Способы получения цинка.

Получение цинка — это сложный многоступенчатый процесс, так как в природе этот металл не встречается в чистом виде. Основным сырьем служат сульфидные руды (в частности, цинковая обманка — сфалерит $ZnS$). Процесс производства делится на два основных метода: гидрометаллургический (самый распространенный) и пирометаллургический. 1. Подготовительный этап: Обогащение и обжиг Независимо от выбранного метода, руду сначала обогащают методом флотации, получая концентрат с содержанием цинка 50–60%. Затем следует окислительный обжиг в печах кипящего слоя при температуре около 900°C. Реакция обжига: $2ZnS+3O_{2}2ZnO+2S{O}_2$В результате получается «огарок» (оксид цинка $ZnO$), который далее перерабатывается одним из двух способов. 2. Гидрометаллургический метод Этот метод обеспечивает высокую чистоту металла (99,95% и выше) и позволяет извлекать сопутствующие ценные компоненты (кадмий, индий).

• Выщелачивание: Оксид цинка обрабатывают оборотным раствором серной кислоты. Цинк переходит в раствор в виде сульфата:
  $ZnO+H_{2}S{O}_{4}ZnS{O}_4+H_{2}O$ Очистка раствора: Из полученного раствора удаляют примеси (медь, кадмий) путем цементации (добавления цинковой пыли). Электролиз: Очищенный раствор сульфата цинка подвергают электролизу. На алюминиевых катодах осаждается чистый металлический цинк, а на анодах выделяется кислород и регенерируется серная кислота.
  $2ZnS{O}_4+2H_{2}Oток2Zn+O_2\mathrm{+2}{H}_{2}S{O}_4$

3. Пирометаллургические методы Основаны на восстановлении цинка из оксида при высоких температурах с использованием углерода (кокса). Дистилляционный способ (классический) Огарок смешивают с углем и нагревают в ретортах без доступа воздуха до 1200–1300°C. Цинк восстанавливается, испаряется и затем улавливается в конденсаторах. $ZnO+CZn+CO$Шахтный метод (Процесс Империал-Смелтинг) Позволяет одновременно получать цинк и свинец из полиметаллических руд.

1. В шахтную печь загружают агломерат и кокс.
2. Снизу подается горячее дутье.
3. Пары цинка выходят из верхней части печи и поглощаются расплавленным свинцом в специальном конденсаторе (свинцовый душ).
4. При охлаждении смеси цинк отделяется от свинца из-за разницы в плотности и ограниченной растворимости.

Сравнение методов

Я могу подготовить для вас подробное описание процесса рафинирования цинка, если вам необходимо узнать, как очищают металл, полученный пирометаллургическим путем.