Grafika interaktywna
Ze względu na szerokie zastosowanie cynku, takie jak: pokrywanie wyrobów ze stali w celu ochrony przed korozją czy wykorzystanie jego związków w ceramice, lecznictwie oraz do wytwarzania pigmentu białej farby, jego produkcja jest bardzo ważna. Czy wiesz, jakie kraje produkują najwięcej cynku? Zapoznaj się z wykresem przedstawiającym kraje przodujące w światowej produkcji cynku na przełomie lat od do roku, a następnie wykonaj ćwiczenia.
- 1. zestaw danych:
- Państwo: Chiny
- rok 2010: wartość 3700;
- rok 2012: wartość 4900;
- rok 2014: wartość 4930;
- rok 2016: wartość 4500;
- rok 2018: wartość 4170;
- rok 2019: wartość 4300;
- 2. zestaw danych:
- Państwo: Peru
- rok 2010: wartość 1470;
- rok 2012: wartość 1280;
- rok 2014: wartość 1320;
- rok 2016: wartość 1300;
- rok 2018: wartość 1470;
- rok 2019: wartość 1400;
- 3. zestaw danych:
- Państwo: Australia
- rok 2010: wartość 1480;
- rok 2012: wartość 1510;
- rok 2014: wartość 1560;
- rok 2016: wartość 850;
- rok 2018: wartość 1110;
- rok 2019: wartość 1300;
- 4. zestaw danych:
- Państwo: Indie
- rok 2010: wartość 700;
- rok 2012: wartość 758;
- rok 2014: wartość 706;
- rok 2016: wartość 650;
- rok 2018: wartość 750;
- rok 2019: wartość 800;
- 5. zestaw danych:
- Państwo: USA
- rok 2010: wartość 748;
- rok 2012: wartość 738;
- rok 2014: wartość 832;
- rok 2016: wartość 780;
- rok 2018: wartość 824;
- rok 2019: wartość 780;
- 6. zestaw danych:
- Państwo: Meksyk
- rok 2010: wartość 518;
- rok 2012: wartość 660;
- rok 2014: wartość 710;
- rok 2016: wartość 691;
- rok 2018: wartość 690;
- rok 2019: wartość 690;
- 7. zestaw danych:
- Państwo: Boliwia
- rok 2010: wartość 411;
- rok 2012: wartość 405;
- rok 2014: wartość 449;
- rok 2016: wartość 460;
- rok 2018: wartość 480;
- rok 2019: wartość 460;
- 8. zestaw danych:
- Państwo: Kanada
- rok 2010: wartość 649;
- rok 2012: wartość 641;
- rok 2014: wartość 353;
- rok 2016: wartość 310;
- rok 2018: wartość 287;
- rok 2019: wartość 300;
- 9. zestaw danych:
- Państwo: Kazachstan
- rok 2010: wartość 500;
- rok 2012: wartość 371;
- rok 2014: wartość 345;
- rok 2016: wartość 340;
- rok 2018: wartość 304;
- rok 2019: wartość 290;
-
2010 : Chiny
2012 : 3700
2014 : 4900
2016 : 4930
2018 : 4500
2019 : 4170
-
2010 : Peru
2012 : 1470
2014 : 1280
2016 : 1320
2018 : 1300
2019 : 1470
-
2010 : Australia
2012 : 1480
2014 : 1510
2016 : 1560
2018 : 850
2019 : 1110
-
2010 : Indie
2012 : 700
2014 : 758
2016 : 706
2018 : 650
2019 : 750
-
2010 : USA
2012 : 748
2014 : 738
2016 : 832
2018 : 780
2019 : 824
-
2010 : Meksyk
2012 : 518
2014 : 660
2016 : 710
2018 : 691
2019 : 690
-
2010 : Boliwia
2012 : 411
2014 : 405
2016 : 449
2018 : 460
2019 : 480
-
2010 : Kanada
2012 : 649
2014 : 641
2016 : 353
2018 : 310
2019 : 287
-
2010 : Kazachstan
2012 : 500
2014 : 371
2016 : 345
2018 : 340
2019 : 304
Jakie znasz metody technologiczne produkcji cynku? Zapoznaj się z grafiką interaktywną przedstawiającą procesy wytapiania cynku, a następnie wykonaj ćwiczenia poniżej.
Punkt pierwszy. Prażenie. Następuje utlenianie koncentratu siarczku cynku w wysokich temperaturach do zanieczyszczonego tlenku cynku, zwanego „cynkiem kalcynowanym” zgodnie ze schematami:
Około cynku w koncentratach utlenia się do tlenku cynku. Jednak w temperaturach prażenia około cynku reaguje z żelazowymi zanieczyszczeniami koncentratu siarczku cynku, tworząc ferryt cynku. Produktem ubocznym prażenia jest tlenek siarki(), który jest następnie przetwarzany na kwas siarkowy(). Proces prażenia różni się w zależności od rodzaju używanego pieca. Istnieją trzy rodzaje pieców: piec z wieloma paleniskami, piec zawiesinowy i piec do fluidyzacji.
Punkt drugi. Proces pirometalurgiczny. W procesie pirometalurgicznym, tlenek cynku () jest redukowany za pomocą węgla, kolejno ma miejsce destylacja metalicznego cynku (powstały z mieszanki) w atmosferze tlenku węgla(). Główną wadą każdego procesu pirometalurgicznego jest to, że cynk powstający w tym procesie ma tylko czystości. Standardowy skład powstającej mieszanki to ołowiu, kadmu, żelaza i cynku. Aby osiągnąć wyższą czystość, cynk musi zostać rafinowany.
Punkt trzeci. Spiekanie. Proces rozpoczyna się od operacji spiekania. Spiek, który jest mieszaniną –, kierowany jest wraz z koksem i wapniem do pieca szybowego, z wtłaczanym sprężonym powietrzem. Następuje tu redukcja związków i , aż do wydzielenia czystych metali. Węgiel w gazach spalinowych ulega reakcji z wybranymi zanieczyszczeniami, takimi jak ołów, kadm i halogenki. Nieczystości te są przenoszone do worków filtracyjnych. Otrzymany w ten sposób spiek ma skład cynku, żelaza, glinu, krzemu, wapnia i mniejsze ilości magnezu, ołowiu i innych metali.
Punkt czwarty. Retortowanie. Produkt jest kolejno transportowany z koksem do elektrycznego pieca retortowego. Para elektrod grafitowych z górnej i dolnej części pieca powoduje przepływ prądu przez mieszaninę. Mieszance gwarantuje opór elektryczny koks, w celu podgrzania mieszaniny do i wytworzenia tlenku węgla(). Takie warunki pozwalają na zajście poniższej reakcji chemicznej:
Punkt piąty. Odlewanie Pary cynku i tlenek węgla() przedostają się do próżniowego skraplacza, gdzie cynk jest odzyskiwany przez barbotowanie przez stopioną kąpiel cynkową. Więcej niż par cynku, które opuszczają retortę, skrapla się w postaci ciekłego cynku. Tlenek węgla() jest odzyskiwany za pomocą węgla, a tlenek węgla() wraca z powrotem do pieca retortowego.
Punkt szósty. Elektroliza Elektroliza, znana również jako proces hydrometalurgiczny lub proces elektrolityczny. Metoda ta jest obszernie stosowana w porównaniu do innych procesów pirometalurgicznych, z powodu możliwości otrzymania cynku o wysokiej czystości. Proces elektrolizy składa się z etapów: ługowania, oczyszczania, elektrolizy oraz topienia i odlewania.
Punkt siódmy. Ługowanie. Podstawowa formuła chemiczna ługowania, która napędza ten proces, to: . W praktyce można to otrzymać poprzez proces zwany podwójnym ługowaniem. Początkowo kalcyna jest ekstrahowana w środowisku obojętnym lub lekko kwaśnym (kwasu siarkowego()), w celu ługowania cynku z tlenku cynku. Pozostała jej część jest kolejno ponownie ługowana za pomocą stężonego kwasu siarkowego(), w celu wyodrębnienia pozostałości cynku z tlenku cynku i ferrytu cynkowego. Efektem czego jest otrzymanie substancji w formie stałej i ciekłej. Postać płynna zawiera cynk i jest często zwana produktem ługowania, natomiast ciało stałe posiada w swoim składzie pozostałości po ługowaniu, takie jak metale szlachetne (zwykle srebro) a także inne metale jak na przykład ołów, które są sprzedawane jako produkt uboczny procesu. W produkcie wymywania można znaleźć żelazo, które jest usuwane w etapie pośrednim, w postaci goetytu, jarozytu i hematytu. Ponadto występuje w tym produkcie jeszcze kadm, miedź, arsen, antymon, kobalt, german, nikiel i tal. Z tego powodu, cynk otrzymany tą metodą należy oczyścić.
Punkt ósmy. Oczyszczanie. W procesie oczyszczania wykorzystuje się pył cynkowy i parę do usuwania miedzi, kadmu, kobaltu i niklu. Wcześniejsze dodanie pyłu i pary mogłoby zakłócić proces elektrolizy. Stężenia zanieczyszczeń w wyniku tego etapu są ograniczone do mniejszej wartości niż miligrama na litr. Oczyszczanie ma miejsce w dużych zbiornikach, gdzie zakres temperatur waha się od do , a ciśnienie przyjmuje wartości od atmosferycznego do . Produkty uboczne są sprzedawane i poddawane dalszej rafinacji. Aby proces elektrolityczny był wydajny, roztwór siarczanu() cynku powinien być wolny od zanieczyszczeń, które mogą wpływać na zmianę napięcia rozkładu, która spowoduje, że ogniwo elektrolityczne wytwarza gazowy wodór, a nie metaliczny cynk.
Punkt dziewiąty. Kwas siarkowy() Cynk jest ekstrahowany za pomocą elektrolitycznego spieniania (typ elektrolizy) z oczyszczonego roztworu siarczanu() cynku. Przepuszcza się podczas procesu prąd elektryczny przez roztwór znajdujący się w ogniwach, co prowadzi do osadzania się cynku na katodach (blachy aluminiowe) i wydzielenia się tlenu na anodach. Podczas procesu formuje się kwas siarkowy(), który jest ponownie wykorzystywany w procesie ługowania. Co każde do godzin komórka jest wyłączana, a cynkowane katody są usuwane i płukane. Cynk jest oddzielany mechanicznie z aluminiowych płyt. Zakres temperatur pracy ogniwa elektrolitycznego waha się od do , stosowane jest ciśnienie atmosferyczne. Roztwór kwasu siarkowego() jest elektrolitem. Część elektrolitu krąży w sposób ciągły przez wieże chłodnicze, ma to na celu zarówno ochłodzenie, jak i skoncentrowanie elektrolitu poprzez odparowanie wody. Ochłodzony i skoncentrowany elektrolit jest zawracany do ogniw.
Punkt dziesiąty. Topienie i odlewanie. Katody cynkowe, wychodzące z elektrokonstrukcji, mogą być poddane dodatkowemu etapowi transformacji w odlewni, a zależy to od postaci produktów końcowych. Katody cynkowe topi się w piecach indukcyjnych, a następnie wylewa się je na produkty handlowe, tak zwane wlewki. Dodawanie innych metali i składników stopów, stosuje się w celu wytworzenia stopów zawierających cynk stosowany w odlewnictwie ciśnieniowym lub do aplikacji galwanizacyjnej. Za pomocą specjalnych, izolowanych pojemników można transportować stopiony cynk do zakładów przetwórczych.
Przyporządkuj etapy do odpowiedniego procesu technologicznego.
elektroliza, odlewanie, oczyszczanie, topienie i odlewanie, spiekanie, ługowanie, retortowanie, prażenie
| Proces elektrolityczny: | |
|---|---|
| Proces pirometalurgiczny: |
W którym roku Chiny wyprodukowały najwięcej cynku?
- 2019
- 2016
- 2012
- 2014
Który z procesów technologicznych wytwarzania cynku jest częściej stosowany? Uzasadnij swoją odpowiedź.