硫铁矿焙烧原理

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， 氧通过气膜和氧化层的传质系数有关。
（5）焙烧速度
转换段 500-630℃
扩散段 720-1155℃
（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
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
② 氧含量在1%左右时，则生成棕黑色Fe3O4，称磁性烧渣：
Байду номын сангаас
3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 +Q
（2）总反应方程式： ① 常规焙烧总反应方程式： 4FeS2+11O2=2 Fe2O3 + 8SO2 + 3310kJ/mol
分解段 485-560℃
7.1×102 436℃
7.6 487
8.3 556
9.1 636
10.0 727
11.1 837
12.5 977
14.3 1157
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。
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；
Fe S 2 Fe S1 x 1 x S2 2
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。 第二步 分解出的单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫； S2 + 2O2 = 2SO2
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
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。
（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。 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。
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。
（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、 锌、钴、镉的氧化物留在炉渣中，而PbO, As2O3, SeO2则一部分或全部
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。
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。