針鐵礦除鐵的工藝原理及特點(diǎn)是什么?
答：針鐵礦法沉鐵的總反應(yīng)式為：
Fe?(SO?)?+ZnS+1/20?+3H?O=ZnSO?+Fe?O?·H?O+2H?SO?+S (4-22)
針鐵礦法流程中硫酸鹽平衡問題未得到很好解決，目前主要靠控制焙燒條件、加入含有生成不溶硫酸鹽的原料(如鉛),抽出部分硫酸鋅溶液生成化工產(chǎn)品以及用石灰中和電解液等辦法維持硫酸平衡。針鐵礦法渣量較黃鉀鐵礬法少鋅回收率與黃鉀鐵礬法相近，但銅的回收率不如黃鉀鐵礬法高。
黃鉀鐵礬法雖然含鐵低，但含鋅量較高，要作為棄渣或者煉鐵原料還存在許多問題，目前主要以堆存處置。為了減少對環(huán)境的污染，可將含水分40%的黃鉀鐵礬與生石灰混合，以便生成一種水溶金屬含量非常低的物料，以便于堆存。
答：赤鐵礦法沉鐵于1972年在日本的飯島煉鋅廠投產(chǎn)。主要分為四個步驟：
(1)中性浸出渣兩段熱酸浸出。熱酸浸出過程中，浸出渣中鐵、鋅基本溶解，殘留的低鐵富鉛渣經(jīng)濃密和過濾，濾液返回?zé)崴峤觯瑸V渣送火法回收鉛、銀。
(2)高鐵還原。為了在沉淀赤鐵礦前凈化溶液，并能在盡可能低的溫度下沉淀鐵，需要將離解的高鐵先還原成亞鐵。硫化鋅精礦可用作還原劑，它的成本低，但需求量很大，反應(yīng)溫度在90℃左右。未反應(yīng)的含元素硫的渣過濾后返回焙燒。
(3)溶液凈化與中和。還原后液用焙砂在中和槽和濃密機(jī)中兩段中和，使所有影響赤鐵礦質(zhì)量的元素大部分沉淀析出，特別是砷和銻。銅則部分共沉淀。中和渣在終浸作業(yè)中完全溶解。終浸用廢酸進(jìn)行，終酸濃度為20g/L。在濃密機(jī)中固液分離后，底流送去熱酸浸出作業(yè)，溢流送去用海綿鐵置換沉銅，將銅的濃度降至500mg/L以下，再返至前面的中和作業(yè)，置換的銅渣用廢酸洗滌后出售。
(4)赤鐵礦沉淀。中和凈化的浸液(含F(xiàn)e2+25～30g/L,Zn 120～130g/L)用蒸汽加熱到180℃以上，其中的亞鐵在氧壓1.8MPa下氧化并水解成含鐵60%左右的細(xì)粒赤鐵礦，鐵沉淀率達(dá)90%~95%。
凈化過程中“鐵翻高”的原因是什么?
答：(1)凈化前液渾濁，出現(xiàn)桶內(nèi)“鐵翻高”。在凈化桶內(nèi)可能發(fā)生的反
應(yīng)為：
Fe(OH)a+3H+=Fe3++3H?O (4-23)
Zn+Fe?(SO?)?=ZnSO?+2FeSO? (4-24)
最終導(dǎo)致凈化桶內(nèi)鐵越來越高的情況發(fā)生。
(2)凈化前液鐵高，加入高錳酸鉀高溫凈化將鐵處理合格后，由于過濾設(shè)備被污染。發(fā)生這種情況的原因是：殘留在過濾設(shè)備內(nèi)的渣子在管式過濾過程中，很可能發(fā)生上述反應(yīng)。
因此，凈化前液應(yīng)確保前液質(zhì)量，杜絕在凈化過程中加入高錳酸鉀，以免管式過濾機(jī)被污染或出現(xiàn)此類情況。
答：經(jīng)浸出得到的中性硫酸鋅溶液中，仍含有大量的雜質(zhì)元素，其含量大都在危害程度以上，所以在進(jìn)行電積工藝之前，必須經(jīng)過凈化處理。凈化的目的是將溶液中對電解有害的雜質(zhì)除至允許值以下，還要將這些雜質(zhì)元素變?yōu)樵线M(jìn)行綜合回收。
鋅粉凈化除銅、鎘的原理是什么?
答：利用鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比銅和鎘的電極電位更負(fù)的特點(diǎn)，從浸出液中把
銅和鎘置換出來。所以當(dāng)含銅、鎘液中加入鋅粉時會發(fā)生如下反應(yīng)：
Zn+Cd2+= Zn2++Cd (4-25)
Zn+Cu2+= Zn2++Cu (4-26)
加入的鋅粉可置換出氫氣。所以要控制在較高的pH值條件下進(jìn)行(通常為3~5)。凈液過程中的攪拌均采用機(jī)械攪拌，而不用空氣攪拌，這是為了防止加入的鋅粉被氧化。
影響凈化除銅、鎘的因素有哪些?
答：(1)鋅粉的質(zhì)量。鋅粉置換銅、鎘是多相反應(yīng)，鋅粉粒度盡量小些但過小易漂浮在溶液表面，不利于置換反應(yīng)的進(jìn)行。鋅粉的用量可按置換反應(yīng)進(jìn)行理論計算，實(shí)際用量為理論量的1.5~2倍。
(2)攪拌強(qiáng)度。提高攪拌強(qiáng)度有利于銅、鎘離子向鋅粉表面擴(kuò)散，加速置換反應(yīng)的進(jìn)行，還能將沉積在鋅表面的金屬銅、鎘除去，使鋅粉露出新鮮表面繼續(xù)與溶液中的銅、鎘離子發(fā)生置換反應(yīng)。
(3)過程溫度。溫度升高，溶液中的雜質(zhì)離子擴(kuò)散速度加快，可加快置換反應(yīng)的進(jìn)行，但溫度過高會導(dǎo)致鎘復(fù)溶。
(4)添加劑。在分段除銅、鎘流程中，以鋅粉置換除鎘時，通常需要加入少量的硫酸銅和膠作為活化劑，以降低鎘的復(fù)溶;
(5)中性浸出液質(zhì)量。中浸液中鋅的含量、酸度、固體懸浮物和添加劑等都會影響置換反應(yīng)的進(jìn)行。
(6)壓濾速度。為防止鎘復(fù)溶，凈化后液應(yīng)及時壓濾，壓濾時間也應(yīng)該盡量縮短。
鋅粉置換除鈷的方法有哪些，各有什么特點(diǎn)?
答：(1)砷鹽凈化法。砷鹽凈化法的原理是：硫酸銅液與鋅粉反應(yīng)，在鋅粉表面沉積銅，形成Cu-Zn微電池，由于該微電池的電位差比Co-Zn微電池的電位差大，因而使鈷易于在Cu-Zn微電池陰極上放電還原，形成Zn-Cu-Co合金。而這時的鈷仍不穩(wěn)定，易復(fù)溶。而加入砷鹽后，As3+也在Cu-Zn-Co微電池上還原，形成穩(wěn)定的As-Cu-Co(-Zn)合金，從而使Co2+降到電解合格的程度。
此方法能使Co2+有效除去，也能使Ni2*徹底被置換。但是易放出有毒的AsH?氣體，必須在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，且需要較高的溫度。
(2)銻鹽凈化法。第一步在50~60℃較低溫度下，加鋅除銅、鎘，使銅和鎘的含量小于0.1mg/L和0.25mg/L;第二步在90℃的高溫下，以3g/L的鋅量和0.3~0.5mg/L的銻量計算，加入鋅粉和Sb?O?除鈷，使鈷含量小于0.3mg/L;第三步凈化除殘余雜質(zhì)，得到含鋅量很高的渣返回第一段。
此方法與砷鹽凈化法相比，不需要添加銅離子;先除去銅、鎘，再除鈷效果更好;凈化過程中Sb?O?易分解，不產(chǎn)生有毒氣體;銻鹽的活性比較大，用量比較少。
黃藥除鈷原理是什么?
答：黃藥是一種有機(jī)試劑，包括C?H?OCSSK、C?H?OCSSNa、C?H9OCSSK、C?H9OCSSNa等黃酸鹽。黃藥除鈷是在除銅、鎘后進(jìn)行，除鈷過程需要加入硫酸銅參與反應(yīng)，形成黃酸鈷沉淀，反應(yīng)為：
CoSO?+CuSO?+4C?H?OCSSK =Cu(C2H?OCSS)↓+CO(C2H5OCSS)3↓+3K?SO? (4-27)
黃藥除鈷時，先用少量的高錳酸鉀氧化由鋅粉帶入的少量鐵使其沉淀，然后在空氣攪拌槽內(nèi)分批加入黃藥水溶液和硫酸鐵溶液，直至溶液含鈷合格為止。
β-萘酚除鈷的原理是什么?
答：此方法是以α-亞硝基-β-萘酚沉淀溶液中的鈷。因藥劑易與銅、鎘、鐵形成不溶物，故沉鈷應(yīng)該在除銅、鎘之后，以減少藥劑用量。凈化時，先向槽內(nèi)加入堿性β-萘酚，然后加入氫氧化鈉和亞硝酸，或者加入預(yù)先制備的鈉鹽溶液，攪拌后用廢電解液酸化，再繼續(xù)攪拌，凈化過程結(jié)束，過量的試劑用活性炭吸附除去。除鈷反應(yīng)為：
13C10H?ONO?+4Co2++5H+=C10H6NH2OH+4Co(C10H?ONO)3↓+H?O (4-28)
反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物為α-亞硝基-β-萘酚鈷沉淀。
如何凈化除氟、氯?
答：除氯最有效的方法是硫酸銀法，其反應(yīng)為：
Ag?SO?+2Cl?= S02-4+2AgCl↓ (4-29)
該法在除銅、鎘之后進(jìn)行。此方法效果好，并且易于掌握，但是銀鹽太貴，再生效率又太低。
除氯的另一種方法是利用二段凈液除銅、鎘時得到的銅渣或處理銅鎘渣提取鎘后的銅渣發(fā)生下列反應(yīng)除氯：
Cu+2Cl-+Cu2+= Cu?Cl? (4-30)
除氟可采用加石灰乳，使其形成難溶化合物氟化鈣除去。然而，到目前為止并沒有更好的除氟方法。
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