1、隨著鋅用途范圍的擴(kuò)大，世界各國鋅產(chǎn)品消耗量逐年增加，硫化鋅礦日漸供應(yīng)不足，氧化鋅礦的開發(fā)利用已越來越受到重視。但由于氧化鋅礦極易“泥化”和伴生元素Si等含量高，無論是濕法或火法處理，均受到一定的限制。為了在處理含鋅氧化礦時，提高能效、提高金屬回收率，縮短工藝流程，節(jié)約資源、環(huán)境友好并獲得高品質(zhì)的金屬鋅，本文以菱鋅礦和異極礦兩種含鋅氧化礦為研究對象，較系統(tǒng)地研究了真空碳熱還原分級冷凝處理含鋅氧化礦的新工藝及相關(guān)的熱力學(xué)和動力學(xué)，主要研究內(nèi)

2、容和取得成果如下：
　　 (1)對含鋅氧化礦進(jìn)行了熱力學(xué)研究，結(jié)果表明：真空條件下碳還原含鋅氧化物具有較大的優(yōu)勢，當(dāng)系統(tǒng)壓強(qiáng)不斷降低時，所對應(yīng)氧化鋅、硅酸鋅的碳還原反應(yīng)臨界溫度不斷降低，但碳還原硅酸鋅的溫度較氧化鋅的高；真空碳熱還原含鋅氧化礦時，產(chǎn)物金屬鋅中的雜質(zhì)Cd較難通過真空蒸餾與Zn分離，除Cd程度將直接影響產(chǎn)物鋅的質(zhì)量。
　　 (2)根據(jù)真空碳熱還原含鋅氧化礦的特征，設(shè)計了分級冷凝真空爐，利用余熱分級冷凝蒸氣。由

3、于各物質(zhì)的性質(zhì)不同而將在分級冷凝器的不同部位冷凝，達(dá)到分離純化產(chǎn)品的目的。實驗研究表明：真空碳熱還原分級冷凝處理含鋅氧化礦時，反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)時間縮短，產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。
　　 (3)以煤作為還原劑，對菱鋅礦進(jìn)行真空碳熱還原分級冷凝處理。實驗考察了菱鋅礦的熱處理條件，包括燒結(jié)時間、燒結(jié)溫度對試樣強(qiáng)度、鋅質(zhì)量的影響，同時也考察了真空碳熱還原溫度、還原時間、碳礦比和系統(tǒng)壓強(qiáng)等因素對鋅產(chǎn)率和鋅質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：試樣燒結(jié)溫度控制在

4、823～873K，燒結(jié)時間不少于30min，試樣落下強(qiáng)度較好；真空碳熱還原菱鋅礦時，較佳工藝條件為C/Zn總的物質(zhì)的量比為3，還原蒸餾溫度1173K，系統(tǒng)壓強(qiáng)50～2000Pa，真空碳熱還原蒸餾60min；在較佳工藝條件下，菱鋅礦中約97％的鋅被還原蒸餾出來；采用真空碳熱還原分級冷凝的方法，可以將鉛、砷、鎘與鋅分離，但鎘與鋅分離的程度較??；通過改變燒結(jié)條件，可將產(chǎn)物鋅中雜質(zhì)Cd含量降低；在適宜的條件下，真空碳熱還原分級冷凝處理菱鋅礦后，

5、可獲得純度為99.995％的高純鋅。
　　 (4)對異極礦進(jìn)行了真空碳熱還原的實驗研究。通過對異極礦進(jìn)行熱處理，實驗考察燒結(jié)時間、燒結(jié)溫度對原料強(qiáng)度、鋅產(chǎn)率和鋅質(zhì)量的影響，同時考察真空碳熱還原溫度、碳礦比、系統(tǒng)壓強(qiáng)等因素對鋅產(chǎn)率和質(zhì)量的影響，特別考察添加試劑及其添加量的作用。實驗結(jié)果表明燒結(jié)溫度控制在823～873K，燒結(jié)時間不少于30min，試樣強(qiáng)度較高；真空碳熱還原處理異極礦時，較佳工藝條件是：C/Zn總的物質(zhì)的量比為2.5

6、，CaF2的添加量約為10％，還原蒸餾溫度1373K，系統(tǒng)壓強(qiáng)50～20kPa，真空碳熱還原蒸餾約40min；在較佳工藝條件下，異極礦中約93％的鋅被還原蒸餾出來；在此過程中CaF2中的氟離子主要起催化作用；燒結(jié)條件的改變可以降低產(chǎn)物鋅中雜質(zhì)Cd的含量，改變系統(tǒng)壓強(qiáng)可降低產(chǎn)物鋅中雜質(zhì)Pb的含量；在適宜的條件下，真空碳熱還原分級冷凝處理異極礦后，可獲得純度為99.995％的高純鋅。
　　 (5)在對含鋅氧化礦碳還原的動力學(xué)研究中，

7、對真空爐進(jìn)行科學(xué)的改造。重點對真空爐的送樣器和產(chǎn)物收集器進(jìn)行改造，使實驗在準(zhǔn)確的反應(yīng)時間內(nèi)在較恒定的溫度、穩(wěn)定的系統(tǒng)壓強(qiáng)等的條件下進(jìn)行。
　　 (6)在真空條件下，對ZnO-C體系在還原溫度1073～1223K下進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在真空條件下煤還原菱鋅礦中氧化鋅的還原反應(yīng)為一級反應(yīng)，其還原速率由擴(kuò)散過程所控制，活化能為177.72～191.31kJ·mol-1。
　　 (7)對未添加CaF2的Zn2SiO4-C體系在還原溫度