火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1100℃~1300℃,使锌蒸馏出来(设空气中N2、O2的体积分数分别为0.8、0.20),主要反应为:
焙烧炉中:2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 2SO2(g) ①
鼓风炉中:2C(s) + O2(g) →2CO ②
鼓风炉中:ZnO(s) + CO(g) Zn(g)+CO2(g) ③
(1)已知闪锌矿中含硫16%(其它杂质不含硫),则闪锌矿中硫化锌的含量为 。
(2)焙烧炉产生的炉气中SO2的体积分数不超过 %(保留小数后一位数字)。
⑶鼓风炉容积固定,炉内部分气态物质其物质的量浓度(mol/L)变化如下:
时间/min |
CO |
Zn |
CO2 |
0 |
0.11 |
0 |
0 |
2 |
0.10 |
0.01 |
0.01 |
3 |
0.01 |
0.10 |
0.10 |
4 |
0.01 |
0.10 |
0.10 |
则鼓风炉中CO总的转化率为 ;若生产中CO总的利用率为95%,则每生产1molZn,至少需要补充焦炭 g。
⑷若ZnS全部转化为Zn。焙烧炉出来的N2、O2、SO2混合气体中N2占82.5%,鼓风炉中CO的转化率为62.5%,而O2无剩余,则每生产1mol Zn,应向焙烧炉和鼓风炉中鼓入新鲜空气共 L(S.T.P)。