硫化锌精矿的焙烧_图文
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℃～l100℃）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 ==PbSO43PbSO4+PbS ==4PbO+4SO2PbO+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％。
锌精矿沸腾焙烧技术介绍
锌精矿沸腾焙烧技术介绍
1.1工艺概述
1.1.1内蒙古巴彦淖尔紫金有色金属有限公司109㎡焙烧炉为酸化沸腾焙烧炉，处理的原料为浮选锌精矿。
其原理为：硫化锌精矿在氧化气氛中进行自热反应，使其发生物理、化学变化，改变其成分以适应下一步冶金过程的要求。
1.1.2酸化焙烧的主要任务
1.1.
2.1通过酸化焙烧,使锌精矿中的ZnS绝大部分转变为可溶于稀硫酸的ZnO,又为补偿冶金过程中硫酸的机械、化学损失，要求焙烧矿中有适量的可溶于水的硫酸锌。
1.1.
2.2最大限度地脱除铅、镉、汞等杂质，并使之进入烟气系统中，与烟气有效地分离，回收有价金属。
1.1.
2.3为制酸系统提供一定浓度的二氧化硫烟气。
1.1.
2.4充分有效地回收焙烧过程中的余热并加以利用。
1.1.3焙烧目的
在焙烧时，尽可能将锌精矿中的硫化物氧化成氧化物并产生少量硫酸盐，同时尽可能减少铁酸锌、硅酸锌的生成，以满足浸出对焙烧矿成分和粒度的要求及补偿系统中一部分硫酸根离子的损失。
同时得到较高浓度的二氧化硫烟气以便于生产硫酸。
1.1.4基本原理
锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自下而上通过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而成悬浮状态，达到固体颗粒（锌精矿）与气体氧化剂（空气）的充分接触，以利于化学反应进行。
硫化锌精矿的沸腾焙烧工序讲解
6.1硫化锌精矿的沸腾焙烧工序（甲24m2沸腾炉操作规程）6.1.1备料部分：（1）备料的基本任务：①保证入沸腾炉的精矿主成份和杂质含量均匀、稳定，对不同的精矿进行合理搭配。
②确保入沸腾炉的精矿含水量为6－8％。
③保证入沸腾炉的精矿粒度小于10毫米，并不含机械夹杂，干燥后精矿要进行破碎和筛分。
（2）备料工艺流程：①工艺流程简述：入精矿库后的精矿利用桥式抓斗起重机抓入湿式圆盘给料机，通过皮带运输机运至回转干燥窑干燥，干燥后精矿通过锤式破碎机破碎，再利用斗式提升机提至振动筛过筛，筛上物返回破碎机破碎，筛下物入沸腾炉焙烧。
②工艺流程图（见图6.1－1）（3）设备名称、规格、性能（见表6.1－1）（4）主要技术操作条件及技术指标：①锌精矿质量标准：（应符合YS/T320－2007三级以上标准）②入沸腾炉锌精矿质量标准：③干燥窑进料量：＜10吨/小时。
④干燥窑温度窑头600－650℃，窑尾150－200℃。
干燥精矿煤气消耗105Nm3/吨精矿锌精矿排空废气（送沸腾炉）图6.1－1 24m2沸腾炉备料工艺流程图表6.1－1 备料部分设备名称规格（5）主要岗位操作法：①抓斗桥式起重机岗位：A 严格按抓斗桥式起重机使用、维护规程和安全规程操作。
B抓斗桥式起重机运行时，大车、小车、抓斗不能同时运行，最多只能两者同时运行。
C 交接班和班中应经常检查钢丝绳和制动器、滑轮、行程开关、各润滑点，发现异常情况及时处理。
D 及时将入库的精矿抓到指定的地点堆存备用。
E 按规定要求配料，以保证入炉精矿成份稳定均匀。
F 圆盘料仓最多只能贮放两抓斗精矿。
②圆盘给料岗位：A 根据干燥岗位要求调整圆盘转速和圆盘出料口闸门，保证给料稳定、正常。
B 保证圆盘出料口不堵塞不断料。
③1＃皮带岗位：A 严格按皮带运输机的使用、维护规程和安全规程操作。
B 保证1＃皮带下料口畅通，发现堵塞及时清理。
C 皮带运输过程中，经常巡回检查，发现皮带跑偏、撕裂、托轮不转、电磁铁不起作用等异常现象及时处理。
浅谈硫化锌精矿制粒沸腾焙烧工艺的生产实践
硫化锌精矿制粒沸腾焙烧工艺硫化锌精矿炼锌在现行的湿法和火法工艺过程中，都必须先进行焙烧脱硫，同时，为了提高成品锌的质量，还必须尽可能脱铅和锐镉。
然而现行的高温氧化沸腾焙烧粉状锌精矿工艺，由于烟尘率高达20%以上，不但铅、镉得不到很好的富集，而且烟尘残硫高，必须进行二次焙烧脱硫。
我公司在进行冶炼技改时，采用了硫化锌精矿制粒沸腾焙烧并回收烟气制酸工艺。
一、工艺概况1、物料特点用于焙烧的硫化锌精矿，是由我公司自行生产的，其主要特点是：①、化学成分（表1）②、物理性能烧结点：1170℃～1180℃粒度：-200目占80%以上二、工艺特点①、制料工段制粒沸腾焙烧工艺要在锌精矿焙烧前进行制粒，并保证其强度在整个焙烧过程中不粉化，因此要添加粘结剂，设计时采用烟尘和锌精矿与粘结剂及适当的水份混合制粒，并干燥到水份入炉不汽化爆裂，一般含水2%以下，粘结剂为ZnSO4溶液和膨润土。
ZnSO4可用返回烟尘（ZnO）混上硫酸溶液（浓度30～40%）形成，增加少量膨润土（～1.5%）成粒强度更大，因此配料、混合、干燥以及筛分是不可少的过程。
②、焙烧工段由于入炉粒矿粒径较大，使粒矿表面因燃烧反应生成的氧化铁薄膜层较厚，阻碍氧分子向矿粒中心扩散。
生成的二氧化硫也不能很快地离开，即减慢了传递速度，使在一定的停留时间内，硫化锌精矿中的硫来不及燃烧完全，因而排出的焙砂残硫较高，为解决这一矛盾，采取了增加粒矿在沸腾炉内停留时间的办法，即在沸腾炉内的加料端和排粒端之间增加一道隔墙，从而在相同温度条件下，降低了焙砂的残硫。
③、主要设备本工艺主要设备见表2：三、生产情况试生产情况表明，制粒沸腾焙烧工艺的设计、施工及选用的设备是较为成功的。
主要技术经济指标如表3所表。
表3、主要技术经济指标表4、焙砂质量情况（平均值）四、几点体会①、在制粒过程中同时加入ZnSO4和膨润土作粘结剂，使粒矿强度很大，在焙烧过程中粉化较少，烟尘率在9%～13%左右，焙砂产出率已较高，但排硫效果不好，当沸腾层温度在1100℃～1150℃时，焙砂含硫在 1.8%左右，后取消膨润土，只用ZnSO4作为粘结剂，粒矿强度有所减少，烟尘率达13%～18%左右，但排硫效果有所提高，在相同温度条件下，焙砂含硫在1.2%左右。
硫化锌精矿焙烧浸出与直接浸出结合提锌同时除铁的方法
速降低 ， 有 利于铁 的水解 和沉淀 ， 浸 锌同时完成 除铁 。
３ ８
硫 化锌 精矿
湖 南有 色金 属
第３ １卷
氧浸 渣
送 回收 铅
星
送焙 烧制 酸
照
渣
氧化锌 烟 尘
百
霹至素磊
图１ 低 酸浸 出结合 法工 艺流 程 图 硫 化 锌源自矿 底 流 上 清液
豢
图 ２ 热 酸浸 出结 合法 工艺 流程 图
主要 反应 方程 式如 下 ：
Ｆ ｅ ２ （ Ｓ Ｏ ４ ） ３ ＋（ ＋ ３ ） Ｈ２ ０ — ＋ Ｆ ｅ ２ Ｏ ３ Ｈ ２ ０＋ ３ Ｈ２ Ｓ Ｏ ４ ３ ． ２ 工艺过 程描 述
度８ ０～ ９ ０℃ ， 终酸 ５ ０～１ ０ ０ ｇ ／ Ｌ， 浸 出矿 浆经 浓 密 机
要： 介绍 了一种硫化锌精矿 焙烧 浸出与直接浸 出结合提锌 同时除铁 的方法 ， 利用硫化 锌精矿氧
压浸 出除铁 原理 ， 浸锌 同时除铁 ， 取消 了热 酸浸 出的除铁 过程 ， 简化 了设备 及工艺流程 ， 提 高 了锌 回
收率 ， 可 以达 到 节 能 、 环保 、 高效 。 关键词 ： 焙烧浸 出； 直接浸 出； 浸锌除铁 ； 高温高压 ； 低酸 ； 锌 回 收 率
浸渣 ， 高 浸渣 可 回收铅 ， 工 艺 流程 如 图 ２所 示 。该 法 热 酸浸 出过 程 中大 部 分 铁 都 进 入溶 液 ， 除 铁 过 程 产 出 的铁渣 需送 渣场 堆存 。
１ 低酸浸 出结 合法
一
３ 提锌 同时除铁 的方法
３ ． １ 工 艺原 理
部分 硫 化 锌 精 矿 经 焙 烧 制 酸 ， 焙 砂 送 中性 浸
硫化锌精矿的焙烧课件
未展望
分析硫化锌精矿焙烧设备与技术 的发展趋势，如设备大型化、智 能化、绿色化等，为未来的研究
和应用提供参考。
04
焙烧过程中的环境保护与 可持续发展
焙烧过程的环保问题
大气污染
焙烧过程中产生的废气可 能含有二氧化硫、氮氧化 物等有害气体，对大气环 境造成污染。
水体污染
焙烧废水中可能含有重金 属离子、有机物等污染物， 未经妥善处理直接排放将 影响水环境质量。
设备构造
详细介绍设备的构造，包 括进料系统、燃烧系统、 排气系统等。
设备工作原理
解释设备的工作原理，以 及如何在焙烧过程中实现 硫化锌精矿的转化。
焙烧设备的操作与维护
设备操作
阐述设备的启动、运行、停车 等操作步骤，以及操作过程中
需要注意的事项。
设备维护
介绍设备的日常维护内容，包括设 备清洁、润滑、紧固等，以及定期 维护项目，如更换磨损件、检修燃 烧系统等。
• 停留时间：物料在焙烧炉内的停留时间也是影响焙烧效果的关键因素之一。过短的停留时间可能导致反应不充 分，而过长的停留时间则可能导致氧化锌的进一步分解或过度氧化。因此，需要根据物料性质和反应条件，合 理控制物料在焙烧炉内的停留时间。
03
焙烧设备与技术
焙烧设备介绍
01
02
03
设备类型
常用的硫化锌精矿焙烧设 备包括回转窑、沸腾炉、 固定床炉等。
加强与国际先进企业和研究机构的合作与 交流，引进先进技术和管理经验，促进我 国硫化锌精矿焙烧工艺的持续发展。
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原理
焙烧过程中的氧化反应是一个放热反应，其反应速率受温度、气氛、物料粒度等因素的影响。在适宜 的温度和气氛条件下，硫化锌可以与氧气发生反应，生成氧化锌和二氧化硫。同时，二氧化硫可以通 过进一步的氧化反应，生成三氧化硫，再与水反应生成硫酸，实现硫资源的回收利用。
湿法冶锌硫化锌焙烧中性浸出净化除杂电解沉锌
2.1 硫化锌精矿的焙烧：2.1.2-硫化锌精矿焙烧动力学
对 0.92mm 的硫化锌粒子在 900℃的氧化速度比 800℃下快 5 倍。这是因为硫化锌蒸发后以气态发生氧化反应。因此，氧化 焙烧应在最大允许的温度下进行，但温度升高也受精矿的熔结 性限制，严重时会造成流化床结死而被迫停炉。适宜的温度由 焙烧制度、物料持性及冶炼设备等确定。
75.8431 64.3544 54.9731 47.1697 40.6271 -1.8799 -0.6267 0.4237
1/2(ZnO· 2ZnSO4)=3/2ZnO+SO2+1/2 -5.2601 -3.3944 O2 (4) ZnS+3/2O2=ZnO+SO2 Zn(气,液) + SO2 = ZnS + O2 2Zn(气,液) + O2 = 2ZnO (5) (6) (7)
气相边界层 ZnO
ZnS
2.1 硫化锌精矿的焙烧： 2.1.3-焙烧生产实践
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采
沸腾焙烧的应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿
用多膛炉焙烧或悬浮焙烧。 的焙烧，1952年才应用到炼锌工业中。我国于1957年末建 成第一座工业沸腾焙烧炉并投入生产，且在后来新建的炼 锌厂都采用了沸腾焙烧。 沸腾炉焙烧是在焙烧过程中使空气自下而上地吹过 固体炉料层，使固体颗粒相互分离，不停地翻动，有效地 进行硫化物氧化反应的强化焙烧过程。 沸腾炉所用设备简单，易于实现自动化控制。
硫酸化焙烧时，进行下列反应（硫酸盐的生成与分解问题的讨 论）： ZnSO4 = ZnO + SO3 K1 = PSO3 ZnO· 2ZnSO4 = 3ZnO + 2SO3 K2 = PSO3 2SO2 + O2 = 2SO3 (PO2=1/2PSO2; K3 = PSO32/4PO23) PO2= (PSO3/2K3)2/3=1/2PSO2 2/ 3 p p p p p 3 ( p / 2 K ) 体系的总压pT: T SO3 SO2 O2 SO3 SO3 3 在实际焙烧过程中，pT在10~20kPa范围内，此时 pSO3 与温度 关系如图3-5所示。
重金属冶金学-锌冶金-课件ppt.ppt
图3-8 锌焙砂浸出一般流程图
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采用 多膛炉焙烧或悬浮焙烧。沸腾炉焙烧是在焙烧过程中使空 气自下而上地吹过固体炉料层，使固体颗粒相互分离，不 停地翻动，有效地进行硫化物氧化反应的强化焙烧过程。 沸腾炉所用设备简单，易于实现自动化控制。沸腾焙烧的 应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿的焙烧，1952年才 应用到炼锌工业中。我国于1957年末建成第一座工业沸腾 焙烧炉并投入生产，且在后来新建的炼锌厂都采用了沸腾 焙烧。
1673K时显著升华。ZnO可被C、CO和H2还原，其中被 CO还原的反应在1073K下十分激烈：
ZnO + CO = Zn(g) + CO2 在823K以上，与Fe2O3形成铁酸锌。 3. ZnSO4
无天然矿物。易溶于水，比重为3.474，受热分解， 在1123K左右温度下分解压达到10132.5Pa，
3.1.4 炼锌原料
锌矿物的种类： 较常见的有：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnSmFeS)； 菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4·H2O) 等。 自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少 见，多与铜铅共生。其中最常见的有铅锌矿，其次为锌铜 矿和铜铅锌矿。
图3-6 锌精矿流态化酸化焙烧流程图
图3-7 高温氧化流态化焙烧工艺流程图
3.3 湿法炼锌
湿法炼锌包括焙烧、浸出、净液、电解和熔铸5个工序。
2硫化锌精矿的焙烧
求要与的目的烧焙矿精锌对锌炼法湿 2.1.2
。烧焙结烧行进须�料炉的锌 炼炉风鼓。块成结子粒体固使而逝消快很又但�象现融熔分部现出料物�时烧焙 结烧在。的行进下度温的高为度温烧焙种几述上较在是烧焙结烧。热供烧燃料燃 质炭的中料结烧到加靠依热之需所结烧 �时征特的程过原还有具还烧焙结烧料物 化氧当。热的出放所化氧物化硫靠依要主热之需所�料燃么什要需不�程过化氧 是仍时烧焙结烧矿精化硫当。物化氧理处以可也�物化硫理处以可烧焙结烧 。块结料物状粉为二�硫脱化氧是 一�个两有目的烧焙结烧。烧焙结烧作称烧焙的块结�后烧焙经料物状粉凡�烧 焙粉为称统�状粉是仍料物时了完烧焙在�言而料物状粉对�烧焙种几述上 烧焙结烧 6.1.1.2 。化氯气氯用也时有�的 成完等物合混的钾化氯与钙化氯或盐食加中料物烧焙向靠依是用作化氯
。料物种两物化氧与物化硫理处以可烧焙化氯此因。烧 焙发挥化氯称又烧焙化氯种这 �离分分成他其与而物化氯的发挥易为变物合化属 金些某将若 。 物化氯水于溶可为变物合化属金的水于溶不使于用应烧焙化氯 烧焙化氯 5.1.1.2 。烧焙化酸硫分部是就烧焙的锌炼法湿。烧焙化 酸称也时有�烧焙化酸硫分部做叫�物化氧成化氧则余其�盐酸硫的性溶水为变 转物化硫的中石矿将地分部是则种一另�烧焙化酸称简�烧焙化酸硫全称�盐酸 硫的性溶水为变转部全物化硫的中石矿把是种一�种两为分可也烧焙化酸硫 。盐酸硫的性溶水 成变属金的取提待把中氛气化氧在是的目。 金冶法湿属金色有于用应烧焙化酸硫 烧焙化酸硫 4.1.1.2 。烧焙化氧分部作称�烧焙的矿化硫镍、铜如�硫去烧地分部是只烧 焙种一另�”烧死“是就烧焙的用采所锌炼馏蒸法火�”烧死“作称�成组物化 氧由仅矿烧焙得所�去烧部全硫的中石矿化硫把是种一�种两为分烧焙化氧 。物化氧成变部大 或部全物化硫使 � 去除部大或部全硫的中矿化硫使中氛气化氧在是烧焙化氧 烧焙化氧 3.1.1.2 。中袋布于集收 OnZ 成化氧 等 2OC、2O 中气炉被又后然�气蒸锌为原还被 OnZ�时烧焙�℃0021�008�热 加下氛气原还在�合混碳与料物锌含当。�等渣馏蒸、渣出浸如�料废锌含或矿 化氧的锌理处于用应烧焙原还中金冶锌在。 属金或物化氧价低成原还物化氧的态 状合结或的态状山自中石矿使中氛气原还在�石矿化氧理处于用应烧焙原还 烧焙原还 2.1.1.2 。分水的中其去除及以物化氧为解分盐酸硫或盐酸碳使下 件条温高在是的目其�程过备预种一的矿化氧等盐酸硫、盐酸碳理处是要主烧煅 烧煅 1.1.1.2 。法方烧焙的当适中其用选�同不的法方理 处金冶步一下和分成的矿精或石矿视。类几等烧焙结烧和烧焙化氯、烧焙化酸硫 、烧焙化氧、烧焙原还、烧煅�为分烧焙把般一�同不质本的程过烧焙据依 。相液现出不而程过学化的行进间之相气与相固 是般一烧焙说者或�化熔不般一矿精但�求要的程过金冶步一下应适以分成其变 改�化变学化理物生发其使�矿精锌热加中氛气的定一在是就质实的烧焙。烧焙 行进矿精锌化硫将先须必都�法湿或法火用采论无�锌炼提中矿精锌化硫从
锌精矿焙烧
设计任务书电锌厂焙烧车间工艺设计及计算一. 原始数据锌精矿的粒级及物理性质注：堆积密度水分二. 技术条件选择1. 沸腾层高度2. 空气过剩系数3. 沸腾层温度4. 炉顶温度5. 炉顶负压6. 直线速度7. 出炉烟气量三. 技术经济指标1. 焙烧矿产出率(包括烟尘和焙砂)2. 烟尘含锌量3. 焙砂含锌量4. 焙烧料含锌量5. 脱硫率6. 焙烧锌直收率7. 出炉烟气含尘量8. 出炉烟气SO量9. 烟尘含S S量10. 焙砂含S S量11. 烟尘含Sso42-量12.焙砂含Sso42-S四. 冶金计算(1)选取计算的有关主要指标(各种成分进入烟气的比例)(2)锌精矿的物相组成计算(3)烟气产出率及其化学成分和五项组成计算（4）焙砂产出率及其化学成分和五项组成计算（5）焙烧需要的空气量及产出烟尘量与组成计算（6）沸腾炉焙烧物料平衡计算（7）热平衡计算五．参考书目1. 铜铅锌设计参考资料铜铅锌冶炼设计参考资料编写组19782. 有色冶金工厂设计基础陈枫19893. 重金属冶金学赵天从编1987 第二版4. 锌冶金学冶金工业出版社5. 冶金原理冶金工业出版社6. 锌冶金彭荣秋中南大学出版社7. 湿法炼锌学梅光贵等中南大学出版社绪论锌精矿来源较广，成分复杂，为了使焙烧有一个相对稳定的工艺条件，必须对锌精矿进行配料以使精矿成分控制在焙烧操作允许的范围内，这关系到整个锌冶金过程中的稳定性。
本次设计的主要内容是锌精矿的沸腾焙烧，沸腾焙烧是现代焙烧昨业的新技术，也是强化焙烧的一种新方法。
其实质是：使空气自下而上地吹过固体料层，吹风速度达到使固体粒子相互分离，并做不停地复杂运动，运动的粒子处于悬浮状态，其外状如同水的沸腾翻动不已。
由于粒子可以较长时间处于悬浮状态，就构成了氧化各个矿粒最有利的条件，故使焙烧大大强化。
沸腾焙烧的基本原理是利用流态化技术，使参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触，实现它们之间最快的传质，传热和动量传递速度，获得最大设备的生产能力。
铅锌硫化精矿的焙烧与烧结
3铅锌硫化精矿的焙烧与烧结现在世界上的铅锌冶炼厂所处理的矿物原料，90%以上是铅锌硫化精矿，其化学成分参见表1.23与1.24，处理这些精矿的目的是提取铅、锌、硫与其它有价元素。
由于这种硫化精矿中的铅与锌主要是以硫化物的形态存在，即为方铅矿(PbS)与闪锌矿(ZnS)，因此要把PbS与ZnS还原得到金属，在目前的生产技术条件下很难找到一种能满足技术与经济要求的还原剂；当采用湿法炼锌时，也很难找到一种在常规浸出条件下能很好溶解ZnS并进一步顺利地从溶液中提取金属锌的溶剂。
因此，世界上大多数铅锌冶炼厂所采用的冶炼方法，是将这种硫化精矿首先进行焙烧或烧结焙烧，以转变精矿中PbS与ZnS以便下一步处理，这就是焙烧或烧结焙烧的主要目的。
在金属硫化物的氧化过程中，精矿中的硫会氧化为SO2，随烟气带走并与氧化后的金属氧化物分离。
这种含SO2的烟气可以送去生产硫酸，所以铅锌冶炼厂也是生产硫酸的化工厂。
铅锌硫化精矿在氧化焙烧过程中得到的铅锌氧化物，目前在火法冶金中都是选用炭质还原剂在高温下使PbS与ZnS还原为金属。
实现这一过程可以在各种冶金炉中进行，并且大多数铅锌冶炼厂都是采用鼓风炉进行还原熔炼。
而鼓风炉还原熔炼过程中只能处理块状物料，因此细小的硫化精矿在焙烧时应利用硫化物氧化放出的热量来升高温度，使粉状的氧化物料在高温下熔结成块；这就是在硫化物氧化过程中同时进行的烧结过程，即所谓的烧结焙烧。
因此，烧结是一个冶金过程，达到了硫化物氧化与粉状物料熔结成块两个目的。
铅锌冶炼厂为了实现硫化精矿的焙烧或烧结焙烧的目的，可以在不同的技术条件(如温度、气氛等)下与各种冶金设备(如流态化焙烧炉、烧结机等)中进行；在同等条件下及同样的设备中进行时，还可以采取不同的技术措施(如富氧鼓风、吸风与鼓风烧结等)来强化生产过程，提高产品质量，改善劳动条件与环境保护，从而获得更好的经济效益与社会效益。
3.1铅锌硫化精矿焙烧与烧结理论基础硫化铅精矿中的主要金属硫化物是方铅矿PbS，另外ZnS、FeS2、FeAsS、Sb2S3、CdS、CuFeS2、Bi2S3等。
硫化锌焙烧
1焙烧方法分类从硫化锌精矿中提炼锌，无论采用火法或湿法，都必须先将硫化锌精矿进行焙烧。
焙烧的实质就是在一定的气氛中加热锌精矿，使其发生物理化学变化，改变其成分以适应下一步冶金过程的要求，但精矿一般不熔化，或者说焙烧一般是固相与气相之间进行的化学过程而不出现液相。
依据焙烧过程的本质不同，一般把焙烧分为：煅烧、还原焙烧、氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧和烧结焙烧等几类。
视矿石或精矿的成分和下一步冶金处理方法的不同，选用其中适当的焙烧方法。
1.1 煅烧煅烧主要是处理碳酸盐、硫酸盐等氧化矿的一种预备过程，其目的是在高温条件下使碳酸盐或硫酸盐分解为氧化物以及除去其中的水分。
1.2 还原焙烧还原焙烧应用于处理氧化矿石，在还原气氛中使矿石中自山状态的或结合状态的氧化物还原成低价氧化物或金属。
在锌冶金中还原焙烧应用于处理锌的氧化矿或含锌废料（如浸出渣、蒸馏渣等）。
当含锌物料与碳混合，在还原气氛下加热（800-1200℃）焙烧时，ZnO被还原为锌蒸气，然后又被炉气中O₂、CO₂等氧化成ZnO收集于布袋中。
1.3 氧化焙烧氧化焙烧在氧化气氛中使硫化矿中的硫全部或大部除去，使硫化物全部或大部变成氧化物。
氧化焙烧分为两种，一种是把硫化矿石中的硫全部烧去，所得焙烧矿仅由氧化物组成，称作“死烧”，火法蒸馏炼锌所采用的焙烧就是“死烧”；另一种焙烧只是部分地烧去硫，如铜、镍硫化矿的焙烧，称作部分氧化焙烧。
1.4 硫酸化焙烧硫酸化焙烧应用于有色金属湿法冶金。
目的是在氧化气氛中把待提取的金属变成水溶性的硫酸盐。
硫酸化焙烧也可分为两种：一种是把矿石中的硫化物全部变成为水溶性的硫酸盐，称全硫酸化焙烧，简称酸化焙烧，另一种则是部分地将矿石中的硫化物转变为水溶性的硫酸盐，其余则氧化成氧化物，叫做部分硫酸化焙烧，有时也称酸化焙烧。
湿法炼锌的焙烧就是部分硫酸化焙烧。
1.5 氯化焙烧氯化焙烧应用于使不溶于水的金属化合物变成可溶于水氯化物。
若将某些金属化合物变为易挥发的氯化物而与其他成分分离，这种氯化焙烧又称氯化挥发焙烧。
锌精矿沸腾焙烧工艺
四 锌精矿焙烧操作控制及影响因素
2）．沸腾层温度
流化层的温度主要是通过调整加料量、鼓风量以及二者之间的比 例来控制的。在正常操作下流态化层的温度都是比较稳定的，有时 由于精矿含硫品位、加料量和鼓风量的波动会使温度发生变化。随 着温度的升高，氧化过程的总速度加快。但是温度太高，会发生烧 结现象不利于焙烧。沸腾炉正常运行工况下，沸腾层温度控制在 850 ℃ ～950℃。在正常操作中，沸腾层温度分布均匀，各点温差 不超过10℃，而且温度变化趋势也很一致，当温差变化大或温度趋 势发生背离时，应考虑到炉内出现局部不沸腾等故障。
3.5℃/h
四 锌精矿焙烧操作控制及影响因素
3）新建焙烧炉的开炉 ②新建焙烧炉的开炉前空试和阻力测定 新建或炉体大修后的焙烧炉先进行空试和阻力测定。空试是测试风帽的阻力。 在一定的鼓风流量下，用流量计测量风帽的流量，各个测试区域内的平均伴之差 不大于10%，说明阻力分布正常，否则要找出原因并做出调整。阻力测定是测量 炉床的流量一压力降特性曲线。炉床的压力降就是阻力。以不同的鼓风量向炉内 鼓风，由于这时炉床是唯一的阻力层，因此风箱压力就是炉床的压力降，通过连 接不同鼓风量可以做出炉床的流量————压力降特性曲线，这个曲线作为今后 工艺操作的参考。
1．开炉
正常开炉是指焙烧炉从常温开始升温到达正常条件的全操作过程，开炉所用 时间48～72h，临时停炉后的开炉是指从当前状态开始达到正常工艺操作条件的 全操作过程。 1）临时停炉后的开炉 临时停炉后，焙烧炉保持着较高的炉温。首先以20000 ～ 45000Nm3/h的鼓风 量来回鼓风2 ～ 3次，确认炉况良好后，保持20000 ～ 25000Nm3/h的鼓风量。可 以以较快的速度升温，炉温到850 ℃时开始投料，同时增大鼓风量到35000 ～ 45000Nm3/h，以20 ～27t/h的投料量，当炉温稳定在900 ℃以上后，开炉成功。
硫化锌精矿焙烧的主要反应0001
锌湿法冶金流程实训指导书编者：胡小龙目录1.锌精矿的焙烧 (1)1.1 湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求 (1)1.2 硫化锌精矿焙烧的主要反应 (1)1.3 锌精矿焙烧 (8)2 浸出 (9)2.1 浸出的目的 (9)2.2 中性浸出 (9)2.3 酸性浸出 (11)2.4 沉矾 (12)3 净化 (14)3.1 净化目的 (14)3.2 一段净化 (14)3.3 二段净化 (15)3.4 三段净化 (15)3.5 工序产品的质量要求 (16)4 综合回收 (17)4.1 工艺原理 (17)4.2 原料、产品要求 (17)4.3 铜镉渣浸出 (18)4.4 铜渣酸洗及上清压滤 (18)4.5 铜镉渣浆化及过滤 (18)4.6 钴渣酸洗及压滤 (19)4.7 贫镉液沉钴 (19)4.8 B奈酚除钻 (19)1.锌精矿的焙烧1・1湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求根据湿法炼锌的工艺原理，湿法炼锌焙烧硫化锌精矿的目的主要是使锌精矿中的ZnS绝大部分转变为ZnO,少量则为ZnSO4，同时尽可能完全地除去砷、锑等杂质。
具体说来其要求有五点：(1)在湿法炼锌中，出于硫化锌在一般条件下不能直接用稀硫酸进行浸出，所以焙烧时，要尽可能完全地使ZnS转型，使其绝大部分氧化成为可溶于稀硫酸的ZnO。
不过为了补偿冶金过程中H2SO4的机械损失和化学损失，仍要求焙烧矿中有适量的可溶于水的ZnSO4。
生产实践证明，一般浸出流程，只要使焙烧矿中含有2.5〜4%的ZnSO4形态的硫就可以补偿冶金过程中H2SO4的损失，并不希望过多，否则会导致冶金过程中硫酸根的过剩，影响正常生产的进行和增加原材料的消耗。
(2)使砷，锑氧化成挥发性的氧化物除去，同时除去部分铅，以减轻浸出、净化工序工作量。
(3)使炉气中的SO2浓度尽可能地高，以利制造硫酸。
(4)焙烧得到细小粒子状的焙烧矿，以利下一步浸出，即不希望有烧结现象发生。
(5)在焙烧时应尽可能地少产生铁酸锌和硅酸锌。
锌精矿沸腾焙烧工艺
二 焙烧的目的和要求
1．锌精矿焙烧的目的
将精矿中的ZnS尽量氧化成ZnO，同时让铅、镉、砷等杂质氧化变成易挥发
的化合物从精矿中分离。 使精矿中硫氧化成SO2，产出足够浓度的SO2烟气供制酸。 2．锌精矿焙烧的要求 尽时能完全地氧化金属硫化物，并在焙烧矿中得到氧化物及少量硫酸盐； 使砷和锑氧化，并以挥发物状态从精矿中除去； 在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液；
元素 控制范围%
Zn ＞47
S ＞27
Pb ＜2.0
SiO2 ＜4.2
Fe ＜13.0
Cu ＜1.5
四 锌精矿焙烧操作控制及影响因素
2 正常操作条件的控制与调整
1）．物料的物理化学性质。 物料颗粒愈小，比表面积愈大，就愈有利于焙烧，但颗粒也不宜太细，如颗 粒过细，在生产中会形成过多的烟尘量，影响焙烧的正常运行工况。 锌精矿成分控制表
床内固体颗粒快速循环以及气流使床层激烈搅动，因而流态化床内各部分的温度
几乎一致，就是在大量放热反应的焙烧过程中，床层内积分的温度仍能保持均匀 一致，这对焙烧过程是非常有利的条件。在生产实践中可以控制床层内温度差在 ±10K波动。
四 锌精矿焙烧操作控制及影响因素
锌精矿的氧化过程是复杂的多相反应过程，与许多因素有关，为保证焙烧炉 的的正常操作炉是指焙烧炉从常温开始升温到达正常条件的全操作过程，开炉所用 时间48～72h，临时停炉后的开炉是指从当前状态开始达到正常工艺操作条件的 全操作过程。 1）临时停炉后的开炉 临时停炉后，焙烧炉保持着较高的炉温。首先以20000 ～ 45000Nm3/h的鼓风 量来回鼓风2 ～ 3次，确认炉况良好后，保持20000 ～ 25000Nm3/h的鼓风量。可 以以较快的速度升温，炉温到850 ℃时开始投料，同时增大鼓风量到35000 ～ 45000Nm3/h，以20 ～27t/h的投料量，当炉温稳定在900 ℃以上后，开炉成功。
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℃～l100℃）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 ==PbSO43PbSO4+PbS ==4PbO+4SO2PbO+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％。
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当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时，
当 T > 1203K（ 930℃）时，ZnO稳定 。
当 T < 1203K（ 930℃）时， ZnO·2ZnSO4稳定。
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm）
1203K
火法炼锌的焙烧温度一般控制在1000 ℃以上
2.5.2 硫化锌精矿沸腾焙烧的工艺和设备
2.5.2 硫化锌精矿沸腾 焙烧的工艺和设备
3、沸腾焙烧炉的结构
内衬耐火材料的炉身 装有风帽的空气分布板 下部的钢壳送风斗 上部的炉顶和炉气出口 侧边的加料装置和焙砂溢流排料口
锌冶金学
Zinc Metallurgy
当气相组成不变 ，改变焙烧温度时， 也可改变焙烧产物中 锌存在的形态。
提高温度有利于 ZnO的生成！
Zn-S-O系等温平衡状态图
1300K
当温度一定时，ZnS 氧化顺序是：
ZnO->ZnO·2ZnSO4 ->ZnSO4
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm）
火法炼锌空气过剩系数为 1.05~1.10。 湿法炼锌空气过剩系数为 1.20~1.30。
(6) 硫化镉 镉在锌精矿中常以硫化镉的形式存在，在焙烧时被
氧化生成CdO和CdSO4。CdSO4在高温下分解生成CdO ，与CdS挥发进入烟尘有硫砷铁矿(即毒
砂 FeAsS)、硫化砷(As2S3)、辉锑矿(Sb2S3)，在焙烧过 程中生成 As2O3、Sb2O3以及砷酸盐和锑酸盐。 As2S3 、 Sb2S3 、As2O3、Sb2O3容易挥发进入烟尘，砷酸盐和锑酸 盐是稳定化合物残留于焙砂中。
当进行硫酸化焙烧时，进行下列反应： ZnSO4 = ZnO + SO3 ZnO·2ZnSO4 = 3ZnO + 2SO3 SO2 + 1/2O2 = SO3
体系的总压pT为
湿法焙烧温度： 高于A、A` 低于B、B` ZnO·ZnSO4稳定
火法焙烧温度： 高于B、B` ZnO稳定
图3-6 硫酸盐分解压与温度关系
3.2.2 硫化锌精矿焙烧动力学
锌精矿的焙烧是一个复杂过程，存在着气-固反 应，固-固反应以及固-液反应；除有一般的化学环节 ，还包括吸附、解吸、内扩散、外扩散等物理环节和 晶核的生成、新相的成长等化学晶形转变等现象。另 外，焙烧时还会出现稳定的中间化合物和多种硅酸盐 、铁酸盐、硫酸盐等。
对于硫化锌矿氧化焙烧而言，决定反应速度的环 节是气膜中氧的扩散和界面反应。(P138 表3-2)
硫化锌精矿的焙烧_图文.ppt
鼓风炉炼锌：
通过烧结机进行烧结焙烧，既要脱硫、结块，还要控 制铅的挥发。精矿中含铜较高时，要适当残留一部分硫， 以便在熔炼中制造冰铜。
3.2.1 硫化锌精矿焙烧的热力学基础
（Zn-S-O系基本反应 ）
lgK 反应
900K 1000K 1100K 1200K 1300K
ZnS+2O2=ZnSO4(α,β)
26.6069 22.1580 18.6139 15.6730 13.2063
3 ZnSO4(α,β)＝ZnO·2ZnSO4+SO2+1/2O2 -3.9775 -2.1197 -0.8686 0.1507 1.0080
3ZnS+11/2O2= ZnO·2ZnSO4+SO2 75.8431 64.3544 54.9731 47.1697 40.6271
1/2(ZnO·2ZnSO4)=3/2ZnO+SO2+1/2O2 -5.2601 -3.3944 -1.8799 -0.6267 0.4237
ZnS+3/2O2=ZnO+SO2
21.7743 19.1885 17.0711 15.3054 13.8248
Zn(气,液) + SO2 = ZnS + O2
在830℃以下时，界面反应的阻力占主要地位； 在880℃以上时，气膜传质的阻力占绝对优势。 颗粒粒度的减小有利于界面反应，也有利于扩散 过程，但不能过小，否则增加烟尘率。
硫化锌精矿焙烧时各成分的行为
(1) 硫化锌
硫化锌以闪锌矿或铁闪锌矿(nZnS·mFeS)的形式
存在于锌精矿中。焙烧时硫化锌进行下列反应：
当 T < 1180K（ 907℃）时，ZnO、 ZnO·Fe2O3—> ZnO·2ZnSO4、Fe2O3
当 T < 1143K（ 870℃）时， ZnO·2ZnSO4、Fe2O3 —> ZnSO4、Fe2O3
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm）
1143K
湿法炼锌的焙烧温度一般控制在870~900 ℃
ZnS + 2O2 ＝ ZnSO4
(1)
2ZnS + 3O2 ＝ 2ZnO + 2SO2
(2)
2SO2 + O2 ＝ 2SO3
(3)
ZnO + SO3 ＝ ZnSO4
(4)
(5) 铜的硫化物 铜在锌精矿中存在的形式有辉铜矿(CuS)、黄铜矿
(CuFeS2)、铜蓝(Cu2S)等。在高温下焙烧时铜主要以自 由状态的Cu2O存在，部分为结合状态的氧化铜 (Cu2O·Fe2O3)及自由状态或结合状态的氧化铜。
当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时，
当 T > 1203K（ 930℃）时，ZnO稳定 。
当 T < 1203K（ 930℃）时， ZnO·2ZnSO4稳定。
当 T < 1143K（ 870℃）时，ZnSO4稳 定。
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm）
-6.8524 -6.3161 -5.8755 -5.5891 -5.6713
2Zn(气,液) + O2 = 2ZnO
29.8438 25.7448 22.3912 19.4326 16.3070
当焙烧温度一定 时，焙烧过程中锌的 存在形态取决于pSO2 和pO2。
不同气氛生产不同的 产物。
Zn-S-O系等温平衡状态图
1143K
当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时，
当 T < 1180K（ 907℃）时，ZnO、 ZnO·Fe2O3 —> ZnO·2ZnSO4、Fe2O3
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm）
1180K
当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时，
(8) Bi、Au、Ag、In、Ge、Ga等的硫化物 Bi、In、Ge、Ga等的硫化物在焙烧过程中生成氧
化物，以氧化物的状态存在于焙烧产物中， Au和Ag主 要以金属状态存在于焙烧产物中。
3.2.3 焙烧生产实践
硫化锌精矿的焙烧多采用沸腾炉焙烧。 沸腾焙烧是使空气以一定速度自下而上地吹过固体炉料 层，固体炉料粒子被风吹动互相分离，并作不停的复杂运动 ，运动的粒子处于悬浮状态，其状态如同水的沸腾，因此称 为沸腾焙烧。 沸腾焙烧炉内料层温度高达850~1150℃，炉内热容量 大且均匀。由于固体粒子可以较长时间处于悬浮状态，反应 速度快、传热传质效率高、温差小、料粒和空气接触时间长 ，使焙烧过程大大强化。 沸腾炉所用设备简单，易于实现自动化控制。沸腾焙烧 的应用始于1944年，当时应用于硫铁矿的焙烧，1952年才应 用到炼锌工业中。我国于1957年末建成第一座工业沸腾焙烧 炉并投入生产。