硫铁矿焙烧原理课件
硫化焙烧工艺
硫化焙烧工艺硫化焙烧工艺是一种常用于矿石的炼化过程，它能够将硫含量较高的矿石中的硫化物转化为氧化物，从而使得矿石中的金属元素更容易被提取和分离出来。
下面将介绍硫化焙烧工艺的基本原理以及其在矿石冶炼中的应用。
硫化焙烧工艺的基本原理是通过加热矿石，使其中的硫酸盐或硫酸水合物分解为二氧化硫和水，然后再通过氧化反应将二氧化硫转化为三氧化硫。
在这个过程中，矿石中的金属元素通常会与硫酸化合物或硫酸盐形成金属硫酸盐，这些硫酸盐在焙烧过程中会被分解和转化。
硫化焙烧过程一般分为两个阶段，即干燥和焙烧阶段。
在干燥阶段，将矿石加热至一定温度，以蒸发其中的水分。
随后，在焙烧阶段，将矿石继续加热，使其中的硫酸盐或硫酸水合物分解和转化为氧化物，同时将矿石中的金属元素尽可能完全地还原出来。
硫化焙烧工艺在矿石冶炼中有着广泛的应用。
首先，硫化焙烧能够有效地降低矿石中的硫含量。
在许多金属冶炼过程中，硫化物是一种常见的有害杂质，它容易与金属形成硫化物，降低金属的纯度和回收率。
通过将矿石进行硫化焙烧处理，可以将硫酸盐转化为氧化物，减少硫对金属冶炼的干扰。
其次，硫化焙烧也可用于矿石的预处理。
一些含金属的矿石在经过硫化焙烧处理后，金属元素可以更容易地被提取和分离出来。
硫化焙烧可以使矿石中的金属硫酸盐分解为金属氧化物，并改变矿石的物理性质和结构，从而提高金属的浸出率和回收率。
此外，硫化焙烧还可以利用硫化物的热分解反应生成二氧化硫。
二氧化硫是一种重要的化工原料，在工业生产中有广泛的应用。
通过硫化焙烧处理矿石，可以将硫酸盐或硫酸水合物转化为二氧化硫，从而提供工业上的需求。
总结起来，硫化焙烧工艺是一种常用于矿石冶炼的技术，它通过加热矿石将其中的硫酸盐或硫酸水合物分解和转化，从而降低矿石中的硫含量，提高金属的纯度和回收率。
硫化焙烧还可以用于矿石的预处理，改善金属的浸出性能。
此外，硫化焙烧还可以生成二氧化硫，为工业生产提供重要的化工原料。
焙烧ppt课件
分类：根据矿物焙烧发生化学反应的条件和工艺 参数，分为热分解、氧化焙烧、还原焙烧、氯化 焙烧、钠化焙烧、硫化焙烧等。 举例：黄铁矿FeS2的磁化焙烧
FeS2 O2 Fe7S8 SO 2
Fe7S8 O2 Fe3O4 SO 2
弱磁性的黄铁矿在氧化气氛中短时间焙烧，生成强磁 性的磁黄铁矿；延长焙烧时间，磁黄铁矿继续氧化变 成磁铁矿。
4.1.2焙烧之氧化焙烧
硫化物经焙烧转变为氧化物或硫酸盐的反应：
2MS 3O2 2MO 2SO 2 2SO 2 O 2 2SO 3 MO SO 3 MSO 4
可逆反应
1 若炉气中SO3分压小于MSO4的分解压， MSO4分解，MS 氧化为MO，即硫化矿物全部脱硫焙烧； —氧化焙烧 2 若炉气中SO3分压大于MSO4的分解压， MS便氧化为 MSO4，即硫化矿物部分脱硫焙烧。—硫酸化焙烧 硫酸化焙烧是在氧化焙烧生成金属氧化物的基础上，使金 属氧化物转变成可溶性硫酸盐，再用水浸出的分离过程。
氧化焙烧
还原焙烧
MS
MO
氧化
还原气氛 氧化或还原
空气/氧气 硫酸化焙烧
粉煤/焦炭 硫化焙烧/煤气 硫化剂 氯气/氯化 氯化离析 氢/氯化钠
氯化焙烧 MO/MS
钠化焙烧
MO
氧化或还原
钠盐
—
钒钨铬等
—
磁化焙烧 弱磁性矿物 中性、氧化或还原
焙烧设备：沸腾炉、多膛炉、回转窑、竖炉等。
硫化挥发法-中国云锡公司 锡中矿烟化炉 还原挥发法-高温烟化炉，锌、铅气态金属挥发
4.1.4焙烧之氯化焙烧
氯化焙烧是矿物原料与氯化剂在氧化或还原 气氛中加热并发生化学反应，生成可溶性或气 态金属氯化物的过程。
硫铁矿制酸工艺
错误！未找到索引项。
第一章概述 (1)第一节装置概况 (1)第二节硫酸及硫氧化物的性质 (2)第三节工艺流程及其控制特点 (13)第二章硫铁矿制酸主要工艺原理 (22)第一节沸腾焙烧工艺原理 (22)第二节炉气净化工艺原理 (30)第三节三氧化硫吸收工艺原理 (39)第四节二氧化硫转化的工艺原理 (46)第五节循环水工艺原理 (49)第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
硫铁矿制酸工艺
第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS 控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
硫酸的主要物理性质为：20℃时密度g/cm3 1.8305熔点℃10.37+0.05沸点℃100% 275+598.479%(最高) 326+5气化潜热(326.1℃时),KJ/mol 50.124熔解热(100%), KJ/mol 10.726比热容(25℃), J/(g k)98.5% 1.41299.22% 1.405100.39% 1.3941.1 外观特性浓硫酸是无色透明液体，能与水或乙醇混合，暴露在空气中迅速吸收空气中的水份。
掌握硫铁矿焙烧的基本原理
炉渣：Fe3O4、Fe2O3、不可燃物质和未完
全燃烧FeS等
2018/10/7 化工工艺-硫酸 9
1、炉气组成
设m=参加反应O2分子数/反应生成SO2分子数 n=空气或其它含氧气体中氧含量%
炉气中C(O2)、C(SO2)、C(SO3) 体积分数
计算以干矿石为基准 假设：无SO3生成、且生成100体积干炉气 所需空气量：100- C(SO2) + m C(SO2) 所加入空气中O2量： [100- C(SO2) + m C(SO2)] n/100 炉气中剩余O2量： [100- C(SO2) + m C(SO2)] n/100 - m C(SO2) = n + [n (m +1 ) /100 - m ] C(SO2)
100 C(SO 2 ) mC(SO2 ) V空 气 V炉 气 100 700 [ 7m 1]Nm 3 / 1000Kg矿石 2018/10/7 化工工艺-硫酸 C(SO 2 )
13
焙烧过程的热量衡算
矿石+空气 t1 ΔH1
ΔH
烧渣+炉气 t2 ΔH2
矿石+空气 t0
化工工艺学（Ⅰ） ——硫铁矿制硫酸
2014.4
第一节 概述
硫酸的性质
硫酸的物理性质： 无色，透明，油状。10.5 ℃凝固为晶体。密度 1831Kg/m3。 工业硫酸：SO3与水以任意比例混合的溶液。 结晶温度：6种结晶化合物-39.6~35.85 ℃ 沸点：279.6 ℃ （98.4%最高恒沸点330 ℃） 蒸汽压：浓硫酸平衡水蒸气压低，远低于同温 度下饱和水蒸气压，浓度90%广泛用作干燥剂。
FeS +O2 → SO2 + Fe2O3 / Fe3O4
硫铁矿制酸工艺解读
错误！未找到索引项。
第一章概述 (1)第一节装置概况 (1)第二节硫酸及硫氧化物的性质 (2)第三节工艺流程及其控制特点 (14)第二章硫铁矿制酸主要工艺原理 (23)第一节沸腾焙烧工艺原理 (23)第二节炉气净化工艺原理 (31)第三节三氧化硫吸收工艺原理 (40)第四节二氧化硫转化的工艺原理 (47)第五节循环水工艺原理 (50)第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS 控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
第四章硫化矿的火法冶金课件
3 4
任务实践二)硫酸化焙烧动力学硫化物的硫酸化焙烧，在其分解温度以下与 氧化反应受着同样因素的支配，但其反应机 理则不大相同，除了氧压外，颗粒表面上二 氧化硫的分压也起着重要的作用，对反应所 需的空气量则要求加以适当的控制。
MeO ·SO · (O)吸附
MeO · SO2吸附
MeO+SO2
或
MeS · (O · O)吸附
MeSO2
MeSO2+O2
MeSO2 · O2吸附
MeSO4 (一次硫酸盐)
冶金原理精品课程
任务实践经过氧分子的扩散和吸附，氧键的断裂，硫 酸盐晶核的产生以及新相在硫化物颗粒表面 的形成等步骤，焙烧反应便不再发生在固相 和气相之间，而是在两种固相即旧相和新相 之间进行，并发生如下反应：MeS+3MeSO4=4MeO+4SO2 一次硫酸盐在高温下也可以直接分离：MeSO =MeO+SO
ΔG θ=-94558+89.4T,J
=
冶金原理精品课程
解决思路Kp=0.66当Pso2=13159Pa和Po2=4053Pa时， SO3有效压力 为：Pso3=Kp ·Pso2 ·P1/2o2=0.66×13159× (4053 )2=1601Pa
冶金原理精品课程
解决思路此SO3 的有效压力，即为炉气中的实际分压Pso3(炉气)。 若Pso3(炉气)在所给定的条件下大于硫酸铅的离解压 P’so3,则硫酸铅便为热力学稳定固相，反之硫酸 铅便离解。为此，通过如下计算便可作出判断：反应 PbO ·PbSO4+SO3=2PbSO4ΔG θ=-309616-70.33TlogT+407.5TΔG θ 1100K=-96642J ·mol-1logK`p=logP’so3=2.57×10-5×101325=2.60Pa
硫铁矿焙烧的反应动力学原理
硫铁矿焙烧的反应动力学原理
硫铁矿焙烧是指将硫铁矿在高温下进行氧化反应，将其中的硫和部分铁氧化为二氧化硫和三氧化二铁，从而获得高纯度的铁。
该反应的动力学原理可以归结为两个关键步骤：氧化反应和扩散反应。
1. 氧化反应：在硫铁矿焙烧过程中，硫和铁与氧气反应生成硫酸气体和铁氧化物。
这一步骤的速率取决于反应物的浓度和温度。
高温下，反应速率增加，因为高温有利于反应物的扩散和碰撞，提高了反应速率。
2. 扩散反应：在焙烧过程中，二氧化硫和三氧化二铁要通过氧气的扩散逸出反应系统。
扩散速率与气体的浓度以及气体分子的运动速率有关。
高温可以提高气体分子的运动速率，从而促进反应物的扩散逸出，加快整个反应过程。
因此，硫铁矿焙烧的动力学原理可以通过控制温度和反应物浓度来改变反应速率。
反应温度的提高可以加快反应速率，而反应物浓度的增加也可以增加反应速率。
这些原理对于优化焙烧过程、提高铁的产率和纯度具有重要作用。
硫化矿的焙烧(-36)
MeO+SO3=MeSO4 对氧化焙烧而言，是不希望产生二次硫酸盐的，因 为它妨碍了上述的MeSO4和MeS之间的复分解反 应的进行，在这种情况下，只有通过硫酸盐的热离 解来实现氧化焙烧的目的。一般采用提高温度，加 大空气过剩系数和其它强化过程等措施使次硫酸盐 分解。
冶金原理精品课程
任务实践
二）硫酸化焙烧动力学 硫化物的硫酸化焙烧，在其分解温度以下与
任务十一、 硫化矿的焙烧
冶金原理精品课程
上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
冶金原理精品课程
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。
冶金原理精品课程
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。
《硫铁矿焙烧原理》课件
REPORTING
• 硫铁矿焙烧概述 • 硫铁矿的化学组成与性质 • 硫铁矿焙烧过程 • 硫铁矿焙烧的影响因素 • 硫铁矿焙烧的应用与实例 • 硫铁矿焙烧的未来发展与挑战
目录
PART 01
硫铁矿焙烧概述
REPORTING
硫铁矿焙烧的定义
硫铁矿焙烧定义
硫铁矿焙烧是一种将硫铁矿在高 温下进行焙烧，使其中的硫元素 转化为二氧化硫的过程。
实现硫铁矿资源的综合利用，将硫铁矿中 的有价元素进行回收利用，提高资源利用 率。
智能化控制
环保法规推动
利用先进的传感器、人工智能等技术，实 现硫铁矿焙烧过程的智能化控制，提高生 产效率和产品质量。
随着环保法规的日益严格，硫铁矿焙烧企 业需要加强环保治理，推动绿色生产，减 少对环境的负面影响。
硫铁矿焙烧面临的挑战与对策
技术创新与人才培养
加强技术创新和人才培养，推动硫铁矿焙烧技术的不断进步和发展。
THANKS
感谢观看
REPORTING
物料粒度的影响
物料粒度越小，比表面积越大， 反应接触面越大，反应速率越快
。
粒度过小可能导致气体产物排出 困难，影响焙烧效果。
适宜的粒度范围根据硫铁矿种类 和焙烧工艺确定，一般为0.53mm。
PART 05
硫铁矿焙烧的应用与实例
REPORTING
硫铁矿焙烧的应用
硫铁矿焙烧在冶金工业中的应用
硫铁矿焙烧是冶金工业中常用的工艺过程，主要用于从硫铁矿中提取硫和铁元素 。通过高温焙烧，硫铁矿中的硫和铁成分被分离出来，可用于生产硫酸和生铁等 产品。
不同地区和不同成因的硫铁矿 ，其化学组成和杂质含量也有 所不同。
硫铁矿的物理性质
《硫铁矿焙烧原理》课件
环保领域的应用前景
探讨焙烧技术在环境保护和资源循环利用方 面的潜在应用。
结论
硫铁矿焙烧原理的总结
总结硫铁矿焙烧的基本原理和Байду номын сангаас键要点。
焙烧技术的发展趋势
展望焙烧技术在未来的发展方向和应用前景。
操作条件和参数调节
讨论焙烧反应器的操作条件和关键参数的调节。
硫铁矿焙烧过程的控制
1
质量控制
阐明焙烧过程中如何控制产品的质量。
2
能量控制
探讨焙烧过程中如何优化能量利用和节约能源。
3
环境控制
讨论焙烧过程中如何减少污染和保护环境。
硫铁矿焙烧技术的应用展望
冶金领域的应用前景
展望焙烧技术在冶金领域的未来发展趋势和 应用前景。
焙烧的基本概念
1 定义和分类
2 焙烧反应的基本特征
解释焙烧的定义，并介绍不同类型的焙 烧过程。
描述焙烧过程中产生的化学变化和物理 变化。
硫铁矿的焙烧反应机理
化学反应
阐述焙烧过程中发生的化学反应机制。
热力学和动力学特征
探讨焙烧反应的能量变化和反应速率。
硫铁矿的焙烧反应器
分类和结构特征
介绍不同类型的焙烧反应器和其结构特点。
《硫铁矿焙烧原理》PPT 课件
本PPT课件介绍了硫铁矿焙烧原理，包括硫铁矿的概述、焙烧的基本概念、硫 铁矿的焙烧反应机理、焙烧反应器、焙烧过程的控制、以及硫铁矿焙烧技术 的应用展望。
硫铁矿的概述
性质和分类
介绍硫铁矿的物理和化学性质，以及不同种类的硫铁矿。
应用领域
探讨硫铁矿在冶金、化工和能源等领域的广泛应用。
硫铁矿焙烧方程式
硫铁矿焙烧方程式
一、硫铁矿焙烧方程式的基本情况
硫铁矿的主要成分是FeS₂，硫铁矿焙烧的方程式为4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃+ 8SO₂。
这就像是一场神奇的化学魔术，FeS₂
和O₂这两个小伙伴一见面，在一定的条件下就变成了Fe₂O₃和SO₂呢。
这个反应是工业上制取硫酸的重要步骤哦。
二、从化学原理看这个方程式
1. 化合价变化
在FeS₂中，铁元素是+2价，硫元素是 - 1价。
在反应过程中，铁元素被氧化成+3价，硫元素被氧化成+4价。
氧气中的氧元素从0价被还原成 - 2价。
这就像是一场元素之间的价值交换游戏，每个元素都在反应中找到了自己新的“身价”。
2. 反应条件
这个反应通常需要高温条件。
就像我们做饭的时候，有些菜需要高温爆炒才能做出来美味一样，硫铁矿和氧气的这个反应也需要高温这个“大火力”来推动。
三、这个方程式在工业生产中的意义
1. 硫酸生产的前端工序
在工业制取硫酸的过程中，首先就是硫铁矿的焙烧得到二氧化
硫。
如果没有这个反应，后面制取硫酸的流程就没办法进行啦。
就像盖房子，如果没有打好地基，上面的楼层就没法盖起来一样。
2. 对资源利用的影响
硫铁矿是一种重要的矿产资源，通过焙烧反应，我们可以把它转化为有价值的工业原料。
这不仅实现了资源的有效利用，还能创造出很多的经济价值呢。
第一章-硫化矿焙烧与烧结
用相同的氧化挥发焙烧处理HgS矿石生产金属汞更简单，焙
烧过程将HgS分解氧化为金属汞和SO2，汞蒸气随炉气逸出，在 冷凝系统内冷凝成液态金属汞。
Sn冶金的矿物原料主要是氧化矿(锡石，SnO2)，直接用碳还 原熔炼就可获得金属锡。但由于近年来资源日趋贫乏，品位高、
含杂质少的合格锡精矿越来越少，含锡品位较低而含硫、砷、锑
甚至达到1200℃，以保证锌硫酸盐的彻底分解。
2021/5/23
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1.2.2 PbS氧化的热力学
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图1-3 PbO-PbSO4系温度-组成图 (见教材P5)
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图1-4 1100K的Pb-S-O系化学势图(见教材P6)
1.2.2 PbS氧化的热力学
Pb-S-O系系化学势图表明，PbS进行焙烧时，可 以生成PbO、PbSO4和碱式硫酸铅，这在一定温度下 取决于焙烧炉中的气相成分。在一般焙烧条件下， 氧压波动范围为103~104Pa。当Po2＝10-3Pa时，若在 1100K下焙烧需要得到焙烧产物是PbO，则Pso2必须 小于1.53×10-1Pa，这在实践中是难于实现的。假如 焙烧气氛控制在103Pa＜Pso2＜104Pa，103Pa＜Po2＜ 104Pa，焙烧的最终产物是PbSO4 (或碱式硫酸铅)。
2021/5/23
6
PSO2 及PO2
(1)金属锌的稳定区被限制在特别 低的lgPso2~lgPo2的数值范围内。
(2)硫酸锌的稳定没比铅的硫酸盐 小得多。
(3)温度升高时，反应式(2)与反应 式(4)的lgKp值增大(见表1-1)，图 1-1中线2和线4相应向上移动，硫 酸锌稳定区缩小(见图1-2)。
金属Zn的生产，由于ZnS不能被廉价的、工业上最 广泛应用的碳质还原剂还原，也不容易被廉价的、在浸 出—电积湿法炼锌生产流程中可以再生的H2SO4水溶液 (废电解液)浸出，因此对硫化锌精矿进行焙烧就很必要。
接触法制硫酸--硫铁矿的焙烧
三氧化硫为什
收
么不用水和稀
硫酸，而用
98.3%的浓硫
酸？浓硫酸为
塔
什么必须从塔
顶喷下？
小结：接触法制硫酸
速率、平衡理论、
三原理 化学反应速率理论 热交换原理
逆流吸收原理
三阶段
SO2的制备 （造气）
SO2的催化氧化 SO3的吸收
三设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
三反应 S+O2=SO2
2．对于接触法制硫酸的生产操作与说明生 产操作的主要理由两者都正确的是 ( B D )
A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫 铁矿不能燃烧。
B．三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的 是增大其与吸收剂的接触面积。
C．二氧化硫氧化成三氧化硫时需使用催化 剂，这样可以提高二氧化硫的转化率。
D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的 是防止形成酸雾，以便使其吸收完全 。
从沸腾炉出 来的炉气的 成分有哪些? 是否直接通 入接触室？
矿 渣
思考:此处出来的 气体是什么成分? 说说接触室中热
交换器的作用?
思考：怎样选择适宜的条件
N2
接 触室
温度：400至500摄氏度 压强：常压 催化剂：五氧化二矾
思考：从接触室出来的 气体成分是什么？
从吸收塔中排出的气
体有那些成分？能否
二、硫酸厂“三废”的处理及“废热” 1处、“理三废”处理
(1)尾气吸收 ①用石灰乳SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
②用氨水SO2+2NH3 +H2O = （NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 = （ NH4）2SO4 + SO2↑+ H2O (2)污水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏 (3)废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 2、 “废热”利用：能量充分利用 (1)在接触室中设热交换器，预热SO2和O2 。 (2)在沸腾炉旁设置“废热锅炉”，产生蒸汽发电；
硫铁矿焙烧原理ppt课件
;
5
（5）焙烧速度
转换段 500-630℃ 分解段 485-560℃
扩散段 720-1155℃
7.1×102 7.6
8.3
9.1 10.0
436℃
487 556 636 727
11.1 837
12.5 977
14.3 1157
;
6
提高反应速率的途径：
a．提高反应温度。提高反应温度可加快扩散速率，但应低于炉渣的熔 点，否则，物料熔结合影响正常操作。所以控制操作温度在850～900℃ 间。
;
2
（3）脱砷焙烧（两个阶段）
热分解
4FeAsS==4FeS+As4
2FeS2==2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4
氧化
As4+3O2==2As2O3
1/2 S2+O2== SO2
As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2
3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2
在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3
2Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。
;
3
（4）产物：
❖ 炉气——硫与氧化合生成的SO2及其他气体（过量O2、空气带入的N2、 和水蒸气）的统称；
❖ 炉渣——即烧渣，铁与氧化合生成的氧化物及其他固态物； ❖ 杂质——硫铁矿中含铜、铅、锌、钴、镉、砷、硒等的硫化物，铜、
b．减小粒度。矿石粒度小，可增大烙烧剂与矿石的接触面，并减少内 扩散阻力。所以矿料焙烷前要适当破碎。
c．增加焙烧剂与矿物的相对运动，由于空气与矿粒间的相对运动愈剧 烈，气体的扩散阻力就愈小，因而，目前硫铁矿制酸普通采用沸腾焙烧。
第一篇硫酸第二章剖析讲解
❖ Vm＝100—C SO2+mC SO2 ＝100+(m-1) C SO2
❖ 其中空气中氧的体积为
n
❖
VO2
[100 100
(m
1)C SO2
]
（1-2-18）
❖ 因焙烧时消耗m C SO2体积的氧，则炉气中剩余氧的体积为
❖VO2
n [100 100
(m 1)CSO2 ] mC SO2
W矿'W矿空"
1000WH2O 100 WH2O
V空矿 • aH2O 1000
❖
（1-2-31）
❖ 式中
❖ 水量W，矿（kg炉。）——焙烧1t干矿石，带入炉气中的总含
（4）烧渣的产率
❖ 焙烧硫铁矿所得的烧渣量占硫铁矿量的百分率为烧渣产率。一般情况，烧 渣产率与矿石组成、焙烧炉的型式及操作条件有很大关系。理想情况下，烧 渣产率可按FeS2转变为Fe2O3计算，当焙烧不完全时，残硫以FeS计算。
❖ ❖
当炉气中含V有炉气S（O矿2）和' SC7OS0O30时2 C，S（C烧SO）3
（1-2-24）
❖ 生产1t100%硫酸所需SO2浓度为C SO2炉气（干）所需干空气体积为
❖
1000 22.4 100 22860
❖
V炉气（酸）'
❖ 式中
98 • CSO2 •
CSO2 •
（1-2-25）
❖ V炉气（酸）——炉气的体积（标准状况），m3；
❖ ❖Biblioteka 由矿石带入炉气的水分：W矿
'
1000WH2O 100 WH2O
❖ 式中
❖ W’矿——1t干矿石带入炉气中的水分，kg； ❖ WH2O——矿石中的含水量（质量分数），%； ❖ 由空气（或其他焙烧用气）带入炉气的水分：
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说明：正常情况下，反应热可维持系统在高温下的热平衡，无需另加 热源。 ❖ 反应特点：强放热、体积减小、气-固相（非均相）、不可逆反应；有副
反应，如 SO2→ SO3 ，钙镁盐的分解等。 ② 空气过剩量不足：炉内呈较强还原气氛，残硫较高。（磁性焙烧） ❖ 3FeS2 + 8O2= Fe3O4 + 6SO2+Q
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（3）脱砷焙烧（两个阶段）
热分解
4FeAsS==4FeS+As4
2FeS2==2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4
氧化
As4+3O2==2As2O3
ห้องสมุดไป่ตู้
1/2 S2+O2== SO2
As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2
3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2
锌、钴、镉的氧化物留在炉渣中，而PbO, As2O3, SeO2则一部分或全部 成为气态，随炉气进入制酸系统；若矿石中含有氟化物，则HF也会进 入炉气。
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（5）焙烧速度
硫铁矿的焙烧是非均相的反应过程，反应在两相的接触表面上 进行。从热力学角度看，反应可进行得很完全，因而对生产起决定 作用的是焙烧速度。
d．提高焙烧剂氧含量，提高氧气浓度有利于提高焙烧速率，但用富氧 空气焰烧硫铁矿并不经济，通常只用空气焙烧即可。
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在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3
2Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。
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（4）产物：
❖ 炉气——硫与氧化合生成的SO2及其他气体（过量O2、空气带入的N2、 和水蒸气）的统称；
❖ 炉渣——即烧渣，铁与氧化合生成的氧化物及其他固态物； ❖ 杂质——硫铁矿中含铜、铅、锌、钴、镉、砷、硒等的硫化物，铜、
氧通过气膜和氧化层的传质系数有关。
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（5）焙烧速度
转换段 500-630℃ 分解段 485-560℃
扩散段 720-1155℃
7.1×102
7.6
8.3
9.1
10.0
14.3
436℃
487
556
636
727
1157
11.1 837
12.5 977
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提高反应速率的途径：
随着温度的升高，化学反应速率的增长，远远超过扩散速率的
增长率。在实际生产中，由于反应温度较高，约900℃左右，故硫
铁矿的焙烧属扩散控制。
扩散分为：
1、氧向琉铁矿表面扩散
2、生成的二氧化硫由表面向气流中扩散提高焙烧剂(一般为空气)中
氧的浓度，可加快焙烧过程总的速率。整个硫铁矿焙侥过程中，氧
的扩散控制了总反应速率。氧的扩散速率还与气固相的接触面积，
第S2二+步2O分2 解= 出2S的O2单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫；
① 温度高于600℃时，剩下的硫化亚铁在氧分压为3.04kPa(0.03atm)以
上，即空气过剩量大时，生成红棕色烧渣：
4FeS+7O2 = 2 Fe2O3+ 4SO2 + Q
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② 氧含量在1%左右时，则生成棕黑色Fe3O4，称磁性烧渣： 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 +Q
硫铁矿焙烧
（1）焙烧反应
硫铁矿焙侥反应极为复杂，随着条件不同而得到不同的反应产物。 其过程分为二步：
第一步是硫铁矿中的有效成分FeS2受热分解成贴和单体硫；
FeS2 FeS1x 12xS2
这一步是吸热反应，温度越高，对FeS2分解反应越有利。高于400℃ 就开始分解，500 ℃时则较为显著，x值随温度改变而变化，900 ℃， x=0。
a．提高反应温度。提高反应温度可加快扩散速率，但应低于炉渣的熔 点，否则，物料熔结合影响正常操作。所以控制操作温度在850～900℃ 间。
b．减小粒度。矿石粒度小，可增大烙烧剂与矿石的接触面，并减少内 扩散阻力。所以矿料焙烷前要适当破碎。
c．增加焙烧剂与矿物的相对运动，由于空气与矿粒间的相对运动愈剧 烈，气体的扩散阻力就愈小，因而，目前硫铁矿制酸普通采用沸腾焙烧。