硫化锌精矿中各个组分在焙烧时的行为

式（3）反应为可逆反应，在温度低于500℃时反应向右进行，温度高于6 00℃时反应向左进行，故在沸腾焙烧过程中焙烧温度均在850℃以上，实际上气相中的三氧化硫是很少的。反应式（4）表明，当气相中有SO3存在时，氧化锌才生成为硫酸锌，而硫酸锌在高温时又分解为氧化锌和三氧化硫，温度在800℃以上时分解十分剧烈。硫酸锌生成的条件及数量，取决于焙烧温度及气相成分，即温度低、SO3浓度高时，形成的硫酸锌就多，当温度高、SO3浓度低时，

硫酸锌发生分解，趋向于形成氧化锌。

由上述硫酸锌与氧化锌生成的条件可知，氧化焙烧与硫酸化焙烧在操作上的

基本区别是：

（1）硫酸化焙烧的温度（850℃～900℃）比氧化焙烧的温度（1050℃～l10

0℃）要低；

（2）硫酸化焙烧所产生的炉气中，SO3的浓度要比氧化焙烧时高，所以硫酸化焙烧时要求供给较大的过剩空气量，以强化焙烧过程；

（3）硫酸化焙烧要求炉气与炉料接触良好，并要求炉料在炉内停留时间较

长。

总之，硫化锌在850℃~900℃的温度下进行焙烧，大部分生成氧化锌（Zn O）和少量的硫酸锌（ZnSO4）、硅酸锌（ZnO·SiO2）、铁酸锌（ZnO·Fe2O3），

还有少量的硫化锌未被氧化。

2.3.5.2硫化铅

铅在锌精矿中主要以硫化铅（PbS）形态存在，硫化铅又叫方铅矿，它在焙

烧时按下列反应式进行反应。

PbS+2O2 ==PbSO4

3PbSO4+PbS ==4PbO+4SO2

PbO+SO3==PbSO4

硫化铅在焙烧过程的行为与硫化锌相似，所形成的硫酸铅在800℃以上时大

量分解为氧化铅。

硫化铅的熔点约为l 120℃，熔化后具有很好的流动性，进入炉子的砖缝中。硫化铅在600℃时开始挥发，800℃时大量挥发，当PbS挥发到炉子上部及炉气管道中时又被氧化成氧化铅。而氧化铅要在900℃时才大量挥发，所以硫酸化焙

烧脱铅率低。

氧化铅是一种很好的助熔剂，它能与许多金属氧化物形成低熔点共晶化合物，如硅酸铅（PbO·SiO2）、铁酸铅（PbO·Fe2O3）、铅酸钙（CaO·PbO6）、铅酸镁（MgPbO6），这些低熔点共晶化合物是极为有害的，它在800℃时就开始熔化，严重时引起炉料在沸腾炉中结块和在烟道中结块的现象，从而使操作恶化，焙烧脱硫不完全，因此要求配料时混合锌精矿含铅不超过2％。

总之，硫化铅在焙烧过程中多数生成氧化铅（PbO），只有极少量生成硫酸

铅及低熔点共晶化合物。

2.3.5.3 硫化铜

铜在锌精矿中主要以辉铜矿（Cu2S）、黄铜矿（CuFeS2）、铜蓝（CuS）等形态存在。硫化铜熔点很高（约1805℃～1900℃），在低温下（550℃）按下式

进行反应。

2Cu2S+5O2=2CuO+2CuSO4

4CuFeS2=2Cu2S+4FeS+S2

CuS+2O2=CuSO4

所形成的硫酸铜，当温度高于700℃时按下式发生分解。

5CuSO4+3CuS=4Cu2O+8SO2

4CuSO4 = 2CuO·CuSO4+2SO2+O2

2CuO·CuSO4=4CuO+2SO2十O2

硫化铜在焙烧温度下按下式进行氧化反应。

2Cu2S+3O2=Cu2O+SO2

Cu2S+2O2=2CuO+SO2

4CuS+5O2=Cu2O+2SO2

12CuFeS2+35O2=3Cu2O+2Fe3O4+12SO2

由此可见，铜的化合物在焙烧过程中的产物，主要是氧化铜（CuO）和氧化亚铜（Cu2O），还有少量的硫酸铜（CuSO4）、铁酸铜（CuO·Fe2O3）及硅酸铜

（CuO·SiO3）。

2.3.5.4硫化镉

镉在锌精矿中以硫化镉（CdS）形态存在，并往往与铅、镁共生。在焙烧时

硫化镉按下式进行氧化。

2CdS+3O2=2CdO+SO2

或CdS+2O2=CdSO4

硫化镉的挥发温度为980℃，高温焙烧时在炉子上部挥发，并在烟道中氧化成氧化镉（CdO），所以在1050℃～l100℃的温度下进行高温氧化焙烧时，95％以上的镉挥发并氧化成氧化镉进人烟气系统，通过收尘净化，镉富集在烟尘

中，这种烟尘可作为提镉的原料。

当温度较低时，即在850℃～900℃下进行硫酸化焙烧时，硫化镉氧化生成氧化镉（CdO）和硫酸镉（CdSO4），CdSO4是十分稳定的化合物，只有在高于1000℃时才分解为CdO和SO3，而CdO要在高于1 000℃以上时才能挥发。所以在硫酸化焙烧过程中，CdO及CdSO4几乎得不到挥发而留在焙砂中，它们在浸出时与ZnO一起进入硫酸溶液，通过溶液净化得到富集的铜镉渣，作为提镉

的原料。

2.3.5.5砷、锑硫化物

砷在锌精矿中以毒砂（FeAsS）或硫化砷（AS2S3）形态存在，锑以辉锑矿（Sb2S3）形态存在，砷、锑化合物在600℃时显著离解，在氧化气氛中极易氧化，

其反应式为：

2As2S3+9O2=2As2O3+6SO2

2Sb2S3+9O2=2Sb2O3+6SO2

2FeAsS+5O2=Fe2O3+As2O3+2SO2

砷、锑的三氧化物是极易挥发的化合物，但在温度高、过剩空气量充足的情

况下氧化成五氧化物，其反应式为：

As2O3+O2一As2O5

As2O3+2SO3=2As2O5+2SO2

2As2O3+2Fe2O3=2As2O5+2FeO

Sb2O3+O2 =Sb2O5

2Sb2O3+2SO2=2Sb2O5+2SO2

2Sb2O3+Fe2O3=2Sb2O5+4FeO

砷、锑的五氧化物是很难挥发的物质，在有氧化铅、氧化铁存在的情况下易

生成砷、锑酸盐。

3PbO+As2O5 = Pb3(AsO4)2

3FeO+ As2O5=Fe3(AsO4)2

3PbO+Sb2O5 = Pb3(SbO4)2

3FeO+ Sb2O5=Fe3(SbO4)2

形成砷、锑酸盐后，砷、锑在焙烧过程中就很难除去。湿法炼锌过程中当原料含As，Sb过高时，As，Sb进入电积液中使电积过程产生“烧板”。故在焙烧时要求控制较低的温度和较少的过剩空气量，尽可能使As、Sb以挥发性氧化物进入烟气。在烟气收尘中，这些砷、锑氧化物大部分被收集在烟尘中。

2.3.5.6硫化银

银在锌精矿中以辉银矿（Ag2S）形态存在。它在605℃时着火，按下列反应

氧化。

Ag2S+2O2=Ag2SO4

2Ag2S+3O2=2Ag2O十2SO2

在锌焙烧温度下，硫化银被氧化时与别的金属硫化物不一样，生成的氧化银（Ag2O）是一种极不稳定的化合物，易发生分解。

2Ag2O=4Ag+O2

硫化银在焙烧时，当有大量SO3存在的条件下生成硫酸银（Ag2SO4），其

反应式如下。

Ag2S+4SO3=Ag2SO4+4SO2

生成的硫酸银在650℃左右时是稳定的，但在锌焙烧温度（850～900℃）时

按下式进行分解。

Ag2SO4=2Ag+SO2+O2

总之，硫化银在焙烧过程中，大部分生成金属银和硫酸银，同时由于氧化不完全，焙砂中仍有少部分的硫化银存在。

2.3.5.7铟和锗

铟、锗在锌精矿中以硫化物或复合物形态存在。当焙烧温度在800～1 100℃时变为氧化物，因为它难于被稀硫酸溶解，所以大部分留在浸出渣中，在处理

浸出渣的过程中加以回收。

2.3.5.8硫化铁

铁在锌精矿中一般以黄铁矿（FeS2）、磁黄铁矿（Fe2S）或铁闪锌矿（n ZnS·m FeS）形态存在。铁的硫化物在焙烧温度800～l 100℃时进行氧化，其反

应为:

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2

硫化铁在焙烧时也能被SO2和SO3所氧化。

FeS+3SO3=FeO+4SO2

3FeO+SO3=Fe3O4+SO2