针铁矿除铁的工艺原理及特点是什么?
答：针铁矿法沉铁的总反应式为：
Fe₂(SO₄)₃+ZnS+1/20₂+3H₂O=ZnSO₄+Fe₂O₃·H₂O+2H₂SO₄+S (4-22)
针铁矿法流程中硫酸盐平衡问题未得到很好解决，目前主要靠控制焙烧条件、加入含有生成不溶硫酸盐的原料(如铅),抽出部分硫酸锌溶液生成化工产品以及用石灰中和电解液等办法维持硫酸平衡。针铁矿法渣量较黄钾铁矾法少锌回收率与黄钾铁矾法相近，但铜的回收率不如黄钾铁矾法高。
黄钾铁矾法虽然含铁低，但含锌量较高，要作为弃渣或者炼铁原料还存在许多问题，目前主要以堆存处置。为了减少对环境的污染，可将含水分40%的黄钾铁矾与生石灰混合，以便生成一种水溶金属含量非常低的物料，以便于堆存。
答：赤铁矿法沉铁于1972年在日本的饭岛炼锌厂投产。主要分为四个步骤：
(1)中性浸出渣两段热酸浸出。热酸浸出过程中，浸出渣中铁、锌基本溶解，残留的低铁富铅渣经浓密和过滤，滤液返回热酸浸出，滤渣送火法回收铅、银。
(2)高铁还原。为了在沉淀赤铁矿前净化溶液，并能在尽可能低的温度下沉淀铁，需要将离解的高铁先还原成亚铁。硫化锌精矿可用作还原剂，它的成本低，但需求量很大，反应温度在90℃左右。未反应的含元素硫的渣过滤后返回焙烧。
(3)溶液净化与中和。还原后液用焙砂在中和槽和浓密机中两段中和，使所有影响赤铁矿质量的元素大部分沉淀析出，特别是砷和锑。铜则部分共沉淀。中和渣在终浸作业中完全溶解。终浸用废酸进行，终酸浓度为20g/L。在浓密机中固液分离后，底流送去热酸浸出作业，溢流送去用海绵铁置换沉铜，将铜的浓度降至500mg/L以下，再返至前面的中和作业，置换的铜渣用废酸洗涤后出售。
(4)赤铁矿沉淀。中和净化的浸液(含Fe²+25～30g/L,Zn 120～130g/L)用蒸汽加热到180℃以上，其中的亚铁在氧压1.8MPa下氧化并水解成含铁60%左右的细粒赤铁矿，铁沉淀率达90%~95%。
净化过程中“铁翻高”的原因是什么?
答：(1)净化前液浑浊，出现桶内“铁翻高”。在净化桶内可能发生的反
应为：
Fe(OH)a+3H+=Fe³++3H₂O (4-23)
Zn+Fe₂(SO₄)₃=ZnSO₄+2FeSO₄ (4-24)
最终导致净化桶内铁越来越高的情况发生。
(2)净化前液铁高，加入高锰酸钾高温净化将铁处理合格后，由于过滤设备被污染。发生这种情况的原因是：残留在过滤设备内的渣子在管式过滤过程中，很可能发生上述反应。
因此，净化前液应确保前液质量，杜绝在净化过程中加入高锰酸钾，以免管式过滤机被污染或出现此类情况。
答：经浸出得到的中性硫酸锌溶液中，仍含有大量的杂质元素，其含量大都在危害程度以上，所以在进行电积工艺之前，必须经过净化处理。净化的目的是将溶液中对电解有害的杂质除至允许值以下，还要将这些杂质元素变为原料进行综合回收。
锌粉净化除铜、镉的原理是什么?
答：利用锌的标准电极电位比铜和镉的电极电位更负的特点，从浸出液中把
铜和镉置换出来。所以当含铜、镉液中加入锌粉时会发生如下反应：
Zn+Cd²+= Zn²++Cd (4-25)
Zn+Cu²+= Zn²++Cu (4-26)
加入的锌粉可置换出氢气。所以要控制在较高的pH值条件下进行(通常为3~5)。净液过程中的搅拌均采用机械搅拌，而不用空气搅拌，这是为了防止加入的锌粉被氧化。
影响净化除铜、镉的因素有哪些?
答：(1)锌粉的质量。锌粉置换铜、镉是多相反应，锌粉粒度尽量小些但过小易漂浮在溶液表面，不利于置换反应的进行。锌粉的用量可按置换反应进行理论计算，实际用量为理论量的1.5~2倍。
(2)搅拌强度。提高搅拌强度有利于铜、镉离子向锌粉表面扩散，加速置换反应的进行，还能将沉积在锌表面的金属铜、镉除去，使锌粉露出新鲜表面继续与溶液中的铜、镉离子发生置换反应。
(3)过程温度。温度升高，溶液中的杂质离子扩散速度加快，可加快置换反应的进行，但温度过高会导致镉复溶。
(4)添加剂。在分段除铜、镉流程中，以锌粉置换除镉时，通常需要加入少量的硫酸铜和胶作为活化剂，以降低镉的复溶;
(5)中性浸出液质量。中浸液中锌的含量、酸度、固体悬浮物和添加剂等都会影响置换反应的进行。
(6)压滤速度。为防止镉复溶，净化后液应及时压滤，压滤时间也应该尽量缩短。
锌粉置换除钴的方法有哪些，各有什么特点?
答：(1)砷盐净化法。砷盐净化法的原理是：硫酸铜液与锌粉反应，在锌粉表面沉积铜，形成Cu-Zn微电池，由于该微电池的电位差比Co-Zn微电池的电位差大，因而使钴易于在Cu-Zn微电池阴极上放电还原，形成Zn-Cu-Co合金。而这时的钴仍不稳定，易复溶。而加入砷盐后，As³+也在Cu-Zn-Co微电池上还原，形成稳定的As-Cu-Co(-Zn)合金，从而使Co²+降到电解合格的程度。
此方法能使Co²+有效除去，也能使Ni²*彻底被置换。但是易放出有毒的AsH₃气体，必须在密闭容器内进行，且需要较高的温度。
(2)锑盐净化法。第一步在50~60℃较低温度下，加锌除铜、镉，使铜和镉的含量小于0.1mg/L和0.25mg/L;第二步在90℃的高温下，以3g/L的锌量和0.3~0.5mg/L的锑量计算，加入锌粉和Sb₂O₃除钴，使钴含量小于0.3mg/L;第三步净化除残余杂质，得到含锌量很高的渣返回第一段。
此方法与砷盐净化法相比，不需要添加铜离子;先除去铜、镉，再除钴效果更好;净化过程中Sb₂O₃易分解，不产生有毒气体;锑盐的活性比较大，用量比较少。
黄药除钴原理是什么?
答：黄药是一种有机试剂，包括C₂H₅OCSSK、C₂H₅OCSSNa、C₄H9OCSSK、C₄H9OCSSNa等黄酸盐。黄药除钴是在除铜、镉后进行，除钴过程需要加入硫酸铜参与反应，形成黄酸钴沉淀，反应为：
CoSO₄+CuSO₄+4C₂H₅OCSSK =Cu(C2H₅OCSS)↓+CO(C2H5OCSS)3↓+3K₂SO₄ (4-27)
黄药除钴时，先用少量的高锰酸钾氧化由锌粉带入的少量铁使其沉淀，然后在空气搅拌槽内分批加入黄药水溶液和硫酸铁溶液，直至溶液含钴合格为止。
β-萘酚除钴的原理是什么?
答：此方法是以α-亚硝基-β-萘酚沉淀溶液中的钴。因药剂易与铜、镉、铁形成不溶物，故沉钴应该在除铜、镉之后，以减少药剂用量。净化时，先向槽内加入碱性β-萘酚，然后加入氢氧化钠和亚硝酸，或者加入预先制备的钠盐溶液，搅拌后用废电解液酸化，再继续搅拌，净化过程结束，过量的试剂用活性炭吸附除去。除钴反应为：
13C10H₆ONO⁻+4Co²++5H+=C10H6NH2OH+4Co(C10H⁶ONO)3↓+H₂O (4-28)
反应结束，产物为α-亚硝基-β-萘酚钴沉淀。
如何净化除氟、氯?
答：除氯最有效的方法是硫酸银法，其反应为：
Ag₂SO₄+2Cl⁻= S02-4+2AgCl↓ (4-29)
该法在除铜、镉之后进行。此方法效果好，并且易于掌握，但是银盐太贵，再生效率又太低。
除氯的另一种方法是利用二段净液除铜、镉时得到的铜渣或处理铜镉渣提取镉后的铜渣发生下列反应除氯：
Cu+2Cl-+Cu²+= Cu₂Cl₂ (4-30)
除氟可采用加石灰乳，使其形成难溶化合物氟化钙除去。然而，到目前为止并没有更好的除氟方法。
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