第四章硫化矿的火法冶金.pptx

logKp=log
pso3
ห้องสมุดไป่ตู้
1
pso2 p
2 o2
= 94558 89.41100 0.178 19.146 1100
所以
aMeO aMeSO 4
1，由此得：P , SO3
1
,
Kp
从而可见，各种硫酸盐的离解压
p, so3
只与温度相关。
温度一定，离解压即为定值。
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解决思路 受总压气的相影s响o3，的当生温成度-和离总解压反给应定除是温，度平外还衡
气相组成可以确定，从而可以计算出炉气中
实际分压 pso3 即 pso3 (炉气) ，用它可以判断
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解决思路
一、硫化物的氧化物焙烧 将硫化物保持在熔点以下加热，使其发生氧化
作用，氧化的结果，使矿物中的硫部分或全部除去， 这样的作业称为氧化焙烧。例如，闪锌矿的氧化焙 烧，其反应式为：
ZnS+2/3O2=ZnO+SO2 经焙烧使锌的硫化物变为氧化物，硫呈二氧 化硫烟气逸出。显然，氧化焙烧的反应通式可以写 成：
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解决思路
硫化物的氧化反应是高度放热过程，当硫化物 受热至着火温度时，其热效应能使过程在不需要外 加燃料的条件下自发地进行。
表4-2列出了这类反应在不同温度下的ΔGθ和 Kp值。从表中的数据可以看出，表中所有硫化物被 氧化成氧化物的反应，其吉布斯自由能变化都为负 值，而且其绝对值都相当大，可见，这些反应都能 进行到底。
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解决思路
1×1例01如32，5拟的定条于件下11，00硫k进酸行是焙否烧为稳作定业的，固炉相气？含若12炉%气so含2和1%4%o2o，2,总形压成为碱 式硫酸盐PbO ·PbSO4,此时Pso4需多大？ 反应 SO2+1/2O2=SO2 ΔGθ=-94558+89.4T,J
则在1100K时的平衡常数为：
MeS+3/2O2=MeO+SO2
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解决思路
硫化物的氧化反应是高度放热过程，当硫化物 受热至着火温度时，其热效应能使过程在不需要外 加燃料的条件下自发地进行。
表4-2列出了这类反应在不同温度下的ΔGθ和 Kp值。从表中的数据可以看出，表中所有硫化物被 氧化成氧化物的反应，其吉布斯自由能变化都为负 值，而且其绝对值都相当大，可见，这些反应都能 进行到底。
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解决思路
二）硫酸化焙烧 在硫化物的氧化焙烧过程中，若控制一定的
温度和气相组成，使其全部或部分变为硫酸 盐，则这样的作业称为硫酸化焙烧。前者叫 全硫酸化焙烧，后者叫部分硫酸化焙烧。
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解决思路
硫酸盐的形式决定于体系中如下反应 的平衡条件：
MeO+SO3=MeSO4
(1)
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解决思路
实际上只要有足够高的温度和足够量的氧气，这些金属硫化物在 细磨状态下都能够变为氧化物。但是在焙烧过程中由于可能发生 一些副反应，对所用焙烧温度和氧气的浓度都受限制，以致不能 使硫化物达到完全变为氧化物的目的。例如，含铁的锌精矿在大 约1173K以下不可能把其中的硫化锌全部变为氧化锌。因这个温 度可促使氧化锌与氧化铁形成不溶于稀硫酸的铁酸锌（副反应）， 这对于以湿法炼锌为目的的焙烧来说是不利的。如果锌精矿内含 有硫化铜或硫化铁，则硫化铜或硫化铁对硫化锌的氧化起到催化 作用，从而能够在973K～1073K的温度范围内达到硫化锌完全氧 化的目的。
硫酸盐离解-生成反应的趋势。
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解决思路
根据化学平衡可以得到下列各种关系：
反应（2）
SO2+1/2O2=SO3
ΔGθ=-94558.4+89.37T,Jmol-1
Kp=
pso3
1
pso2
p
2 o2
(4-3)
Pso2=2Po2
(4-4)
Pso3+Pso2+Po2=P总
（4-5）
联解式（4-3）、（4-4）、（4-5），便可求出P总
冶金=下原1理的0精1平品32课衡5程P气a(体1a成tm分)时。反应SO2+1/2O2=SO3在不同温度
解决思路
由式（4-3）可得：
Pso3=Pso3(炉气)=Kp·Pso2·P1/22
(4-6)
如已知炉气温度和炉气中Pso2和Po2则可由式 （4-6）求出Pso3(炉气)。
比 较 式 （ 4 - 2 ） 和 （ 4 - 6 ） ， 当 Pso2( 炉 气)≥P’so3(MeSO4)时，则生成硫酸盐，反之 硫酸盐离解。
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解决思路
实际焙烧过程表明，焙烧炉气中高含量的SO2和较 低的作业温度，可促使硫酸盐的生成。由于动力学的原因， 在低于600K时，硫酸化反应对实际冶炼过程是没有价值 的。而在1200K以上的高温时，则要求气相中保持很高浓 度的SO2才能生成硫酸盐，这种要求在工业上是比较难实 现的。因此在实际作业中硫酸化焙烧的适宜温度处于 600～1200K之间，具体控制多高的温度应视不同的硫酸 盐而定。此外，在焙烧过程中，要求炉气与焙烧物具有良 好的接触，特别在硫酸化焙烧过程中这中良好的接触更为 重要。工业实践证明，在沸腾炉中进行硫酸化焙烧能得到 良好结果。
SO2+1/2O2=SO2
(2)
显然，硫酸盐生成-离解反应的热力学
条和气的件气实，相际通中分过反压比应P较式so反（3(应炉2）气式))的,（便分1可）压作的P出s离o判3解（断压视。P为’s炉o3
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解决思路
反应式（1）的平衡常数K：P,
aM e so4
aMeo
p, so3
因为 MeO和 MeSO4 都是纯物质，
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解决思路
为了进行硫酸盐之间的比较，以确定 在某一温度下哪种硫酸盐最稳定，而绘制出 了MeSO4标准生成吉布斯自由能与温度的关 系图。
根据图4—3可以直观地得出能够生成 金属硫酸的温度及气相组成范为，还可以看 出几乎所有硫酸的生成趋势随温度升高而减 弱，离解趋势加大。
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任务十一、 硫化矿的焙烧
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上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
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任务目标
硫化物焙烧过程是为了在一定气氛（常常是 氧化气氛）中，使硫化物发生物理化学变化， 所产物料能满足后续冶炼过程的要求。一般 情况下是为了浸出或熔炼过程作准备。
根据焙烧过程发生物理化学变化的不同，可 分为氧化焙烧、硫酸化焙烧。