硫化铅精矿的烧结焙烧副本分解PPT课件

1、1烧结焙烧的主要目的：1 1、将精矿矿中的硫化物氧化成氧化物，并将较多的砷锑挥发除去。2 2、将铅精矿粉料烧结成坚硬多孔的烧结块。第1页/共37页2烧结焙烧产出的烧结块，应该： 1 1、烧结块的化学成份，应与配料计算的化学成份相符； 2 2、烧结块必须坚实，在鼓风炉还原熔炼时，不致被压碎； 3 3、烧结块应具有多孔质构造和良好的透气性； 4 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。第2页/共37页31、硫化铅的氧化反应 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（ P

2、bO），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)。第3页/共37页422422222232SOPbOPbSPbSOOPbSSOPbOOPbS24222232SOPbPbSOPbSSOPbPbOPbS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：在焙烧高温下，交互反应析出的金属铅，大部分被烟气中的氧所氧化。PbOOPb222第4页/共37页5 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

3、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lgpSO2-lgpO2平衡状态图（又称化学势图）来研究金属硫化物的氧化规律。1100K(827)时Pb-O-S系状态图如图2-1所示。第5页/共37页6 在硫化铅精矿烧结焙烧的实际生产中，要求PbS尽可能全部变成PbO，而不希望得到PbSO4和PbSO4mPbO，因为铅烧结块中的PbSO4或（PbSO4mPbO）在下一步鼓风炉熔炼中不能被碳或一氧化碳还原成金属铅，而被还原成PbS，如 PbSO4+4CO= PbS+4CO2 这就造成铅以PbS形态损失于炉渣或铅锍中的数量增加，所以在烧结焙烧时，应使Pb

4、S尽可能生成PbO，而不生成PbSO4。第6页/共37页7 从Pb-O-S系状态图可以看出，硫酸铅及其碱式盐的稳定区域大，这说明它们在烧结时容易生成。只有当气相中的SO2分压较小和O2的分压较大时，才能保证PbO的稳定范围，从而不生成或少生成PbSO4。具体地说，要使PbSO4（甚至包括PbSO44PbO）完全不生成的条件，必须保证气相中pSO2小于图2-1中反应式PbSO44PbO = 5PbO+ SO2 +1/2O2 的平衡SO2分压。但是，降低气相中pSO2来减少硫酸盐的措施是不可取的，因为将不利于用烟气制硫酸。第7页/共37页8综合上述反应，焙烧产物的形成取决于实际焙烧温度和平衡气相（

5、主要是氧气和二氧化硫）组成。第8页/共37页9 在实际生产中，可考虑用下面一些措施来减少PbSO4的生成，以尽可能增加烧结产物中PbO的数量： （1）提高烧结焙烧温度 随着温度升高，硫酸盐将变得越来越不稳定。硫酸盐的分解是吸热反应，升高温度有利于PbSO4及其PbSO4mPbO向着生成PbO的方向逐级分解，最后生成稳定的PbO（见图2-2）。因此，铅烧结焙烧过程料层温度实际上是在8001000下进行。第9页/共37页10第10页/共37页11 （2）将熔剂（石灰石、石英砂和铁矿石等）配料与铅精矿一起添加到烧结炉料之中，有助于减少PbSO4的生成，提高烧结脱硫率。 （3）改善烧结炉料的透气性，改

6、进烧结设备的供风和排烟，使鼓风炉中的O2和氧化反应生成的SO2迅速达到或离开PbS精矿颗粒的反应界面，即降低反应界面的pSO2和提高pO2，均有利于PbO的生成。 还值得注意的是，在较低的pSO2和pO2数值范围内（图2-1）中的左下方区域）是金属铅的稳定区域，这说明烧结产物中还可能出现金属铅。如前面关于PbS的氧化反应所述，金属铅的生成有两种可能：一是PbS直接氧化，二是PbS和PbO、PbSO4发生交互反应。这也是硫化铅精矿直接炼铅新工艺的理论依据。第11页/共37页12 根据某厂烧结块的物相分析，以其中含铅总量为基数，不同形态的铅含量如表2-12-1所示。第12页/共37页13（1 1）

7、铁的硫化物 黄铁矿（FeS2）和磁硫铁矿（FenSn+1）是硫化铅精矿中的必然伴生物。当加热到300以上时，黄铁矿和磁硫铁矿都发生分解而产生硫的蒸气。21222121SnFeSSFeSFeSFeSnn在烧结鼓风和高温下，硫化亚铁（FeS）氧化成氧化亚铁（FeO）、三氧化二铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4 ），其中以Fe2O3为主，能与PbO等金属氧化物进一步结合成xPbOyFe2O3。第13页/共37页14（2 2）铜的硫化物 铜在硫化铅精矿中，呈黄铜矿（CuFeS2）、铜蓝（CuS）和辉铜矿（Cu2S）等形态存在。焙烧时，铜的各种硫化物多变为氧化物，最终以游离的或结合的氧化亚铜或少量

8、未氧化的硫化亚铜的形式，留在烧结块中。222342222226(35 / 2)32122(5 / 2)2223222C uF eSOC u OF e OSOC uSOC u OSOC u SOC u OSO第14页/共37页15（3 3）硫化锌 硫化锌的结构是很致密的，故它是一种比较难氧化的物质。加之氧化后生成的硫酸盐和氧化物，是一种很致密的膜层，它能紧紧地包裹在未被氧化的硫化物颗粒表面，阻碍氧的渗入。所以在烧结焙烧时，需要较长的时间、过量的空气和较高的烧结温度，才能使硫化锌转化为氧化锌，其反应为：221.5ZnSOZnOSO第15页/共37页16（4 4）砷的硫化物 铅精矿中的As是以毒砂（

9、FeAsS）及雌黄（As2S3）的形态存在。焙烧时，首先受热离解，然后氧化生成极易挥发的三氧化二砷（As2O3）。223232232223232F eA sS = A s+ F eS2 A s+ (3 /2 )O= A s OA s S+ (9 /2 )O= A s O32 F eA sS + 5 O= F e O+ A s O2S OS O第16页/共37页17 As2O3在120时，已显著挥发。到500 时，其蒸气压已达到105Pa。故烧结焙烧时的脱砷程度，一般能达到40%80%。少部分未挥发的三氧化二砷进一步氧化，变为难于挥发的五氧化二砷（As2O5 ），随即与其他金属氧化物（如PbO、

10、CuO、FeO、CaO等）作用生成很稳定的砷酸盐，残留于烧结块中。第17页/共37页18（5 5）锑的硫化物 锑主要是以辉锑矿（Sb2S3）和硫锑铅矿（5PbS2 Sb2S3 ）形态存在于铅精矿中，锑的硫化物在烧结焙烧过程中的行为类似As2S3，只不过在同样焙烧温度下，生成的Sb2O3较As2O3的蒸气压小，挥发的温度高，故脱锑程度不及脱砷高。 在高温及大量过剩空气下，部分氧化成稳定的且难挥发的四氧化二锑（ Sb2O4 ）及五氧化二锑（ Sb2O5 ）同金属氧化物作用而生成锑酸盐。2322323SOOSb)2/9(SSbO第18页/共37页19 镉常伴生于铅精矿中，其形态主要为硫化镉（CdS）

11、，焙烧时有少部分挥发进入烟尘。硫化镉氧化成氧化镉（ CdO ）和硫酸镉（CdSO4）： 生成的硫酸镉，在焙烧末期的高温下，离解成氧化镉，最后残留于烧结块中的镉一般以存CdO在。4222CdSO2OCdS2SO2CdO3OCdS2第19页/共37页20 金以金属状态存在，烧结时不起变化。 银常以辉银矿（Ag2S）存在于铅精矿中，氧化焙烧时，部分变为金属银和硫酸银（ Ag2S O4）： Ag2SO4是较稳定的化合物，在850时开始分解，因此，银以金属银及硫酸银的形态存在于烧结块中。222O S2AgOSAg第20页/共37页21第21页/共37页22 为了在生产实践中能顺利地对含铅炉料进行烧结焙烧

12、，并能获得具有孔隙度大和足够强度的烧结块，又能满足鼓风炉熔炼对化学成分的要求，所以烧结焙烧炉料的准备，无论是对烧结焙烧本身，对鼓风炉熔炼，都具有重要意义。第22页/共37页23 烧结前进行配料，主要满足S S、PbPb和造渣组分的要求。 精矿中的硫化物就是焙烧过程的燃料，配料时硫的数量的确定是直接与过程的热平衡和烧结块残硫联系在一起的，过高与过低都会导致过程热制度的破坏以及残硫不符合要求。烧结料适宜的硫量应当是：脱硫率一般为60%60%75%75%，欲得残硫1.0%1.0%1.5%1.5%的烧结块，则料含S S 应为5%5%7%7%。如果S7%S7%时，则烧结块残硫必然升高而不合要求。第23页

13、/共37页24 为了使鼓风炉熔炼获得高的生产率、金属回收率以及低的燃料和熔剂消耗，希望尽可能地提高烧结块的含Pb量，但太高会导致熔炼困难，因此，许多工厂将混合炉料中的铅含量提高到45%左右。在日本有的工厂已将混合料含铅从48%提高到51%，最高达52%。 由于各铅厂原料成分和原料性质的不同，再加上冶炼技术水平的差异，各铅厂选配渣成分就不一样，且差别极大，一般范围（%）是：SiO22032，Fe2230，CaO1420，Zn815。第24页/共37页25 要求烧结炉料的物理性质均匀，同时要求有良好的透气性。第25页/共37页26 烧结炉料主要是由铅精矿、返粉、熔剂（主要是石灰石、铁矿石、石英石等

14、）、杂料（包括烟尘、含铅杂物如浸出渣等）组成。一些工厂铅烧结焙烧的炉料组成列于表2-62-6。经过配料后的混合料的化学成分列于表2-72-7。第26页/共37页27第27页/共37页28 鼓风炉熔炼造渣所需要的熔剂，一般根据配料计算量全部混入烧结炉料中，这样的烧结块在鼓风炉熔炼时就可以大大提高生产率。如果所需的熔剂在熔炼时才加入，由于熔剂与烧结愉中造渣成分不能相互密切接触而使造渣过程缓慢，过程不均衡而引起熔炼速度下降。因此，常把熔炼过程所需的熔剂预先与精矿一起配入烧结炉料进行烧结焙烧而产出的烧结块称为自熔烧结块。 在烧结焙烧时，为了稀释炉料中的硫，通常加入大量的返粉，其数量可达精矿数量的23倍

15、。所谓返粉，即为含硫低的烧结焙烧产品，经破碎后返回烧结配料的粉料。为了稀释炉料中的硫和铅，有时还加入一定量的鼓风炉水淬渣，也有利于改善烧结块的质量。第28页/共37页29 烧结炉料的配料方法常见有两种，即仓式配料（也称皮带配料或圆盘配料）法和堆式配料法。也有联合使用的。 仓式配料法设备简单，占地面积小，便于机械化，我国普遍采用，其最大缺点是很难控制各组分的正确配料比例和数量。 堆式配料法的优点有：配料比较容易控制，炉料成分均匀；可预先分析炉料成分，准确度高，可大量储存已配好的炉料，使烧结块成分长时间无波动。缺点是需要在一端设有为临时改变炉料组成用的补充配料仓，并且占地面积大，使大量精矿不能得到

16、迅速处理。第29页/共37页301、带式烧结机的构造及附属设备 烧结焙烧的主要设备是烧结机。烧结机是一种连续作业的冶金设备，按其形状分盘式和带式两种。带式烧结机又称直线型烧结机，它由许多个紧密挤在一起的台车组成。台车用钢铸成，底部有炉篦，短边设有挡板（即为车帮），挡板的高矮确定料层的厚薄，而长边则彼此紧密相连，形成一具有炉篦的大而长的浅槽，类似一环形运输带。第30页/共37页31第31页/共37页32 机架的前端设有一对大齿轮（又称扣链轮），尾端则为一半园形的固定钢轨或星轮。大齿轮由电动机通过减速装置而运动，其齿间距离与台车轮间距吻合，当其旋转时，其齿恰好扣住下轨道而来的台车将它提升到上轨道，

17、同时将前面的所有台车推动，并使之紧紧地联接在一起。第32页/共37页33 台车沿上轨道移动到风箱顶部时，车箱底的两侧滑行在风箱边缘的钢制滑板上以构成风箱的密封。其密封的类型有：1 1、水封板密封；2 2、滑动密封；3 3、浮板密封；4 4、油封或气封；5 5、弹簧板密封等。这几种台车与风箱之间的主要密封装置，均要定期把油注入上下滑板之间的油槽中，以加强密封效果和减少摩擦阻力。 烧结料层的厚薄，可通过点火炉前面的括料板上下移动来调节。为了补救刮料板将小车炉篦上的混合料压紧的缺陷，有的把平口括料板改成耙齿形刮料板，用来耙松炉料以改善透气性。第33页/共37页34第34页/共37页35 炉料的点火系采用悬吊在烧结机上方靠近头部的点火炉进行，点火炉的外壳用钢板制成，内衬耐火砖，燃料可用焦炭、重油和煤气，由于煤气点火炉具有