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硫化铅精矿的烧结焙烧
硫化铅精矿的烧结焙烧
2011年10月16日
第二章硫化铅精矿的结焙烧
目的要求:要求掌握硫化铅精矿的烧结焙烧的目的、主要反应、烧结焙烧前炉料的准备及生产实践。
重点难点:1、烧结焙烧的主要反应;
2、烧结焙烧的生产实践。

在古代,硫化铅矿的烧结焙烧是将块矿堆积起来进行氧化焙烧,名堆烧法,而对碎的富铅矿则采用灶或窑来焙烧。到了十九世纪末,随着浮选技术的发展及普及,才开始对富集的粉状铅精矿加入反射炉内进行粉末焙烧或烧结焙烧。但该法存在着产量低、燃料消耗大、劳动条件差等一系列缺点,直至二十世纪初,又出现了在烧结锅内进行鼓风烧结焙烧的方法,它克服了以前各种烧结法的缺点,产出坚硬多孔的烧结块,适于鼓风炉熔炼。但因生产过程是间断性的,机械化程度低,劳动条件恶劣等严重缺陷,因而发展到采用烧结盘进行烧结焙烧。而烧结盘存在占地面积大,产量低的缺点,不久便被直线型(又名带式)吸风烧结机所代替。带式吸风烧结克服了烧结锅鼓风烧结的一些缺点,使烧结过程连续化,操作机械化,大大提高了处理能力。但吸风烧结存在着吸风箱经常堵塞;低浓度SO2烟气难以利用,烧结炉料品位无法提高以及机件容易损坏等缺陷,至本世纪五十年代后期,鼓风烧结技术的试验成功和应用,弥补了吸风烧结的不足,再加上鼓风返烟烧结技术的发展,得到世界各国的普遍采用。
硫化铅精矿的烧结焙烧,是在大量空气参与下的强氧化过程。其目的是:1、氧化脱硫,使金属硫化物变成氧化物以适应于还原熔炼;2、将粉状物料烧结成块;3、使精矿中的硫呈SO2以便制取硫酸;4、脱除部分砷、锑,避免熔炼时产生大量砷冰铜,而增加铅及贵金属的损失;5、使易挥发的伴生稀散金属如铊集中于烟尘中,以利于综合回收。

焙烧程度,常用焙烧产物中的含硫量来表示,它体现了焙烧的完全性。如原来混合炉料中含硫6%,经烧结焙烧后,%,%。
通常,确定焙烧程度的原则,一般按精矿中的含锌量及含铜量来控制:1、如果精矿含锌高,则焙烧时应尽量把硫除净,使锌全部变为ZnO,以减少ZnS对还原熔炼时的危害,称为“死烧”或“完全焙烧”;2、如果精矿含铜较多(如Cu>1~%),则又希望焙烧时残余一部分硫在烧结块中,使铜在熔炼时形成铅冰铜,从而提高铜的回收率;3、如果精矿含铜、锌都高,残硫问题只能据具体条件而定。有的工厂首先进行“死烧”,使铜和锌的硫化物尽量氧化,而在鼓风炉熔炼时加入黄铁矿作硫化剂,使铜再硫化成Cu2S进入冰铜,而锌以ZnO形式进入炉渣。国内铅厂对含铜、锌都高的精矿,一般不造冰铜,而是采用“死烧”。这样既可免除ZnS的危害,又减少造冰铜的麻烦和处理费用,同时铅的直收率也得到提高。
脱硫率表示炉料焙烧时硫化物氧化的完全程度,用焙烧时烧去的硫量与焙烧前炉料含硫总量之比的百分率来表示。通常焙烧设备的脱硫率高,则其效率也高。烧结机的脱硫率一般为60~80%。

烧结焙烧产出的烧结块,应该:
1、烧结块的化学成份,应与配料计算的化学成份相符;
2、烧结块必须坚实,在鼓风炉还原熔炼时,不致被压碎;
3、烧结块应具有多孔质构造和良好的透气性;
4、在原料含铜低的情况下,要求烧结块含硫愈低愈好,以保证绝大部分的硫化物生成氧化物。
烧结块的质量,主要以强度、孔隙度和残硫率三个指标衡量。强度测定,通常作落下试验,,自由落到水泥地面或钢板上,反复三次,一般视裂成少数几块而不全碎为粉为好。或将三次落碎后的产物进行筛分,小于10mm的碎屑重量不超过15~20%,则强度符合要求。孔隙度在工厂很少测定,通常凭肉眼判断,质量好的烧结块一般不少于50~60%。
残硫率,取样测定,一般要求在2%以下。
硫化铅精矿烧结焙烧的化学反应

铅精矿的主要成分是方铅矿(PbS),占精矿组成的60%~80%。在烧结焙烧过程中,精矿的焙烧主要是PbS发生氧化反应,生成氧化物( PbO),也可能生成硫酸盐或碱式硫酸盐(PbSO4, PbSO4· PbO, PbSO4· 2PbO, PbSO4· 4PbO),还可能生成金属铅(Pb)。
上述反应生成的PbO和PbSO4(包括碱式硫酸铅),与未氧化的PbS之间,发生下列各种交互反应,如:
在焙浇高温下,交互反应析出的金属铅,大部分被烟气中的氧所氧化。
综观上述反应可知,方铅矿的焙烧过程可以认为是在Pb-O-S三元系中进行,焙烧产物的形成取决于实际焙烧温度和平衡气相(主要成分是O2和SO2)组成。因此,在冶金热力学上,常用恒温下的M(金属)-S-O系l