.7％。　　被镉污染的空气比被镉污染的食物对人体的损害更严峻。冶金车间工作环境空气中含金属镉和可溶性镉尘的极限值规定为200微克/米3，氧化镉烟雾的极限值为100微克/米3。含镉大于0.5ppm的废水不许排放。　　镉用于制作轴承合金、特殊易熔合金、耐磨合金、焊锡，镉对盐水和碱液有杰出的抗蚀功能，能够用作钢构件的电镀防腐层，但近年来因镉有毒性，此项用处有减缩的趋势。镍-镉和银-镉电池具有体积小，容量大的长处。镉是制作钎焊合金和低熔点合金的首要成分之一。镉具有较大热中子抓获截面，因而含银80%、铟15%和镉5%的合金可用作原子反响堆的控制棒。

在湿法炼锌工艺中，硫化锌精矿欢腾焙烧时镉富集在烟尘中，成为提镉的质料。当烟尘中镉可溶率低于90％时，可在500-550℃下进行硫酸化焙烧，将可溶镉提高到95％以上。烟尘提镉的根本进程是：烟尘浸出→置换沉镉→压团熔铸→粗镉精馏。    （一）浸出    榜首段在始酸较低（<20g/L）和结尾较高pH（75.2)条件下进行中性浸出，以除掉浸出液中的铁砷等杂质。第二段在高始酸（＞30g/L）和结尾低pH下进行酸性浸出。浸出温度90℃，时刻16h,液固比（3-6）:1。两段浸出Cd浸出率可达95%，渣含Cd<2.0%。    （二）置换    浸出液用Zn置换Cd，反响分两次进行，一次投人反响所需锌粉量的95％，置换操控溶液含Cd lg/L,得到较纯的海绵镉；第2次参加超越理论用量较多的锌粉，得出含锌高的海绵镉，其含量为0.3％-0.5％，作为提取的质料。两次置换的技能条件为：     置换次数      温度/℃    时刻/min    溶液含Cd（置换前／后）      一次          50-60      30-35       15-19/1-2.4      二次          45-50        50        1-2.4/0.03-0.1    （三）压团熔铸    置换产出海绵镉经压团，并在烧碱覆盖下熔铸成锭。压团压力＞12kPa，镉团含水约7%。熔铸温度400-500℃，时刻2-3h,烧碱单耗120-150kg/t。粗镉含Cd 98.5％-99.2％。    （四）粗镉精馏    粗镉先在镉内熔化，然后守时定量加人精馏塔内，熔融状况镉在塔内流经层层相叠的塔盘时，替换进行加热蒸腾和冷凝回流。纯镉蒸气上升至冷凝器冷成液态，守时放出铸成精镉锭。高沸点杂质铜、铁等向下流进渣镉，守时排出。产出精镉纯度可达99.995%，契合国标精一级品要求。

镉没有独自矿床，常与铅锌矿共生，含镉0.01%～0.07%，选矿时大部分进入锌精矿。约95%的镉是从锌冶炼进程中收回的，冶炼出产质料首要有湿法净液工序的铜镉渣、锌蒸馏的富镉兰粉、铜铅锌冶炼的烟尘、锌白工厂的浸出渣等，其间镉的含量动摇较大。现在我国锌冶炼进程中镉归纳收回率在80%左右，锌精矿中含镉平均在0.1%～0.2%左右，镉档次低，富集提取难度大。某公司锌精矿中镉档次只要0.15%左右，在选用传统湿法炼锌焙烧－浸出－净化－电积工艺中，总有适当部分镉被涣散，导致收回率下降，污染环境。现在，该公司以海绵镉作为产品出售，且产出的海绵镉含镉仅50%～60%，不能满意真空精粹对镉绵的要求，所以本文针对该公司现有镉出产现状对铜镉渣提取镉绵工艺进行了优化研讨。 一、试验质料及试剂 试验质料为驰宏公司中浸液净化所得铜镉渣，铜镉渣经80℃真空烘干36h，至分量安稳，测水份为19.82%，烘干样送分析Zn、Cu、Cd等首要元素，成果为(%)：Zn 23.16、Cu 7.76、Cd 17.95、Co 0.02、Fe 0.19、Sb 0.074。质料能谱分析标明，98%的铜以金属单质的形状存在，周围集合有硫酸锌，未见高富集的金属锌独自存在，镉绝大部分以金属镉的方式存在，伴有少数。 置换锌粉为吹制锌粉，无结块、无杂物、总锌>98%、活性锌成分>92%，锌粉粒度－0.251～+0.147mm;其它试剂有98%浓硫酸，分析纯氧化锌、二氧化锰及石灰；首要器件：500mL烧怀、LabTech EH35A plus主动控温加热仪、IKARW20digital数显拌和器、温度计、分析天平、真空泵、真空干燥箱、三角漏斗、兰格BT100－1J恒流泵，PHS－3D型pH计和6503型高温复合电极。 二、试验准则流程 试验准则流程见图1。该流程将产出的镉绵经过火法工艺经粗炼和真空精粹出产高纯精镉。经过火法和湿法相结合的工艺，用精馏提镉替代电解精粹镉，并改造现有工艺流程，制备高档次镉绵，镉档次由现在的50%～60%进步到80%以上，经压团熔炼后可直接进行接连精馏，撤销接连熔炼工序和电积，完结精镉出产的接连化作业，优化工人操作环境，进步主动化水平，削减镉环境污染，完结镉提取闭路循环，到达零排放。图1  准则工艺流程 三、成果与评论 （一）铜镉渣一段浸出 1、结尾pH的影响 浸出试验条件∶液固比6∶1，时刻6h，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，进程操控溶液pH=1.5～1.8，在5.5h后，调整矿浆结尾pH，过滤，浸出渣用pH=4.5～5.0的酸洗刷。成果见表1。 表1  结尾pH的影响表1标明，pH＝5.22时，镉浸出率98.31%，溶液含Cd 25.25 g/L；当结尾pH＝5.74时，渣含锌进步至7.64%，当浸出渣含锌较高时，将不使用于后续铜渣火法处理，一起pH升高，锌的水解趋势加大，所以浸出结尾pH不该超越5.4。 2、浸出时刻的影响 浸出试验条件∶液固比6∶1，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，进程操控溶液pH=1.5～1.8，在每次完毕浸出之前0.5h，调整溶液pH至2.0～2.5，拌和0.5h，浸出渣用pH＝4.5～5.0的酸洗刷。试验成果见表2。 表2  浸出时刻的影响成果标明，随时刻的延伸，渣含锌逐步下降，但几组试验成果改变不大，镉浸出率均大于99%，渣含镉小于0.65%，渣含铜可达33.5%以上，当试验时刻为2h，试验成果已到达浸出的要求，原因是用500 mL的烧怀进行试验，试验温度安稳、拌和充沛。但出产中应该操控时刻4～6h，以使反响充沛完结。表2所列4组试验数据渣含锌均比较低，这是因为结尾pH偏低的原因，结尾pH为4.0～4.5，但铜含量略微偏高，溶液成分见表3。 表3  不同浸出时刻的滤液（二）浸出渣二段逆流浸出 为尽可能操控镉的涣散，进步锌的收回及铜渣的档次，对一段浸出渣（一段扩大试验渣，含Zn6.22%，Cu 24.27%，Cd 0.49%，水51.4%）进行了二段逆流浸出。二段浸出试验条件：液固比5∶1，温度75～80℃，操控pH=2.0～2.5，时刻3h。 完结成果：二段浸出渣含Cu 29.86%，Cd 0.26%，滤液含Zn 3.9g/L。滤液返铜镉渣一段浸出工序，滤渣送铜冶炼厂火法提铜。 （三）海绵镉选择性富集 使用扩大试验滤液进行一次锌粉置换出产海绵镉。置换前溶液含Cd 24.50g/L，考虑置换前液总体积较少，试验在500mL烧怀中进行，试验溶液体积300mL，温度50～55℃，反响时刻45～60min，锌粉用量为溶液中镉理论用量的80%，锌粉参加时刻10min。海绵镉过滤洗刷，真空烘干。试验数据见表4。 表4  一次锌粉置换试验成果表4标明，当置换前液锌含量在30～40g/L时，一次置换海绵镉产品含镉可达85%以上，海绵镉含锌小于2.5%，但置换前液锌含量在80～130g/L时，一次置换海绵镉产品含镉即下降至78.42%，含锌进步至3.25%。 一次置换后溶液还有3～5g/L的镉，用锌粉置换剩余镉，镉渣回来一段铜镉渣浸出，滤液除钴后，回来锌冶炼中性浸出。 （四）海绵镉造液浸出 因为一次置换前液含锌高但含镉低，锌镉比为(4～5)∶1，故一次置换所得到的海绵镉不只含锌高，镉档次较低，且还有部分其它杂质，不能满意粗镉精粹工艺的要求(镉档次大于80%、Zn小于4%)，而且不易压团，所以将一次海绵镉需进行造液浸出，除杂。 因试验室所制取的海绵镉数量少，海绵镉造液浸出试验所用质料由驰宏公司供给。海绵镉成分为(%)∶Cd 53.53、Zn 10.46、Cu 0.14、Fe 0.091。 海绵镉造液浸出试验条件及操作：将露天天然氧化后的海绵镉用高酸浸出，硫酸开始浓度400～500g/L，液固比1∶1，温度90～95℃，试验选用机械拌和，并通入适量空气，反响3h以上，依据残酸量及Cu量，参加新鲜海绵镉降酸除铜，然后稀释至液固比3∶1（与质料之比），并用石灰浆液调整酸度至4.0左右，参加除铁，无铁后参加石灰乳调整酸度至5.0～5.2，过滤，滤渣回来铜镉渣浸出，滤液用于下一工序锌粉二次置换。分析测定滤渣含Cd 2.94%，Zn 2.48%，溶液含Zn 25g/L，Cd 176g/L。 （五）粗镉提取研讨 造液浸出液用锌粉进行二次置换出产镉绵，试验条件为：置换前溶液含Cd 176g/L，Zn 25g/L，考虑置换前液的总体积较少，试验在500mL烧怀中进行，溶液体积300mL，温度50～55℃，反响时刻0.5～1.0h，锌粉用量为溶液中镉理论用量的1.1%～1.2%，锌粉缓慢参加，参加时刻10min。镉绵天然过滤，真空烘干，产品含镉95.12%，Zn 2.17%。 二次置换镉绵纯度较高，镉绵含镉大于80%，锌含量小于4%，可满意下一步镉绵粗炼和真空精粹的要求。 四、定论 断定了铜镉渣选择性浸出，海绵镉选择性富集和镉绵提取工艺优化条件。经工艺优化后镉绵含镉达80%以上，含锌小于4%，可满意后续镉绵真空精粹对质料的要求。

―、硫酸镍和氯化镍中镍总量的测定　　1.办法摘要　　在碱性溶液中，镍与EDTA生成安稳的络合物，以紫脲酸铵为指示剂，反响如下：　　　　2.试剂　　(1)标准0.05molEDTA溶液;　　(2)缓冲溶液(pH=10)：溶解54g氯化铵于水中，加人350mL(d=0.89)加水稀释至1L;　　(3)紫脲酸铵指示剂。　　3.分析办法　　取分析镀液10mL于100容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。汲取此稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加水80mL，缓冲溶液10mL，加人紫脲酸铵指示剂少数，以标准0.05molEDTA滴定至由橙黄色恰变为紫色为结尾。　　　　二、氯化镍中氯离子含量的测定　　1.办法摘要　　氯离子与定量地生成白色氯化银沉积，以为指示剂，反响式如下：　　　　2.分析办法　　用移液管汲取镀液10mL于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。汲取此稀释液10mL于250mL锥形瓶(若测Ni2+总量已稀释，可直接汲取稀释液)。加水50mL及1%溶液2?5滴，用0.1mol标准滴定至最终一滴生成的白色沉积略带淡红色为结尾。　　三、的测定　　1.办法摘要　　是一元弱酸，不能直接用碱滴定。但甘油、甘露醇和转化糖等含多羟基的有机物，能和生成较强的络合物，可用碱滴定，以酚酞为指示剂。　　2.试剂　　(1)甘油混合液：称柠檬酸钠60g溶于少数水中，加人甘油600mL，再加人2g酚酞(溶于少数温热乙醇)，加水稀释至1L。　　(2)标准0.1mol溶液。　　3.分析办法　　汲取稀释液10mL于250mL锥形瓶中，加水10mL，加甘油混合液25mL，以0.1mol标准滴定至溶液由嫩绿色变为灰蓝色为结尾。　　附注：结尾编号由嫩绿―灰蓝―紫红。例如，灰蓝色结尾不易控制，可滴至紫红色再减去过量的毫升数(约0.2mL)。

镉(cadmium) 　　一种化学元素，化学符号Cd，原子序数48，原子量112.411，属周期系ⅡB族。1817年德国F.施特罗迈尔从碳酸锌中发现镉，K.S.L.赫尔曼和J.C.H.罗洛夫也在氧化锌中发现镉，其英文名称来源于拉丁文cadmia，含义是菱锌矿。镉在地壳中的含量为2&times;10-5%，在自然界中都以化合物的形式存在，主要矿物为硫镉矿(CdS)，与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生，浮选时大部分进入锌精矿，在焙烧过程中富集在烟尘中。在湿法炼锌时，镉存在于铜镉渣中。 　　镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为＋1、＋2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现&ldquo;痛痛病&rdquo;。 　　可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣(如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换)中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。

镉镍碱性电池，镉镍碱性蓄电池，(nickel-cadmium battery) 是指采用 金属 镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱镍镉电池性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。 　　镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在&ldquo;记忆&rdquo;效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。 　　镉镍电池的电池表达式为：(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+) 　　电池反应为： 放电时：Cd+NiOOH+H2O&rarr;Ni(OH)2+Cd(OH)2 　　充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2&rarr;Cd+NiOOH+H2O 　　大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的 金属 氢化物镍电池所取代。镉镍碱性电池的&ldquo;记忆效应&rdquo;，某些类型的电池在使用过程中，由于长期得不到完全的放电，导致电池的实际容量小于真实容量的现象。由于和人的记忆模式相似，故称为记忆效应。事实上，该现象是由于电池中的某些元素的特性引起的。镍镉电池存在很严重记忆效应。虽然普遍地认为镍氢电池不存记忆效应，但从实验的结果来看，镍氢电池的记忆效应仍然存在，只是没有镍镉电池那么严重。 消除记忆效应的方法：对电池进行几次完全的充放电，容量可以得到部分恢复。&nbsp;

镍镉电池镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达55W&bull;h/kg，比功率超过190W/kg。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4～5倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有&ldquo;记忆效应&rdquo;，容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后，作一次完全充放电，如果已经有了&ldquo;记忆效应&rdquo;，应连续作3～5次完全充放电，以释放记忆。另外镉有毒，使用中要注意做好回收工作，以免镉造成环境污染。

火法炼锌厂都是采用精馏精炼制得精镉。在精锌精馏过程中从镉塔产出一种含镉在15%～30%或5.6%～20.8%的高镉锌。从这种高镉锌中提取镉一般采用精馏塔分离高沸点的杂质制得粗镉，然后加NaOH和NaNO3进行碱性精炼除去残余的锌，进入纯镉的生产过程。

产品后处理包含剥离、破坏、洗刷、中和与枯燥等工艺进程，以得到契合用户要求的电解二氧化锰制品。后处理关于电解二氧化锰的功能有着很重要的影响。    一、剥 离    将二氧化锰沉积物连同阳极一同从电解槽中取出，用水冲刷或热水浸泡，除掉沉积物表层的电解液等杂物，再把二氧化锰沉积物从电极上剥离下来，得到块状二氧化锰半制品。剥离产品后的电极经恰当处理从头装槽运用，产品的剥离一般为手工操作，在国外已有机械剥离的实例。    二、粉 碎    块状二氧化锰半制品先经颚工破碎机粗碎，然后用雷蒙机或其他破坏设备进行破坏，制成契合用户粒度要求的二氧化锰粉。    三、洗刷与中和    破坏后的二氧化锰粉中还含有必定量的电解液(硫酸锰和硫酸的水溶液)和电解液蒸腾抑制剂等杂质，因而有必要进行洗刷和中和，以除掉Mn2+和SO42-等杂质，并调整pH值，使之抵达规则的要求。    (1)二氧化锰的洗刷    洗刷是用水将制品中的硫酸盐、硫酸等杂质从二氧化锰颗粒表面及其骨部孔隙中洗出来，然后削减二氧化锰制品中的杂质含量。因而，洗刷操作应包含两个根本进程：使洗水与二氧化锰粉末充沛混合、触摸；使洗水与二氧化锰粉末别离。    在电解二氧化锰出产中，二氧化锰的洗刷是在圆柱形洗刷槽中进行的。洗刷槽中设备有机械拌和设备。破坏后的二氧化锰粉末，直接投入洗刷槽或用水调成浆状后用泵输入洗刷槽中，参加70℃左右的热水，用机械拌和进行洗刷。这时，在洗刷槽中形成了均匀的二氧化锰粉末悬浮液，二氧化锰颗粒与水充沛混合，彼此触摸。在这个进程中，首先是二氧化锰颗粒表面上的H+,SO42-,Mn2+等离子溶颗粒内部的微孔水膜中。因为浓度梯度的存在，微孔水膜中的H+,SO42-和Mn2+等离子向外分散，先抵达颗粒表面，然后在浓度和拌和的两层作用下，很快又向洗刷水深处分散，直至遍地的浓度梯度持平中止。这时假如再继续进行洗刷，作用甚微。因而，应中止拌和，进行沉积。在沉积进程中，二氧化锰颗粒在重力作用下渐渐向下沉降，待洗刷槽中上部为弄清的洗水，下部为二氧化锰沉积时，将弄清的洗水放入沉积池，将二氧化锰留在洗刷槽中，再参加热水，进行下一次洗刷。    二氧化锰颗粒内部的H+,SO42-和Mn2+等离子向颗粒表面分散的快慢与颗粒内部微孔的巨细、多少和形状、离子自身的巨细、浓度以及二氧化锰对离子的吸咐力等要素有关，一般只能经过实验进行测定。而关于SO42-,H+等离子由颗粒表面向洗刷水溶液中的分散，可近似地用稀释规律进行核算。由核算可得出如下定论：    ①每次洗刷时，水的用量愈多，即液固比愈大，洗刷作用愈好；    ②洗刷水总用量一守时，洗刷次数愈多，洗刷作用愈好；    ③每次残留于湿粉中的洗刷水愈少，洗刷作用愈好。    洗刷进程是物理进程，洗刷速度取决于分散速度。因而，能够用分散方程式定性地评论两相传质速率的影响要素。若洗刷前二氧化锰颗粒周围水膜或颗粒内的SO42-,Mn2+等溶质浓度为C0，洗刷后水中溶质浓度为C，其传质推动力为(C0-C),两相触摸面积为F，则分散速度方程为    式中，D为分散系数。    由上式可见，分散速度与分散系数D、两相触摸面积F及溶液与二氧化锰颗粒表面层溶质浓度差成正比。    分散系数D主要与洗刷水温度有关。洗刷水温度愈高，离子和分了的运动速度愈快，分散系数也愈大，洗刷作用愈好。    添加拌和强度，使二氧化锰固相颗粒与水相充沛混合触摸，可添加两相触摸面积；一起充沛拌和，可减小液滴直径，这也添加了两相触摸面积。因而，洗刷时，加强拌和作用，可进步洗刷作用。    在洗刷进程中，固相中溶质浓度C0不断减小，而水相中溶质浓度C不断添加，其浓度差(C0-C)随洗刷时刻的延伸而减小，因而洗刷速度随每次洗刷时刻的延伸而减慢。当洗刷速度降到必定值时应中止洗刷。这就是说，宜选用短时刻屡次洗刷工艺。工业出产中，一般用热水洗刷10次、每次40min左右。[next]    近些年来电解二氧化锰供应商根本上都选用破坏至10~20mm的粗颗粒MnO2块状漂洗，该办法具有不必加NH4CI解胶，沉清好，易于枯燥与MnO2回收率高级长处。此外，还选用NaOH替代NaHCO3中和，处理后电解MnO2大批量机械混匀，有利于产品质量的安稳与进步。    (2)游离酸的中和及中后的水洗    实验标明，经过水洗，可将二氧他锰粉中的SO42-离子由本来的2%~3%下降到1%左右，但pH值改变不大。并且，只要水洗过的二氧化锰粉料，其电极电势下降速度快。这说明，水洗不能“完全”除掉二氧化锰粉猜中的游离硫酸。有必要用碱性溶液进行中和。    工业出产中一般用5%~10%NaHCO3溶液或NaOH溶液进行中和，温度60~70℃,中和时刻1h左右。中和后放入热水中进行洗刷。因为中和后的料浆中有少数胶体生成，二氧化锰的沉降速度很慢，因而，需参加带酸性氯化铵作解胶剂，以加速二氧化锰的沉降速度。NH4CI溶液的浓度为2%~5%。    (3)脱水    洗刷后需进行脱水，以削减二氧化锰湿猜中的含水量，然后加速枯燥速度，削减能耗。二氧化锰湿料的脱水，一般选用板框压滤机或圆盘真空过滤机。    四、二氧化锰湿料的枯燥    二氧化锰湿料的毛细管水和孔隙之间的水分，统称为吸咐水。吸咐水被除掉后，在湿润的环境中，可从头被吸附在二氧化锰粉猜中。二氧分锰中还有另一种水，这种水存在于二氧化锰晶格中，成为二氧化锰晶格的组成部分，称之为结合水或结晶水。结合水的存在有利二质子在二氧化锰晶格内的分散，对二氧化锰的电化学活性有利。电解二氧化锰的结合水含量一般为3%~5%，结合水一旦失掉，就不能再康复。    挑选适宜的枯燥工艺条件，使二氧化锰湿料枯燥速度快，产品质量好，是至关重要的。    枯燥温度是枯燥速度影响最大的一个工艺要素。枯燥温度越高，枯燥速度越快，但有必要严格控制枯燥温度不超越110℃。若超越110℃，二氧化锰会部分失掉结晶水，下降其电化学活性。    枯燥物料的枯燥面积越大，枯燥速度越快，因为枯燥时水分的蒸腾是在物料表面进行的，所以，枯燥时料支越薄，枯燥得越快。    枯燥时，在物料表面上蒸腾的水分，有必要分散到空间被热风(枯燥介质)或空气带走，蒸腾方能不断地进行。若热风的流速很小或枯燥空间的空气不活动，则蒸腾出的水分很快使与物料触摸的热风或空气抵达饱满，蒸腾速度减慢，乃至联能继续进行，因而，在用热风作加热介质枯燥时，热风要以满足的流速经过物料；在用蒸汽经过热传导的办法在烘房中进行枯燥时，要在烘房里安顿排风机以加速空气的活动。    枯燥物料空间的相对湿度愈大，则物料上方空气(或热风)中蒸汽浓度愈大，因而，枯燥速度愈慢。要加速枯燥速度，就须下降枯燥物料空间的相对湿度。这能够从两方面考虑：恰当加大热风流量(即流速)，或强化空气循环，使蒸腾的水蒸气赶走；恰当添加枯燥物料空间(或热风)的温度，然后添加物料上方的空气(或热风)所能包容的最大水蒸气量，这相当于相对湿度的下降。    工业出产中运用的枯燥设备有回转窑枯燥机、耙式枯燥机、气流枯燥机、也能够用传统的蒸汽烘房。    因为后处理与产品功能联系极大，旨在进步产品质量、下降消耗的后处理工艺的改进工作一直在进行。据报道，日本电解二氧化锰出产中产品后处理操作选用二次漂洗二次枯燥流程，即剥离后的阳极沉积物先用热水洗刷，以洗去作为电解液蒸腾抑制剂的白腊及吸咐的电解液，然后经枯燥，破坏到规则的细度，再进行二次漂洗、中和、过滤，然后经枯燥即成制品。这种二次漂洗流程无疑地对进步产品纯度和节约中和剂是有利的。在第一次漂洗粗块产品时，还可将产品表面的电极腐蚀产品(石墨)和贱价锰氧化物洗去，而选用一次漂洗流程是较难获得这一作用的。

一、概述     选用湿 法和火灶台组成的联合法从含镉烟尘中提取镉与，是我国葫芦岛锌厂自行开发的技能。它包含焙烧、浸出、净化、置换、压团熔炼和精馏工序，其间焙烧工序，可依据含镉质料性质决议取舍。       联合法提镉工艺流程的首要特色如下：       （一）产品质量高       精镉纯度可安稳在99.995％以上，超越电镉（99.96％）质量。       （二）收回率高       粗镉冶炼收回率大于85％，精馏收回率达99.7％以上。       （三）操作简洁，人员少，劳动条件较好。       （四）操作条件较简略，耗电少。       （五）精馏设备结构较杂乱，须用报价较贵重的SiC盘。       图1为联合法提取镉和的工艺流程图。    图1  联合法提镉和的工艺流程       二、质料       竖罐炼锌的提镉质料为焙烧蒸腾富集的烟尘，其间流态化焙烧烟尘是在氧化性气氛下蒸腾的，镉的可溶解较高；反转窑焙烧烟尘是在微复原气氛下蒸腾的，含硫高，镉的可溶率低，有时需求再焙烧。       含镉烟尘粒度较细，密度较小，最好选用真空吸送运送，吸送路度不超越150m，吸送高度不超越15m较为有用。     表1为含镉烟尘化学成分实例。   表1  含镉烟尘化学成分实例烟尘称号成分，％镉可 溶率％堆积密度t/m3CdZnPbAsInTtBiFeS流态化焙烧、 电收尘烟尘5～725～3015～200.1～0.50.0040.020.11.5～2.08～1085～950.4～0.5一次焙烧旋风 收尘器烟尘10～1220～2320～250.05～0.100.0040.020.1072～510～1640～450.9～1.1二次焙烧电 收尘烟尘15～2418～2225～300.1～0.60.0040.0260.2120.2～0.512～2040～451.3～1.5       三、技能操作条件       （一）硫酸化焙烧       当含镉的可溶率低于90％时，需进行焙烧。一般流态化焙烧的含镉烟尘镉的可溶率在90％以上，流态化焙烧烟尘二次焙烧的含镉烟尘，镉的可溶率40％～50％，故后者需进行硫酸化焙烧。焙烧进程中除有价金属转化为硫酸盐外，还可蒸腾除掉许多砷、锑等杂质。硫酸化焙烧在用直接加热的反转窑内进，可下降硫酸耗费，削减废气量，便于吸收处理。       葫芦岛锌厂硫酸化焙烧选用φ1000×12000mm、内衬115mm耐火砖的反转窑，用煤气直火加热。硫酸参加量约为理论量的150％左右，焙烧带的温度操控为500～550℃。温度过高不只镉易蒸腾丢失，并且构成炉结。硫酸化焙烧设备腐蚀严峻，硫酸耗费大，劳动条件欠好。如果在二次焙烧进程中，添加脱硫办法，进步镉尘的镉可溶率，则可撤销硫酸化焙烧。       硫酸化焙烧窑操作条件实例如下：       窑头温度           350～400℃       焙烧带温度         500～550℃       窑尾温度           300～350℃       料酸质量比         1∶0.8～0.9       加料量             600～700kg/h       焙烧后镉可溶率     ＞95％       （二）浸出       硫酸化焙烧后，在设有经过设备的机械拌和槽内进行中性与酸性浸出，规划较小时，两次浸出可在同一槽内替换进行。       中性浸出       操控较低的始酸和较高结尾pH值，以便于Fe3＋水解沉积，一起除掉大部分As得到较纯的含镉溶液。       酸性浸出       坚持较高的始酸和终酸，在90℃以上的温度下浸出，使残存的难溶金属进一步溶解，以取得较高的金属收回率。但酸浸液中，除和硫酸锌等首要成分外，还含有较多的杂质金属离子及硫酸铟，经萃取提铟后，回来作下一次中浸运用，其间杂质离子，重复水解沉积。       浸出加料       含镉烟尘粒度较细，简单飞扬。规划时宜用湿式球磨浆化，砂泵运送加料，以改进操作环境和减轻劳动强度。     表2为浸出技能操作条件实例。   表2  浸出技能操作条件实例浸出阶段温度，℃始酸，g/L终酸固液比浸出时刻，h弄清时刻，h操作周期,h中浸80～9010～20pH5.0～5.21∶5～62～43～516酸浸＞9030～4020～30g/L1∶32～32～316       表3为浸出工序目标实例。   表3  浸出工序目标实例一浸出阶段浸出液成分，g/L渣率％CdZnInFeAs酸度中浸15～2050～70 3～80.2～1pH5～5.240～50酸浸20～3060～800.1～0.27～81～220～3530～40   表3  浸出工序目标实例二浸出阶段浸出率，％浸出渣成分，％CdZnInCdZnInPb中浸70～8075～85 5～88～10 30～40酸浸10～1510～1580～901.5～2.03～40.01～0.0240～50       （三）水洗进程       酸浸渣经两次水洗后，用真空吸滤，滤渣含铅达45％～55％，送铅冶炼，洗液反回中性浸出。       表4为两次水洗技能操作条件实例。   表4  水洗技能操作条件实例洗次温度℃拌和时刻h弄清时刻h固液比洗液含酸g/L一次50～700.5～11～21∶2 二次50～700.5～1 1∶2＜15       圆盘过滤机操作条件：       温度   常温；真空度    53～73kPa；       过滤才能100～120kg/（m2·h）；渣含水40％～45％。       （四）净化       中浸后的含镉溶液，仍含有部分铁和砷等杂质。置换进程中易发生气体、黑沫外溢、海绵镉松懈等现象，劳动条件恶化，影响海绵镉的质量，因而需净化除铁、砷。作业进程是向溶液内鼓入空气，使Fe2＋氧化成Fe3＋，并操控较高pH值，使铁、砷水解沉积除掉。依据实践经历，溶液中的铁、砷比需求大于10，砷才或许除尽。净化的首要技能条件如下：        1、操控溶液的pH值。铁的氧化反响速度随pH值的升高而增大，当pH＜3时，氧化反响很难进行。净化中一般坚持pH＝5.0～5.2。因为Fe2（SO4）3水解生成Fe（OH）3时游离部分硫酸，使pH值逐渐下降至4～4.5，因而需求参加氧化锌中和游离酸，以坚持pH＝5.0～5.2。        2、鼓风量操控在60～90m3/（m2·h）。        3、操作温度约80～90℃。        4、溶液中金属离子浓度一般不超越130g/L。        5、参加CuSO40.1～0.2kg/m3，能够加快铁的氧化反响。净化后溶液含铁0.01～0.05g/L。       表5为净化技能操作条件实例。   表5  净化技能操作条件实例项目单位条件溶液中金属离子浓度g/L80～140温度℃80～90pH值 5.0～5.2单位时刻鼓风量m3/（m3·h）60～90硫酸铜用量kg/m30.1～0.2净化时刻H1～2净化后溶液含铁g/L0.01～0.1弄清时刻h3～4       表6为净化工序目标实例。   表6  净化工序目标实例序号净化前液，g/L净化后液，g/L净化渣，％CdZnFeAsCdZnFeAsSbCdZnFeAs例123685.80.2523650.130.03 1.5149.55.1例221706.00.3920.5690.12  1.618114.6       （五）置换       锌粉置换分两段进行，榜首段置换镉，第二段富集。       置换进程中须参加适量的硫酸，以溶解锌粉外表的ZnO膜，添加锌粉活性，加快置换反响。置换温度不宜过高，以防海绵镉在高温下复溶。净化后液尚含有微量砷，故置换进程中仍有微量的发生，因而，置换作业必须在设有排风设备的密闭机械拌和槽内进行，以防中毒。       一次置换       参加理论锌粉量的95％左右，参加的锌粉能够彻底反响，置换后液含镉尚坚持1g/L左右。这样不只能下降海绵镉含锌，并且简直悉数保存于溶液中。       表7为一次置换技能操作条件实例。   表7  一次置换技能操作条件序号置换前液，g/L技能操作条件一次置换后液体分，g/LCdZnT1H2SO4②温度，℃时刻，min锌粉参加量ZnCdT1114.75680.0401550～603090①77.52.420.04219720.0502050～603595①85.21.080.05 ①为理论量的百分数； ②因为锌粉质量低（ZnO,CdO含量高，锌档次低），致使耗酸量大。       二次置换       一次置换后液中参加稍过量的锌粉，得高锌海绵镉，其含量为0.3％～0.5％，是提取的质料。其流程可参见图1。二次置换后液，含Zn70～100g/L，用于收回锌。       表8为二次置换技能操作条件实例。   表8  二次置换技能操作条件序号置换前溶液，g/L技能操作条件一次置换后液体分，g/LCdZnT1H2SO4温度，℃时刻，min锌粉参加量ZnCdT1pH12.4277.50.043.045～5050120①680.1110.0194.021.0885.20.052.545～5050120①880.030.0024.8 ①为理论量的百分数。       （六）压团熔炼       一次置换产出的海绵镉是表面积较大的粒状海绵体安排，简单氧化，需用油压机限制成团。镉团在熔融的烧碱覆盖下熔铸成镉锭。镉团参加熔体烧碱中，简单引起溅液，须设密封加料设备。镉的熔铸进程实际上也是碱法精粹进程，海绵镉中的杂质金属大部分都能溶解于烧碱中。表9为压团熔炼技能操作条件。表10为熔炼进程中杂质脱除实例。   表9  压团熔炼技能操作条件项目单位实例项目单位实例成团压力MPa12～15熔炼温度℃400～500镉团含水%7～8熔炼时刻h2～3镉团密度kg/cm34.5～5烧碱单耗kg/kg120～150   表10  镉团熔炼进程中杂质脱除状况，％序号海绵镉团成分粗镉成分杂质脱除率ZnPbFeCuAsZnPbFeCuAsZnPbFeCuAs12.730.640.0690.1040.1930.00880.4560.00410.0960.006499.528.530.58.095.422.251.230.09350.0990.1360.00570.4710.01040.0670.004999.8628922.096.432.251.460.0670.1490.1150.00390.7250.00490.080.00299.8519345.598.3       （七）粗镉精馏       粗镉精馏工艺是葫芦岛锌厂于1957年首要创建的。其原理根本沿袭锌的精馏，但工艺设备独具特色。       粗镉中杂质含量较多，改变也较大，葫芦岛锌厂的粗镉化学成分及其物理性能列于表11。   表11  葫芦岛锌厂粗镉化学成分及杂质金属的物理性质金属含量％熔点℃沸点℃固态密度kg/cm3Cd98.5～99.23207678.65Zn0.005～0.014199067.13Pb0.2～0.8327152511.34As0.004～0.01814615（提高）5.72T10.001～0.005303145711.82Fe0.005～0.01133527407.80Cu0.07～0.2108323608.90       由表11可知，粗镉中的杂质，除砷在615℃提高外，其它金属杂质的沸点，都远高于镉的沸点，而砷与锌虽可与镉一起蒸馏，但与烧碱的熔炼进程中，砷与锌均可熔于烧碱中，再经过粗馏而降到0.002％以下，到达精镉标准。铜与铁的沸点很高，在镉的沸点温度下，其蒸气压很小，故在镉粗馏进程中，微量铜、铁进入精镉可视为机械搀杂。据此，粗镉精馏进程，实质上是镉铅的分馏，然后可在一台精馏塔内完成镉的精馏。这是与锌精馏的差异。       粗镉精馏进程大致如下：       粗镉在熔化锅内熔化后，守时定量参加加料器，而接连流入塔内的液体在塔内经加热蒸腾和冷凝回流替换进行，纯镉蒸气上升至榜首和第二冷凝器别离冷凝成液状，冷却到必定温度，流入精镉锅，定时铸成镉锭，高沸点金属经回流富集逐渐下贱，进入渣锅，定时排出。       镉精馏炉可用烟煤、煤气或其它气体燃料加热，炉温安稳，易于操控，因而其加热设备右因燃料而异。表12为葫芦岛锌厂粗镉精馏顶用发生炉煤气加热的操作温度实例。   表12  粗镉精馏操作温度近制实例操控部位温度，℃燃烧室中部①1070～1080燃烧室底部①1040～1050燃烧室上部①620～640冷凝器680～700冷却器570～590粗镉熔化锅380～420加料器400～450粗镉锅400～450渣锅500～550（排渣提温）800～850 ①此外温度可依据产品质量、产值作恰当变化，但温度变化每次不大于±5℃。   表13为粗镉、精镉及镉渣成分实例。   表13  粗镉、精镉及镉渣成分实例，％序 号粗镉精镉镉渣ZnPbFeCuAsZnPbFeCuAsCdPbZnCuFeAsT110.00880.4560.00410.00960.00640.00020.000670.000490.0001＜0.00270～7213～150.02～0.083.1～4.62.1～3.13.5～4.90.1～0.220.00570.4710.01040.0670.00490.00020.000720.000490.00010.00230.00390.7250.00490.080.0020.00020.000740.00050.00010.002       四、技能经济目标       （一）粗镉部分        1、镉收回率85％以上。        2、锌收回率90％以上。        3、物料单耗（以每吨镉计）：  硫酸9～10t氧化锌0.5～0.6t硫酸铜10～20kg烧碱150～160kg锌粉700～750kg生活水～200t汽（78.4～98.1kPa）～40t电240～250kW·h       （二）精镉部分        1、镉总收回率99.7％以上。        2、镉直接产出率98％以上。        3、物料单耗（以每吨镉计）：烧碱12～14kg，煤650～700kg，水1.5～2t。       五、首要设备挑选       （一）浸出、净化、置换槽       浸出槽可选用钢板衬花岗岩（60～80mm），耐腐耐磨。葫芦岛锌厂已用六年仍无缺。净化槽也可用此原料。置换槽可选用钢衬木板槽，运用作用尚好。       所需槽数N按下式核算：   N＝V（t/24V有）       式中V－日处理矿浆或溶量，m3；            V有－所选槽的有用容积，m3，为槽几许容积的0.85～0.9；            t－操作周期，h，浸出取8，净化取4～6，一次置交换30～40min，二次置交换40～50min。       （二）精镉炉       精镉炉由塔本体、燃烧室、换热室组成，并与熔镉锅、加料器、镉蒸气冷凝器及冷却器、精镉锅、渣锅等设备相连，构成一个密封体系。图2为镉精馏炉示意图。    图2  镉精馏炉标意图   1―加料器；2―塔盘；3―塔盘底座；4―渣锅；5―冷凝器       塔体是精镉炉的主体，塔盘尺度、组合和每块盘的设置，可参照锌的精馏理论核算挑选断定，也可依据实践依照精镉炉的特色经过核算断定。        1、塔体的挑选核算       （1）塔日处理量   Mcd＝G/365n       式中Mcd－精镉塔日处理量，kg/d；            G－年处理粗镉量，kg/a；            n－塔的工作率。       （2）塔内物料分配率：可按冶金核算和实践数据设定塔内物料分配比（见表14）。   表14  精镉炉塔内物料分配率项目代表符号选用分配系数图例及关系式参加粗镉P11  关系式： P1＝P3＋P5 P3＝P1＋P2－P4 P5＝P4－P2回流量P20.1产出镉渣P30.005蒸腾量P41.095产出精镉P50.995       （3）塔内镉液加热蒸腾所需热量Q需   Q需＝Q加＋Q气kJ/h       式中Q需－塔内镉液加热至沸点所需热量，kJ/h，   Q加＝P1c（t沸－t液）            P1－参加塔内粗镉量，kg/h；            c－镉液加热到沸点时的比热容，kJ/（kg·℃）            t沸－镉液沸点温度，℃，取767；            t液－入塔镉液温度，℃，550～600；            Q气－塔内镉液气化所需热量，kJ/h；   Q气＝P1P4c气            P4－塔内镉液气化分配值；            c气－镉的气化潜热，kJ/kg。       经过SiC塔壁单位面积传入的热量核算：   Q壁单＝（t外－t内）/［（S1/λ1）＋（S2/λ2）］       式中Q壁单－塔壁单位面积传热量，kJ/（m2·h）；            S1－塔盘壁厚，m；           λ1－塔盘壁导热率，9.30～10.47W/（m2·℃）；            S2－塔盘表面釉和涂料厚度，m；           λ2－塔盘釉质和涂料导热率，或外加SiC套和SiC填料的导热率，W/（m2·C）（精镉塔因为热容量小，盘内温度动摇大，常在塔外加SiC套，在套与塔之间填入SiC灰捣固，约30mm厚，SiC套壁厚亦为30mm。大容积塔体可不加套）；        t内、t外－别离为塔盘内、外壁温度，℃，可取   t内＝780℃，t外＝1040℃。       （4）塔壁单位面积出产强度       塔壁单位面积出产强度一般可取45～50kg/（m2·h），或1080～1200kg/（m2·d）       （5）需求塔盘数       塔体首要由蒸腾盘和回流盘组成，别离核算如下：       蒸腾盘       一般用W形盘，热效率较高。每块蒸腾盘的传热量按下式核算：   Q盘＝Q壁单F盘       式中Q盘－每块蒸腾盘传热量，kJ/h；           Q壁单－塔壁单位面积传热量，kJ/（m2·h）；            F盘－每块盘受热表面积，m2，可自选尺度，也可依据国内沿袭塔盘尺度，精镉炉用盘为360×250×85mm，壁厚为40mm，按壁厚中心线计，一个盘受热表面积为0.091m2。       蒸腾盘数按下试核算：   n蒸＝Q气/Q盘       式中n蒸－塔中蒸腾盘数，块；            Q气－镉液气化所需热量，kJ/h；            Q盘－盘块蒸腾盘传热量，kJ/h。       此外，金属在塔中预热盘数（n预）的求法根本同蒸腾盘，但塔外壁温度应取低些，一般外壁温度可取1020℃，塔内壁温度取760℃。所得盘数仍为蒸腾盘，相加为所需蒸腾盘总数。       回流盘数       一般用平底槽形盘，其数量亦可仿工厂锌精馏规划铅塔的经历公式选定，即   n回＝E（n蒸＋n预）       式中n回－回流盘数，块；            n蒸－蒸腾盘数，块；            n预－蒸腾段预热用蒸腾盘数，块；            E－蒸腾段蒸腾盘总数与回流段塔盘的份额系数，镉精馏塔可取0.6～0.7。        2、塔盘选型与塔体组合       组成精镉炉的有加料盘、底盘、导流盘、蒸腾盘、回流盘等，首要是蒸腾盘和回流盘。其结构方式和特性与锌的精馏塔盘根本相同，唯塔盘尺度变小许多，长宽份额也有别。       葫芦岛锌厂镉精馏炉运用的塔盘一种为276×176×85mm，厚度38mm，另一种为360×250×85mm，厚度40mm。       蒸腾盘为W形，周边的沟槽可存金属液体，以加大塔盘的蒸腾才能，其结构尺度可参看图3。对其要求是，两盘间的空间高度应习惯塔内最大蒸气流速小于5m/S，塔盘上气孔面积也应习惯气流速度的要求。此外盘内液面应坚持必定高度。  图3  蒸腾盘       回流盘为平底长方形，盘内有多道浅格，以使盘内金属熔体成S形活动，以利金属气液两相热交换和杂质金属分凝。       对回流盘结构要求首要是，上气孔面积不小于盘面积的40％，盘内液面应有恰当高度（见图4。）    图4  回流盘       塔盘组合       塔本体首要由底盘、蒸腾盘、加料、回流盘、导流盘等组成。葫芦岛锌厂的镉精馏炉的塔体是由14块蒸腾盘、1块缓冲盘、8块回流盘、1块加料盘和底盘、导流盘堆叠而成。底盘和悉数蒸腾盘置于燃烧室中间，蒸腾盘内的金属镉经加热蒸腾导入回流盘分凝后进入冷凝器。底盘中心有孔，座落在底座上，蒸腾盘余下的铅铁锌液经底座流入渣锅内，定时排出。蒸腾盘上为加料盘和回流盘，一般高出燃烧室上盖，因为镉精馏塔内气压较低，需由外部供热保温，部分回流盘仍在低温保温状况中。最上面为倒扣盘，镉蒸气即由此导入冷凝器。       镉塔组合的原则是相邻两盘应互转成180°装置，使沿盘短边安置的溢流孔交织装备，迫使金属蒸气与金属液体沿着弯曲的途径经过整个塔盘，并不断完成蒸馏与分凝进程，然后到达金属的提纯与别离的意图。塔盘组合实例见图5。  图5  塔盘组合实例图       表15为葫芦岛锌厂镉精馏炉塔体及首要附属设备规格。   表15  葫芦岛锌厂镉精粹炉塔体及其附属设备规格，mm称号原料件数长宽高塔   件反扣盘SiC1360250100导流顶盖SiC136025050回流盘SiC836025085加料盘SiC1545250100加料压盖SiC114525030蒸腾盘SiC1536025085缓冲盘SiC1360 ,,25085底盘SiC136025085底座SiC1610485210底座盖SiC126034060上外套SiC1420310600中外套SiC1420310920下外套SiC1420310920冷凝器本体SiC1515350630压盖SiC156031535冷却器本体SiC1405375185压盖SiC116037530加料器 1Cr18Ni9Ti1   精镉产出锅 1Cr18Ni9Ti1   粗镉熔化锅 1Cr18Ni9Ti1   渣锅 1Cr18Ni9Ti1          六、装备参阅图       图6为粗镉车间装备参阅图实例。  图6  粗镉车间装备参阅   1―排风机；2―烟囱；3―排风管道；4―浸出槽；5―除铁槽； 6―置换槽；8―溜槽；9―泵；10―料斗；11―立式泵；12―铸锭； 13―熔化炉；14―油压机；15―精镉炉；16―过滤机；17―高位槽； 18―精镉模；19―真空泵；20―贮酸罐；21―扬液器

镉是元素周期表第五周期第ⅡB族元素，为重有色金属。元素符号Cd，原子序数48，相对原子质量112.41，银白带蓝色光泽的金属。1817年德国人司脱马耶从碳酸锌中发现一种新元素，与此同时海尔曼和罗洛夫也自氧化锌中发现了这种新元素。依据拉丁文“Cadima”（菱锌矿）命名为Cadmium。     最早报导出产镉的国家是德国，1852年约出产100kg镉，1918年产值已超越100t。今后，美国成为镉的首要出产国，1930年产值多于1000t，1940年挨近3000t，占其时国际镉产值的70%。1977年国际镉产值达最高值1.9793万t，1989年商场经济国家精镉产值为1.617万t，消费量超越出产值约2300t。     镉是一种具有延性的金属。晶体结构为六角晶系，硬度比锌软，其首要物理性质列于表1。镉有8种天然的安稳要素，还有11种不安稳的人工放射性同位素。 表1  镉的重要物理性质性质数值性质数值熔点T/K593.9热导率λ/（W·m－1·K－1）96.8（300K）沸点T/K1038电阻率ρ/（Ω·m）6.86×10－8（273K）熔华热Q/（kJ·mol－1）6.11磁化率x/（m3·kg－1）－2.21×10－9（S）气化热Q/（kJ·mol－1）100.0摩尔体积Vm/cm313.00密度ρ/（kg·m－3）8650（293K）线胀系数α/k－129.8×10－67996（熔点液体）电子亲和势（Me－Me）A/（kJ·mol－1）－26       镉的化学性质与锌相似，在常温下不与枯燥空气效果，在湿空气中缓慢氧化并失去光泽，加热时生成棕色的氧化层。镉蒸气焚烧发生棕色的烟雾。镉不溶于碱液，而溶于大多数酸中，如硫酸、和硝酸，并生成相应的镉盐，但溶解速度比锌慢。镉极易溶于浓硝酸铵溶液，可利用这种溶液从铜和铁的镀镉件大将镉剥下。氧化镉和氢氧化镉与相应的锌化合物不同，不溶于过量的，在酸性硫酸盐溶液中镉离子可被金属锌置换。镉在所有安稳化合物中都呈二价状况，其离子无色。镉可构成配位离子如Cd（NH3）42＋、Cd（CN）42－、和CdI42－。     镉是一种有毒物质，被镉污染的空气比被污染的食物对人体的损害更为严重。它进入人体后首要损害人的脏，也会引起泡性肺气肿。要严格控制含镉废气、废水的排放。空气中含镉尘的极限值为200μg/m3，氧化镉烟雾的极限值为100μg/m3。含镉大于0.5×10－4%的废水不许排放。     1919年镉开端用作铁和钢防锈的电镀层。到1941年此项使用已成为它的首要用处。但由于本钱高和发生的毒性废物需经特殊处理，镉在电镀中的用量在逐步下降，镉的各种用处和商场消费量见表2。镉的首要用处是出产镍镉电池，日本用于镍镉电池的消费量约占镉消费量的80%。 表2  镉的首要用处和消费量用处消费量1977～19801989～1990质量分数w/%m/t质量分数w/%m/t电池2334505510175颜料274050203700电镀345100101850安稳剂121800101850其他46005925合计1500018500       镉是一种较稀有的元素，它的地壳丰度在和银之间，为1.6×10－6%，海水含镉1×10－8%，估量国际镉储量约54万t。镉在自然界中以矿藏存在，没有独自矿床，常与铅矿共生，在选矿进程中大部分被选入锌精矿。有些锌精矿含镉达1%～2%，一般在0.06%～0.5%之间。绝大多数的金属镉来自锌冶炼进程的中间产品。在湿法炼锌厂的硫酸锌溶液净化进程中产出的铜镉渣（含镉4%～20%），火法炼锌厂的粗锌精馏进程中产出的镉灰（含镉10%～30%）和某些铜、铅冶炼厂产出的富镉尘等都是提镉的首要质料。镍镉和铁镉蓄电池的极板等工业废料常作为提镉的二次质料。

目前镉大量消费在Ni－Cd电池生产中，这种电池厂产生大量的含镉废料，从这种废料中回收镉的生产流程如图1所示。图1  从Ni－Cd电池生产废料中回收镉 瑞典某厂处理这种废料的生产数据如下： 处理废料量               365t/a 回收镉量                 17t/a 回收镍量                 44t/a 回收钴量                 1t/a 产出浸出渣量             40t/a 产出铁渣量               55kg/a 渣中的总镉量             41kg/a 渣中可溶镉量             2.1kg/a 镉的回收率               99.76%

湿法冶炼是将锌精矿焙烧为ZnO，用硫酸溶液(锌电解尾掖)浸出，将所得ZnSO,溶液经过电解提取金属锌的办法。该锌的纯度高达99.997%以上，且此法比火法冶炼简单采纳环保办法，针对一向成为向题的浸出残渣的处理，也发明晰新办法。现在国际出产锌锭的80%，日本锌锭的60%选用湿法冶炼。锌精矿的焙烧运用多膛焙烧炉，现在运用欢腾焙烧炉。在1170-1270K焙烧，则可得到含硫约为1.0%(硫化物形状的硫低于0.5%)的培烧矿。当锌精矿中有铁时，则生成难溶于稀硫酸溶液的铁酸锌(ZnO.Fe3 O3),下降锌的收回率。关于收回这种形状的锌将在今后介绍。炉气含8-10SO2，为制作硫酸的质料。因为焙烧矿也有粗粒，所以在破坏后用电解尾液浸出。浸出办法是用单式的酸性或复式的中性一酸性的接连浸出法。浸出液中的Fe2+经MnO2或空气等氧化，沉积出Fe(OH)3，此刻砷、锑、锗等有害杂质也因共沉而除去。过滤洗刷后，调整泌液为中性送往净液工序。此滤液中除锌外还含有铜、钻、镍、镉，因而，有必要除去这些杂质。开始加锌粉和As203或Sb203,置换沉积铜、钻、镍后除去，用压滤机过滤，滤饼送往炼铜厂。滤液中再加锌粉，置换沉积镉，过滤后的沉积作为镉的质料。滤液送往电解工序。钴和α-亚硝墓β-酚反响生成溶解度小的有机化合物而除去，为削减试剂的用量，在用锌粉彻底除去铜、镉后参加溶液中除钻。净化后原液的标准组成的一例为Zn100-160kg/m3,Mn3kg/ m3 ,Cu3, Cd<0.2g/m3，Co<0.5g/m3，Ni<0.05g/m3，As, Sb,Ge<0.03g/m3, C1<50g/m3,F<10g/m3因冶炼厂各异而多少不同。电解提取是使用锌的氢超电压大，所以净化工序在湿式冶炼中最为重要。该净化后的原液和锌电解液(Zn50-60kg/m3,H2S04150-200kg/m3)混合，为使阴极表面平坦加胶、为避免酸雾加豆饼渣，阳极用Pb-Ag合金(0.7-1.0%Ag)，阴极用铝极，用250-600A/m2的阴极电流密度电解24-48小时，剥掉在铝极上分出的锌，用低频电炉熔融.铸为锌锭。

金属 碲是地壳中的稀散元素，全球探明储量仅4-5 万吨，在冶金，半导体，航天航空，以及太阳能领域有巨大用途，是一种战略金属。碲化镉的性质　　棕黑色晶体粉末。不溶于水和酸。在硝酸中分解。 　　密度：6.20 　　熔点：1041℃ 　　碲化镉的用途 　　光谱分析。也用于制作太阳能 电池 ，红外调制器，HgxCdl-xTe衬底，红外窗场致发光器件，光电池，红外探测，X射线探测，核放射性探测器，接近可见光区的发光器件等。全球碲年产量约为300-400吨，随着碲在半导体行业的应用和CdTe 在太阳能薄膜电池中的大规模应用，碲的供应远不能满足快速增长的需求。碲化镉太阳能电池的优缺点碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本大大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，生产成本仅为0.87美元/W。其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污染，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。目前实验室转换效率16.5%，目前工业化转换效率10.7%。理论效率应为28%。发展空间大。然而碲化镉太阳能电池自身也有一些缺点。第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池的不断增产的需求。过去碲是以铜，铅，锌等矿山的伴生矿副产品形式，也就是矿渣，以及冶炼厂的阳极泥等废料的形式存在。碲化镉太阳能电池的不断成长的市场需求，无法得到原料的保证。第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会影响环境。碲化镉太阳能电池继续发展的可能性中国四川发现了世界上唯一的、独立存在的碲矿，目前已探明的储藏量为 2000多吨，已经可供全球可用50年。太阳能级高纯碲化镉是由高纯碲和镉在高温密闭的惰性气体，还原性气体和真空 环境中反应得到的。反应容器为石英管，在这一反应过程中，通过回收清洗液中的碲和镉，回收使用过的碲化镉太阳能电池，可实现零排放。美国国家实验室做过碲化镉高温燃烧试验，温度为760-1100度，试验发现，在火灾发生时每100万千瓦，释放的镉总量极限为0.01克。目前的火力发电厂排放的镉大大高于碲化镉电池。生产一节镍镉电池需用10克镉，而峰值功率100瓦的一平米太阳能电池，仅用7克镉。每产生一度电，镍镉电池需消耗3265毫克金属镉，而碲化镉太阳能电池仅需1.3毫克。二者相差2000倍。碲化镉不是镉元素。碲化镉是稳定的，同镉在其他方面的应用相比，镉在碲化镉太阳能电池中的应用是最安全和环保的，所以对环境危害性很小。此外，政府支持发展碲化镉电池。碲化镉太阳能电池技术以他特有的优势，得到了多国政府支持。美国政府开放市场，建多个发电厂。德国政府由欧盟资助，有多个建设项目。中国政府支持建设世界最大的电站。更多关于碲化镉的信息请登入上海 有色网www.smm.cn 。我们会为您提供最为详细的相关资讯。&nbsp;本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

镉于1817年被德国人发现，在此后的100年间，德国一向是唯一且重要的镉出产国。现在，亚洲是镉的主要生产区。镉一般是作为锌精矿的伴生品进行出产的。废镍镉电池也是回收镉的一个重要来源。镉的主要消费范畴是可充电的镍镉电池的出产，其他的终端使用包括：颜料、涂层、电镀，以及塑料生产。但是镉的毒性问题是其开展使用的最大绊脚石，尤其是在欧盟的法律中，镉在许多使用范畴都遭到极大的约束：一方面是镉需求遭到各国法律规定的约束，增长缓慢；另一方面却是镉一向以锌的伴生品产值不断增加，这就导致了镉产能过剩。近年来，随着太阳能蓄电池产业的快速开展，镉使用范畴又找到了一个新的增长点，太阳能电池有高光吸收率、转换效率高、电池功能安稳等许多优势，使用前景广阔，对于镉的需求也相当可观。

湿法冶锌工艺中，钴是损害锌电积的最首要的杂质之一。电积进程中，氢在钴上的过电位较小，钴的存在会促进氢放电，并使阴极电位正移，过电位减小。跟着电积的进行，沉积物会变得越来越疏松多孔，阴极锌返溶，电流功率下降，锌的电能耗费添加，剥锌困难，锌产值下降。所以，锌电积前必定要将钴除到较低浓度。现在，湿法炼锌中首要的除钴办法有活性锌粉法、黄药除钴法、溶剂萃取法、β－酚法等。本实验学习处理重金属废水的办法，在很多实验基础上，使用一种新式廉价的除钴剂AnBm，使除钴进程简略操作，并且不会给流程引进新的有害杂质，无废气排出，除钴作用杰出。     一、实验部分     （一）实验质料     实验溶液取自云南某锌冶炼厂净液分厂，为除铜、镉后液，成分如表1；Fe3＋标准溶液：1 g/L，由分析纯硫酸高铁制造；Co2＋标准溶液：5 g/L，由分析纯硫酸钴制造；浓硫酸：分析纯，17.93mol/L；除钴剂AnBm，99％。 表1  硫酸锌溶液的首要成分  mg/LZnCoNiFeCuCd1.36×10526.3516.261.140.120.26     （二）实验办法     实验在选用单要素实验法。将100mL工作液倒入250mL高型烧杯中，水浴加热，机械拌和。除钴液过滤，测定滤液中钴、铁、锌质量浓度，核算各元素脱除率。     实验设备：HH－2型数显恒温水浴锅，控温精度±1℃；JJ－1型电动拌和器；精细pH试纸和雷磁pHsj－3F实验室pH计SHB－III A型循环水式多用真空泵。     溶液中Co2＋的测定选用亚硝基－R盐分光光度法(722型分光光度计）；Zn，Fe的测定选用火焰原子吸收光谱标准曲线法（岛津AA6300原子吸收分光光度仪）。     二、实验原理     除钴剂AnBm中含有黄原酸基团，能与溶液中的钴离子生成沉积，而黄原酸的三价钴盐的溶度积是二价钴盐的10万分之一，所以要使钴除到较低浓度，应参加氧化剂将二价钴氧化成三价钴。实验选用先加氧化剂再加除钴剂的办法去除溶液中的钴。     三、成果及评论     选用单要素实验法调查氧化剂参加量、反响时刻、反响温度、除钴剂AnBm参加量、除钴结尾pH对钴脱除率的影响。     （一）氧化剂参加量对钴脱除率的影响     氧化剂为由分析纯硫酸铁制造的溶液。别离取不同体积的1g/LFe3＋标准溶液，用除镉、铜后的硫酸锌溶液定容到100mL，其他条件：除钴剂0.32g，温度75±1℃，反响时刻1h，溶液pH4.45。实验成果如图1所示。图1氧化剂Fe3＋质量浓度对钻、铁脱除率的影响     从图1看出：随Fe3＋参加量的添加，钴脱除率快速增大；当Fe3＋参加量到达42mg/L时，也就是Fe3＋参加量为Co2＋彻底氧化成Co3＋所需理论量的1.7倍时，钴脱除率达97.5％，脱钴后液钴质量浓度降到0.7mg/L以下；一起，作为氧化剂的铁也被沉积，沉积率近100％，溶液中没有新杂质引进。     （二）除钴剂参加量对钴脱除率的影响     固定其他实验条件：加Fe3＋质量浓度至42mg/L，温度75±1℃，时刻1h，溶液pH4.35，定容体积100mL，除钴剂参加量对钴脱除率的影响实验成果如图2所示。图2  除钴剂参加量对钴脱除率的影响     从图2看出，随脱钴剂参加量的添加，钴脱除率升高；除钴剂质量浓度为2.4 g/L时，钴脱除率达97％以上，脱钴后液钴质量浓度降至0.7mg/L以下，彻底到达电积锌的要求。     （三）反响温度对钴脱除率的影响     脱钴剂参加量0.24g, Fe3＋参加至质量浓度42mg/L，反响时刻1h，溶液pH 4.47，定容体积100mL，在不同水浴温度下调查温度对钻脱除率的影响。实验成果如图3所示。图3  温度对钴脱除率的影响     从图3看出，随温度升高，钴脱除率快速升高；当温度达80℃时，钴脱除率达97％以上，沉钴后液钴质量浓度低至0.8mg/L；再升高温度，钴脱除率改变不明显，未呈现钴反溶现象。     （四）反响时刻对钴脱除率的影响     脱钴剂参加质量0.24g，Fe3＋参加量至质量浓度42mg/L，溶液pH4.37，定容体积100 mL， 温度75±1℃，反响时刻对钴脱除率的影响实验成果如图4所示。图4  反响时刻对钴脱除率的影响     从图4看出，反响时刻对钴脱除率影响很大：反响前30min随反响进行，钴沉降率快速进步；反响30min后，钴沉积率进步缓慢；反响60 min时，溶液中钴质量浓度已降至0.64 mg/L，钴脱除率达97.4％，反响根本彻底。     （五）溶液pH对钴脱除率的影响     脱钴剂参加质量0.24g，Fe3＋质量浓度至42mg/L，定容体积100 mL，温度75±1℃，反响时刻1h。调查不同酸度对钴脱除率的影响，实验成果如图5所示。图5   溶液pH对钴脱除率的影响     从图5看出：溶液酸度较高时钴脱除功率很低：pH在4.1～5之间时除钴作用最好。pH太高会下降钴沉积作用，由于在高pH条件下，Fe3＋和Zn2＋易水解，直接下降除钴剂的作用。湿法炼锌厂硫酸锌中性浸出液的pH为4.5～5.2，根本在实验最佳范围内。     四、定论     （一）除钴剂AnBm本钱低价，为市售普通商品，质料易得。     （二）操作条件简略操控，除钴功率高于锌粉法。最佳条件下（氧化剂参加量42mg/L，脱钴剂参加量2.4g/L，反响时刻50～60min；温度70～80℃，pH 4.1～5.0之间），钴脱除功率达97％以上，溶液中钴质量浓度降至0.7mg/L以下，彻底到达电积锌的要求。     （三）出产设备简略，能够使用现有设备进行出产。

镉作为合金组土元能配成很多合金，如含镉0.5%～1.0%的硬铜合金，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65%）镍（1.35%）合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉，着名的伍德易熔合金 中含有镉达12.5%。镍-镉和银-镉电池具有体积小、容量大等优点。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银（80%）铟（15%）镉（5%）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂 、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用途有减缩趋势。用于电底、制造合金等；并可做成原子反应堆中的中子吸收棒。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀上，并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安定剂。镉化合物可用于杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆等之制造业。

一、槽电压    槽电压就是电解槽内相邻阴、阳极之间的电压低数值。它可用每对阴、阳极之间的实际电压低来表示。但在生产实践中，由于电解槽的数目很多，阴阳极对数则更多，而每对阴阳极之间的电压降因具体情况不同而有所差别，所以并不使用测定方法，而是用供给所有串联电积槽的总电压减支导电板的电压降，除以串联电路上的总槽数，所得的高即为槽电压，公式表示为    式中  V槽——槽电压；            V1——所有串联的电解槽总电压；            V2——导电板电压降；            N——电解槽总数。    一个电解槽的电压由下列部分构成：电解MnO2的理论分解电压、电解质溶液的电压降，以及接线的接触电阻、极板电阻等所引起的电压降，用公表示为                             V槽=(φ+-φ-)+IR液+IR极+IR接    式中  (φ+-φ-)——电极极化电势，即电解MnO2的理论分解电压；          IR液——电积液电阻电压降；          IR极——极板电阻电压降；          IR接——接触电阻电压降。    电解液虽然可以依靠离子导电，但与金属导体相比，电阴要大得多。当电流通过电解液时，必然引起时压降，其大小与电流密度、阴阳彬间距离、电解液的电阻率成正比，可用以下公式表示                                        V液=IR液=J·ρL    式中  V液——电解液电阻电压降，V;            J——阳极电流密度，A/m2;             ρ——电解液的电阻率，Ω·m;             L——阴阳极刘距离，m.    需要指出的是，工业生产不可避免地有其他离子(如Mg2+,Ca2+等)存在，因而实际的电解液的电压降要比以上计算值更大，一般在0.4~0.6V之间，为降低电能消耗，希望降低V液的数值 。这就要求降低电流密度，缩短极间距离，但同时它又对提高电流效率、强化生产不利，因此，必须合理确定电解条件。   钛阳极板及导电头都有一定的电阻，消耗一部分电压，一般在0.2V左右。阴极碳棒或铜板及导电系统也有一定的电阻，也消耗一部分电压，约0.02V。    阴阳极接触导电头在接触点上也有接触电压降，大约为0.03V左右。由于这种接触电接头在工业生产中数以万计，因此，力求降低接触点电压降对于节约电能有着重要的实际意义。在实际操作中，必须注意各接触点导电良好。    以上四项电阻电压降之和，即为电解林下风范的槽电压。槽电压还决定于电流密度、电解液的酸度和温度以及电极间的距离，此外还与接触点电阻有关。因此，降低槽电压的途径就是减少电解液的电阻率，缩短极间距离，减少接触点上的电压损失等。    根据梅光贵等人的试验数据，以钛材为阳极、碳棒为阴极，电解MnO2的槽电压一般为2.5~3.0V,用紫Cu管为阴极，一般可降低槽压0.5V左右，以Ti-Mn合金涂层为阳极，阳极孙钝化，可降低槽电压0.2V左右。[next]    二、电能效率    电能效率就是电解生产过程中生产一定量的金属，理论上所必需的电能与实际上消耗的电能之比，即    即    电能效率(ηe)=电流效率(ηi)×电压效率(ηV)    要提高电能效率，除通过提高电流效率外，不要提高电压效率，其途径为降低电解液电阻，适当提高电解液温度，缩短极距以减少电极极化，降低槽电压等。    三、电能消耗    电能效率代表电积过程的技术水平。但在生产实际中，很少将其作为一个经常的指标计算。工厂实践中作为经常计算的实际的电能消耗，即每生产一吨MnO2消耗的电能(kw·ht),以W表示，计算公式为    式中  I——通过电解槽的电流，A；            t——电解沉积的时间，h;             n——电解槽数；            q——MnO2的电化当量，1.6216gA-1·h-;             V槽——槽电压，V;            ηi——电流效率，%；           W——析出吨MnO2的电能消耗，kW·h.    根据工业生产数据，电解MnO2的直流电单耗一般为2000~2500kW·h/t.

硫化矿的浸取必须用氧化剂将硫氧化为单质硫或硫酸根才能使铜溶出，因此浸取化学一方面要研究氧化剂和硫的氧化－还原作用，同时还要分析反应生成的各种中间产物。硫酸盐溶液是最重要的硫化铜矿物浸取体系，因为它比其他体系与浸取产物更加相容、一致。常压下可借助于氧化剂氧化硫，最常用的氧化剂是Fe3＋，其被还原后可由空气中的氧氧化再生，返回使用。 图1是Cu－Fe－S－H2O系的Eh－pH图，表明了各种铜、铁硫化矿物的稳定区域。这些图对于选择硫化矿的浸取条件和了解各种化合物及离子的存在的电位、pH值范围有指导意义。图1  25℃下Cu－Fe－S－H2O系的Eh－pH图 （溶液中总硫量为0.1mol/L，Cu2＋的活度0.01mol/L）硫化铜矿物多是半导体，具有不同溶出休止电位的矿物紧密接触，发生氧化－还原反应时，产生原电池作用。表1为各种硫化铜矿物及其他常见矿物的休止电位。 黄铁矿最为稳定，因此在与其他硫化矿物接触，组成原电池，它总是处于阳极，不被氧化。处于阴极的矿物则失去电子，而被氧化。 表1  硫化铜矿物及其他常见矿物的休止电位（mV对标准氢电位）FeS2CuFeS2Cu2SCuSPbSZnSFeS630460～560440420280－240－280 一、辉铜矿浸取 早期研究表明，浸取天然辉铜矿时，产生一系列的中间矿物：Cu2S→Cu1.8S→Cu1.2S→CuS。从休止电位的观点看，应该依上述顺序增加，因而稳定性增加。但是，实际上在30℃和较低的高铁离子浓度下，并不产生CuS。反应依下述步骤进行： 第一阶段A：  5Cu2S→5Cu1.8S＋Cu2＋＋2e 第一阶段B：  5/3Cul.8S→5/3Cul.2S＋Cu2＋＋2e 第二阶段：   5/6Cul.2S→5/6S＋Cu2＋＋2e 在30℃下，第一阶段的反应与矿石粒度有关，而第二阶段反应与矿石粒度无关。但是第二阶段反应氧化生成单质硫，必须在较高的温度下反应才能进行完全。对电极反应动力学的研究说明，90℃，常压下反应缓慢的原因，不是由于单质硫可能形成膜而阻滞扩散，而是由于电子在硫化矿表面的传递缓慢。这是一种电化学的观点。 用0.5mol/L Fe3＋及0.001 mol/L Fe2＋为浸取剂，浸取0.1mol/L辉铜矿，Fe3＋/Fe2＋电对的起始电位Eh为917mV，当第一阶段结束时为781mV，最后在第二阶段结束时降低到735mV。在90℃下，以0.5mol/L的高铁离子为浸取剂进行第二阶段浸取，矿石粒度210～297μm（48～65目），经2h，铜的浸取率达到90%。结果与收缩核模型相符。 辉铜矿浸取第一阶段浸取测得的活化能都比较低，因此认为是扩散控制的研究者较多。而铜蓝浸取测得的活化能普遍较高，因此认为是反应控制者较多。 二、斑铜矿浸取 斑铜矿常与黄铜矿、辉铜矿共生，使用旋转电极研究表明，在30～70℃同样条件下，斑铜矿的浸取速度仅为辉铜矿的一半左右。溶解分为两个阶段，先生成一种非计量比的矿物，反应如下， Cu5FeS＋xFe2（SO4）3 ==== Cu5－xFeS2＋2xFeSO4＋xCuSO4 第二阶段，该非计量比的矿物转化为黄铜矿并生成单质硫， Cu5－xFeS＋（4－x）Fe2（SO4）3 ==== CuFeS2＋（8－2x）FeSO4＋（4一x）CuSO4＋2S 当在35℃以下浸取斑铜矿时，反应动力学曲线呈抛物线状，反应停止于第一阶段，生成非计量比的斑铜矿。在高温下，黄铜矿继续被浸取，动力学呈直线方程。 另一项研究，在101.3kPa的氧分压、90℃的0.1mol/L硫酸中，浸取8h，粒度－45＋38μm的天然斑铜矿的铜浸取率仅28%。颗粒外面为铜蓝，核心仍然是斑铜矿。铜蓝反应生成的单质硫可能形成阻滞膜使反应难以继续进行。 三、黄铜矿浸取 A 钝化现象 氧气氧化浸取黄铜矿的速度与温度的关系如图2所示，在180℃以下时，以氧气消耗表示的黄铜矿浸取速度很慢，浸取过程可以用下列总反应式表示： CuFeS2＋4H＋＋O2 ==== Cu2＋＋Fe2＋＋2S＋2H2O 200℃以上反应速度明显加快，主要反应是：  CuFeS2＋4O2 ==== Cu2＋＋Fe2＋＋2SO42－ 在用硫酸铁浸取时也有类似现象。大多数研究者认为是生成单质硫的膜阻滞进一步的反应。也有的认为是由于铁盐水解沉淀形成阻滞膜，这在细菌浸取时，尤其重要，因为此时溶液的pH值在1.5～2之间。以上这种现象称之为“钝化”。图2  不同温度下黄铜矿氧气氧化浸取速度 （氧分压为0.69MPa，矿浆浓度为100g/L）有的试验用有机溶剂将生成的单质硫溶去，果然加快了浸取，恢复到原来的浸取速度。不过，也有不同的实验，发现溶去硫后并不能加快浸取速度。 近年采用电化学、表面分析（如俄歇能谱，X－射线光电子能谱）等新手段研究，确认在氧化浸取黄铜矿CuFeS2时，部分Fe2＋先被浸出，Fe、Cu的溶出比例是4比1。导致先生成二硫化铜，继而生成多硫化铜中间产物。因此认为整个浸取速度由多硫化铜的缓慢分解为单质硫和铜离子的速度决定。而这个速度比较慢，从而降低了浸取速度。 无论是采取高压氧气或高铁为氧化剂，或者细菌氧化，在一定条件下都产生钝化。克服钝化，提高反应速度成为黄铜矿浸取研究的中心课题。 B 浸取动力学 黄铜矿浸取的活化能普遍很高，因此认为化学或者电化学反应控制的较多。但是也有的研究者认为高活化能是孔内扩散造成的。 C 非氧化溶解 纯黄铜矿矿粉在95℃的3mo1/L的HCl及0.4mo1/L的NaCl溶液中浸取14.5h，铜未被浸出，但铁浸出率达11.45%，认为可能是发生了下列反应：  CuFeS2＋2H＋ ==== CuS＋Fe2＋＋H2S D 亚铁离子的影响 不少实验中观察到，在硫酸铁浸取黄铜矿的溶液中添加亚铁离子，会导致浸取反应的速度降低。可能是由于Fe（III）/Fe（II）电对的电位受亚铁离子浓度的影响，随着Fe（II）增加而下降。 但是，近年日本学者报道，以含0.04mo1/L硫酸亚铁的稀硫酸溶液为浸取剂，30℃下通入空气浸取黄铜矿，浸取速度甚至比含0.2mol/L硫酸铁溶液通空气的浸取速度快得多。而且，浸取速度随加入的亚铁浓度而升高。但是如果通入氮气，则不反应。他们提出的反应机理是在亚铁参与下，发生了下列反应：  CuFeS2＋3He2＋＋3Cu2＋ ==== 2Cu2S＋4Fe3＋ Cu2S为空气氧化或高铁离子氧化而被浸取，生成铜离子和单质硫。比如： Cu2S ＋4Fe3＋ ==== 2Cu2＋＋4Fe2＋＋S 在第一步反应中，亚铁离子起到了还原剂的作用。过去也有过不少研究先还原黄铜矿，而后浸取，如有人用在铜离子存在下，以二氧化硫还原黄铜矿，生成辉铜矿和斑铜矿，而后浸取。

二氧化钛，俗称钛白，是一种重要的化工质料和功能优秀的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸等职业。现在，钛白的工业出产办法首要有硫酸法和氯化法。硫酸法以钛铁矿为质料，出产进程中发作很多废酸、酸性废水和含硫烟气，环境污染严峻；氯化法的高温氯化和氧化进程难度大，而且出产进程中发作的毒性氯化物难以处理，需深井填埋。因而，亟需研制环境友好的二氧化钛清洁出产新工艺。中国科学院进程工程研究所成功研制出了碱法钛白清洁出产新工艺，使用此工艺可出产金红石型和锐钛矿型二氧化钛。 一、实验部分 （一）实验原理 高钛渣的首要成分是Ti3O5，Ti3O5在NaOH熔盐中发作如下反响：水洗反响产品，Na2TiO3中的Na+与水中H+发作离子交换反响，部分Na+浸出至液相中，构成必定浓度的碱液。首要反响可表明为：洗后的固相(xNa2O·TiO2·yH2O)与硫酸反响构成硫酸钛溶液，反响式如下：硫酸钛溶液水解生成偏钛酸沉积，反响式为：（二）实验质料与仪器 实验所用NaOH、硫酸均为分析纯，水为去离子水；依据文献制得熔盐反响产品，水洗后得到的水洗料为实验质料，组成见表1。 表1  水洗物料的化学组成    %用荷兰PANalytical公司的X' Pert PRO MPD型X射线衍射仪断定产品物相，用美国Perkin-Elmer公司的Optima 5300 DV型电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)分析质猜中的元素组成，用激光粒度仪测定水解后偏钛酸的粒度散布，用XRD分析晶型。 （三）实验办法 1、硫酸钛溶液的制备 制造不同质量浓度的硫酸溶液，并与水洗物料依照必定份额参加三口烧瓶中。三口烧瓶置于恒温油浴中，在设定温度下反响一段时刻后，取出，过滤，滤液即为硫酸钛溶液。依据文献测定硫酸钛溶液的质量浓度（以TiO2计）及F值。 2、硫酸钛溶液的水解 向三口烧瓶中参加硫酸钛溶液，并置于已升温至必定温度的恒温油浴中，反响计时。反响进程中守时取样，过滤，测定滤液中钛质量浓度。反响完毕后，过滤，测定滤液中钛质量浓度，核算水解率。偏钛酸滤饼充沛洗刷后经盐处理煅烧得到二氧化钛。硫酸钛溶液水解率核算公式如下：其间：ρ(Ti)0为反响开端时硫酸钛溶液中总钛质量浓度；ρ(Ti)t为反响t时溶液中总钛质量浓度。 （四）实验工艺流程 实验准则工艺流程图如图1所示。图1  钛清洁出产工艺流程 流程首要包含5个操作单元：熔盐反响单元，多级逆流洗刷与介质循环单元，硫酸钛溶液制备单元，硫酸钛溶液水解单元，盐处理和煅烧单元。新工艺以高钛渣为质料，熔盐为反响介质；将钛转化为钛酸钠；钛酸钠经多级逆流洗刷后钠离子浸出至液相，构成必定浓度的碱液，碱液经除杂、蒸腾浓缩后回来至熔盐反响单元循环使用，钛留在洗后固相中，随后在稀硫酸中溶解构成硫酸钛溶液；硫酸钛溶液加热水解制备偏钛酸，水解母液经膜分离除杂后循环使用，偏钛酸经进一步盐处理和煅烧得到二氧化钛。其间硫酸钛溶液的制备与水解进程是该工艺的中心部分，决议着产品二氧化钛的功能，包含纯度、粒度散布及颜料功能等。硫酸钛溶液的制备与水解也是传统硫酸法的中心操作单元，但新工艺中硫酸钛溶液的组成（离子品种、浓度等）、制备进程和水解机制均不同于传统硫酸法。 二、成果与评论 （一）硫酸钛溶液的制备 1、实验规划及成果 取不同质量分数的硫酸与必定量水洗物料，在50℃下反响4h，过滤。水洗物料用量和硫酸质量分数对产品硫酸钛溶液质量浓度（以TiO2计）和F值的影响见表2。 表2  硫酸质量分数和水洗物料用量对硫酸钛溶液性质的影响2、水洗物料用量与硫酸钛质量浓度的联系 用表2中水洗物料用量对硫酸钛质量浓度作图，如图2所示。硫酸钛质量浓度随水洗物料用量增大而增大，两者之间约为2次函数联系：式中：a，b，c为常数。用MATLAB拟合，成果a＝0.00676，b＝0.773，c＝76.1。因而，制造不同质量浓度的硫酸钛溶液所需的水洗物料用量能够用式(7)核算：式(7)的相联系数r2＝0.992，二次曲线的拟合成果与实验成果相吻合。图2  硫酸钛质量浓度与水洗物料用量之间的联系 3、硫酸质量分数与硫酸钛溶液性质的联系 由表2看出：硫酸质量分数对硫酸钛溶液质量浓度及F值均有影响。假定硫酸质量分数与硫酸钛溶液质量浓度及硫酸钛溶液酸度之间契合二次曲线联系，即满意其间：w表明硫酸质量分数；ρ表明硫酸钛溶液质量浓度；F表明硫酸钛溶液酸度；h，i，j，k，l，m为常数。将表2数据以MATLAB拟合，得h＝0.000378,i＝－27.7,j＝0.195,k＝－0.247,l＝83.9，m＝－54.5。所以，硫酸质量分数与硫酸钛溶液质量浓度和F值之间的联系可表明为：将上式中的w对ρ、F作图，成果如图3所示。图3  硫酸钛质量浓度及F值与硫酸质量分数之间的联系 能够看出：当硫酸钛溶液质量浓度恒守时，随F值增大，硫酸质量分数增大；当F值恒守时，随硫酸钛溶液质量浓度增大，所需的硫酸质量浓度增大。这是由于硫酸钛溶液质量浓度增大，水洗物料的消耗量增大，进而溶解水洗物料所需的硫酸的量增大。 （二）硫酸钛溶液的水解 1、水解温度对硫酸钛水解率的影响 在F＝1.75、钛质量浓度（以TiO2计）140g/L条件下调查温度对水解的影响，成果如图4所示。能够看出：升高温度能够增大水解率，这是由于水解反响是吸热反响，升高温度可促进反响正向移动，有利于水解的进行。由图4还看出，水解进程大致分为3个阶段：第1阶段为0～30min，此阶段没有固相物分出，水解率低，液相组成没有明显改变；第2阶段为30～90min，此阶段有很多偏钛酸固体分出，分出速度较快；第3阶段为90min今后，此阶段硫酸钛分出速度减慢。图4  反响温度对硫酸钛水解率的影响 2、F值对硫酸钛水解率的影响 在钛质量浓度（以TiO2计）200 g/L、水解温度110℃条件下，调查F值对硫酸钛水解一的影响，成果如图5所示。能够看出，随F值增大，反响速度加速。依据反响(4)，下降溶液中硫酸质量分数，有利于水解反响正向移动。因而，较佳的水解F值断定为1.9～2.0，水解时刻为4h，此刻，硫酸钛水解率在90%以上。图5  F值对硫酸钛水解率的影响 3、硫酸钛质量浓度对水解率的影响 在F=2.0、水解温度110℃下，调查硫酸钛质量浓度对水解的影响，成果如图6所示。能够看出，随硫酸钛质量浓度增大，水解速度和终究水解率都下降。这是由于硫酸钛质量浓度增大今后，溶液中离子强度增高，薪相较难沉积分出。当硫酸钛质量浓度为204g/L时，水解率大于90%。因而，断定较佳的硫酸钛质量浓度为200g/L。图6  硫酸钛质量浓度对硫酸钛水解率的影响 4、水解进程中偏钛酸的粒度散布 将F＝1.75、钛质量浓度（以TiO2计）140g/L的硫酸钛溶液加热至102℃进行水解，反响进程中，守时取样分析水解产品偏钛酸的粒度散布。不同反响时刻下偏钛酸的粒度散布如图7所示。能够看出：反响开端阶段，偏钛酸粒度随时刻的延伸而增大；反响后期粒度根本坚持不变。图7  不同反响时刻偏钛酸的粒度散布 5、硫酸酞溶液制备和水解工艺的断定 依据上述实验成果，硫酸钛溶液最佳水解条件断定为：硫酸钛质量浓度200g/L，F＝1.9，反响温度110℃，水解时刻4h。将上述参数代入式(7)和(9)中，得硫酸钛溶液制备最佳条件为：硫酸质量分数43.4%，酸固质量比为1∶1。 （三）偏钛酸的SEM表征 反响产品偏钛酸充沛枯燥后，涣散在洁净的金属铝箔表面，用扫描电镜分析其描摹，成果如图8所示。能够看出，偏钛酸根本上为10nm左右的极微小颗粒，聚会后为2μm左右的较大颗粒，聚会体近似为球形。这种结构阐明在水解进程中发作了单一粒子生成和粒子聚合2个进程。图8  偏钛酸产品的SEM图谱 （四）水解机制分析 经过分析硫酸钛溶液水解生成偏钛酸的进程及反响产品偏钛酸的描摹，揣度水解机制为：第1阶段，硫酸钛溶液中的钛离子首要彼此结合生成线性聚合物，这种聚合物有利于锐钛矿型二氧化钛的构成，因而，硫酸钛溶液水解后悉数构成锐钛矿型偏钛酸； 第2阶段，固相物的粒度为1～3μm，偏钛酸初级粒子粒径仅为10nm，即硫酸钛溶液先生成10 nm左右的初级粒子，然后初级粒子彼此聚合构成粒径1～3μm的聚会体。跟着反响时刻的延伸，聚会体粒径逐步变大； 第3阶段，反响90min之后，此阶段，水解率缓慢添加，偏钛酸粒径没有明显改变。 上述3个阶段的反响时刻随反响温度改变略有不同：温度越高，第1阶段时刻越短；一起反响速度和水解率都较高。 （五）偏钛酸煅烧制备二氧化钛 水解制得的偏钛酸加热煅烧后能够得到二氧化钛。煅烧温度对二氧化钛晶型的影响如图9所示。图9  不同煅烧温度下的二氧化钛的XRD图谱 能够看出：在100℃下枯燥，偏钛酸晶型为锐钛矿型；煅烧温度较低时，晶型无改变，产品为锐钛矿型二氧化钛；煅烧温度高到800℃时，产品逐步转变成金红石型二氧化钛；温度为1000℃时，产品完全为金红石型二氧化钛。这阐明以本法制备的偏钛酸在不同温度下煅烧后，既可制备金红石型二氧化钛也可制备锐钛矿型二氧化钛。 三、定论 （一）用硫酸溶解高钛渣熔盐反响后的水洗物料可得到硫酸钛溶液，操控硫酸质量分数和酸固质量比能够得到不同F值和质量浓度的硫酸钛溶液。经过MATLAB拟合，断定硫酸钛溶液制备最佳条件为：硫酸质量分数43.4%，酸固质量比1∶1。该条件下制得的硫酸钛溶液质量浓度为190g/L，F＝1.9。 （二）硫酸钛水解进程中，下降溶液F值及硫酸钛质量浓度，进步水解温度，延伸水解时刻可进步水解率。最优水解条件为：温度110℃，时刻4h，硫酸钛质量浓度190g/L，F＝1.9。该条件下硫酸钛的水解率大于90%。 （三）XRD、SEM和粒度散布表征成果表明，硫酸钛的水解是分3个不同阶段进行的。

氯化锌溶液的浓度因生产活性炭的品种而异，氯化锌溶液的配制是指配制成规定浓度的氯化锌溶液，它是保证锌屑比的一个重要因素。氯化锌溶液因活性炭用途不同，使用时，要求也不同，简述如下：药用活性炭的配方要求是：氯化锌溶液的波美浓度与温度有一定的关系，当百分浓度一定时，随着温度的升高，波美浓度降低。所以对于氯化锌溶液的波美浓度，必须注明溶液的温度。例如，要配制60摄氏度下的45&mdash;46波美浓度的氯化锌溶液，若在30摄氏度下，就应配成46&mdash;47波美浓度。在制作氯化锌溶液的时候要注意要加入少量的单质锌,配制FeCl2溶液时须加入少量单质铁和盐酸，因为氯化亚铁易被氧化且易水解。加入少量单质铁是防止氯化亚铁被氧化，加入少量盐酸是防止氯化亚铁水解。随着科技的发展,氯化锌溶液的应用范围也越来越广,而氯化锌溶液的价格也因此水涨船高了