有色金屬冶金 教學(xué)課件 作者 王鴻雁 主編 重金屬冶金 高職一2 硫化鋅精礦的焙燒與燒結(jié).ppt

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1、鋅冶金學(xué)2.1概述硫化鋅精礦的焙燒是在高溫下借助空氣中的氧使精礦發(fā)生化學(xué)變化,改變其成分以適應(yīng)下一步冶金處理的要求。2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2硫化礦的焙燒是從鋅精礦中提煉金屬鋅的第一個冶金過程。在硫化鋅精礦的焙燒過程中,焙燒產(chǎn)物的組成主要取決于溫度和爐氣組分,通過控制溫度和爐氣組分可以控制焙燒產(chǎn)物的組成。參與焙燒反應(yīng)的主要元素是鋅、硫和氧,當(dāng)處理含鐵較高的精礦時,鐵也是參與反應(yīng)的主要元素。2硫化鋅精礦的焙燒與燒結(jié)2.2鋅精礦的配料l、配料的目的鋅精礦在焙燒之前,需要進(jìn)行嚴(yán)格的配料。配料

2、是使?fàn)t料的主要成分雜質(zhì)的含量均勻、穩(wěn)定,有利于沸騰焙燒及下一步濕法處理的進(jìn)行,提高中間產(chǎn)品的質(zhì)量。2、配料方法通常采用圓盤配料及堆式配料兩種方法。圓盤配料采用圓盤給料機(jī)。2.2鋅精礦的配料2.2鋅精礦的配料2.3鋅精礦的干燥2.3.1干燥的目的與方法1、干燥的目的硫酸化焙燒的爐料含水在8%左右最為適宜。當(dāng)進(jìn)廠鋅精礦水分超過8%以上時就要進(jìn)行干燥。(1)鋅精礦水分含量過高,易使精礦成球而失去疏散性,焙燒不完全,易于堵死前室。(2)在冬季含水較高的精礦,在運(yùn)輸過程中會發(fā)生凍結(jié),因此必須經(jīng)過干燥。(3

3、)鋅精礦含水太高,對于皮帶運(yùn)輸、破碎、篩分以及對沸騰爐均勻進(jìn)料造成困難。(4)鋅精礦太濕,焙燒所產(chǎn)出的爐氣中含水蒸汽高,當(dāng)爐氣溫度降低時,易與SO2及SO3氣體結(jié)合生成酸霧,腐蝕管道及設(shè)備。2、干燥方法(1)自然干燥法,只適用于生產(chǎn)量小的土法過程;(2)鐵板干燥法,只適用于土法煉鋅或生產(chǎn)量小的過程;(3)氣流干燥法,廣泛地應(yīng)用于黃鐵礦銅精礦和鋅精礦的干燥過程中,但需要較大的收塵設(shè)備;(4)回轉(zhuǎn)窯干燥法,適用于干燥大量的鋅精礦,所用的回轉(zhuǎn)窯又叫圓筒式干燥窯,2.3.1干燥的目的與方法2.3.2鋅精

4、礦的破碎與篩分干燥后鋅精礦的破碎通常在鼠籠破碎機(jī)中進(jìn)行,破碎后干鋅精礦的篩分可在往復(fù)式、彈簧懸掛式或共振動篩中進(jìn)行。采用最多的篩分設(shè)備是往復(fù)式振動篩和懸掛式振動篩。2.4硫化鋅精礦的焙燒從硫化鋅精礦中提取鋅,除高溫加壓直接浸出流程外,無論采用火法和濕法工藝,一般須預(yù)先經(jīng)過焙燒,使焙燒產(chǎn)物適合下一步冶煉要求,因此,焙燒是生產(chǎn)鋅的第一個冶金過程。2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2硫化鋅精礦焙燒過程是在高溫下借助于空氣中的氧進(jìn)行的氧化的過程。焙燒的目的與要求決定于下一步的生產(chǎn)流程,各具特點(diǎn)。2.4硫

5、化鋅精礦的焙燒鼓風(fēng)爐煉鋅:通過燒結(jié)機(jī)進(jìn)行燒結(jié)焙燒,既要脫硫、結(jié)塊,還要控制鉛的揮發(fā)。精礦中含銅較高時,要適當(dāng)殘留一部分硫,以便在熔煉中制造冰銅?;鸱掍\(蒸餾法):是在焙燒時實(shí)行死焙燒(氧化焙燒),盡可能地除去全部硫,以及盡可能完全使鉛、鎘、砷、銻揮發(fā)除去,得到主要由金屬氧化物組成的焙砂,使以后蒸餾時可以得到較高質(zhì)是的鋅錠。產(chǎn)出濃度足夠大的SO2煙氣以供生產(chǎn)硫酸。含鎘與鉛多的煙塵作為煉鎘原料。濕法煉鋅:1)盡可能完全地氧化金屬硫化物并在焙砂中得到氧化物及少量硫酸鹽(3~4%SSO4),實(shí)行部分硫

6、酸鹽化焙燒,焙砂中少量硫酸鹽以補(bǔ)償電解與浸出循環(huán)系統(tǒng)中硫酸的損失;2)使砷與銻氧化并以揮發(fā)物狀態(tài)從精礦中除去;3)在焙燒時盡可能少地得到鐵酸鋅;4)得到SO2濃度大的焙燒爐氣以制造硫酸;5)得到細(xì)小粒子狀的焙燒礦以利于浸出的進(jìn)行。2.4.1硫化鋅焙燒硫化鋅焙燒反應(yīng)可以分為以下幾大類:(1)硫化鋅氧化生成氧化鋅:2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2(2)硫酸鋅和SO3的生成與分解:2ZnS+2SO2+O2=2ZnSO42SO2+O2=2SO3(3)ZnO與Fe2O3形成鐵酸鋅:ZnO+Fe2O3=

7、ZnO·Fe2O3(1)ZnS直接獲得金屬鋅是比較困難的。(2)硫酸鋅的分解經(jīng)過一個中間產(chǎn)物—堿式硫酸鋅。當(dāng)在產(chǎn)物只保持少量硫酸鹽時,得到的是堿式硫酸鹽而不是正硫酸鹽。(3)硫化鋅不能在高溫下直接氧化生成金屬。(4)對于含Cu、Fe等的復(fù)雜的含鋅原料進(jìn)行硫酸化焙燒時,希望Cu、Zn等有價金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁},須控制適當(dāng)?shù)谋簾郎囟?953±30K),溫度降低50℃,鐵將被硫酸化隨后被大量浸出,溫度升高50℃,Cu、Zn的硫酸鹽發(fā)生分解。2.4.2硫化鋅焙燒的動力學(xué)鋅精礦的焙燒是一個復(fù)雜過程,存在著氣-

8、固反應(yīng),固-固反應(yīng)以及固-液反應(yīng);除有一般的化學(xué)環(huán)節(jié),還包括吸附、解吸、內(nèi)擴(kuò)散、外擴(kuò)散等物理環(huán)節(jié)和晶核的生成、新相的成長等化學(xué)晶形轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象。另外,焙燒時還會出現(xiàn)穩(wěn)定的中間化合物和多種硅酸鹽、鐵酸鹽、硫酸鹽等。1、硫化鋅精礦的著火溫度在某一溫度下,硫化物氧化所放出的熱足以使氧化過程自發(fā)地擴(kuò)展到全部物料并使反應(yīng)加速進(jìn)行,此溫度即為著火溫度。各種硫化物具有自己的著火溫度,著火溫度決定于硫化物的物理與化學(xué)性質(zhì)以及外界因素。(1)該個反應(yīng)是多相反應(yīng)焙燒。(2)反應(yīng)速度的快慢與硫化物的著火溫度有關(guān);在著火

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