[科普中国]-锡精矿焙烧

锡精矿焙烧(roasting of tin concentrate)是指控制炉内气氛加热锡精矿除去杂质的过程。为锡精矿炼前处理的方法之一，主要除去硫、砷、锑、铅、秘和钨等杂质。锡精矿焙烧的历史并不长。原先开采砂锡矿床得到的锡精矿大都比较纯净，几乎不需经过任何焙烧处理。20世纪50年代以来，从脉锡矿床开采得到的锡精矿成分比较复杂，需经焙烧处理除去部分杂质才能进行熔炼。锡精矿的焙烧才逐渐被推广应用。

简介锡精矿焙烧(roasting of tin concentrate)是指控制炉内气氛加热锡精矿除去杂质的过程。为锡精矿炼前处理的方法之一，主要除去硫、砷、锑、铅、秘和钨等杂质。

锡精矿焙烧的历史并不长。原先开采砂锡矿床得到的锡精矿大都比较纯净，几乎不需经过任何焙烧处理。20世纪50年代以来，从脉锡矿床开采得到的锡精矿成分比较复杂，需经焙烧处理除去部分杂质才能进行熔炼。锡精矿的焙烧才逐渐被推广应用1。

方法根据炉内气氛、所加试剂及焙砂的性质，分为氧化焙烧、还原焙烧、氧化还原焙烧、氧化焙烧和加苏打焙烧等方法。

1.氧化焙烧

适用于处理含硫高而含砷、锑很少的锡精矿，主要是除硫。在氧化气氛的焙烧条件下，锡精矿中的硫化物受热发生分解和氧化作用。硫变成SO2挥发，同时除去部分砷和锑。

2.还原焙烧

适用于处理含铁高的锡精矿。主要是除铁。在还原气氛的焙烧条件下，铁的高价氧化物被还原成低价氧化物。Fe3O4为磁性氧化物，用磁选方法分离，FeO经溶液浸出除去。

3.氧化还原焙烧

在氧化和还原气氛下进行，过程除有氧化作用外、也有还原作用，适用于处理含硫、砷和锑都高的锡精矿。焙烧时，硫、砷和锑与氧作用生成SO2、 As2O2，及Sb2O3挥发。因在精矿中配入一定量的煤粉作为还原剂，可使过氧化生成的硫酸盐、砷酸盐和锑酸盐还原成低价氧化物(MeO)。这些低价氧化物容易挥发，从而提高了焙烧除砷和除硫的效果。

4.氯化焙烧

适用于从锡精矿中除铅，常用食盐作氯化剂。在有硫和氧存在时发生生成Cl2的反应。生成的氯与铅作用生成PbCl2挥发而除去。氯化焙烧常和氧化还原焙烧结合进行。

加苏打焙烧适用于处理含钨高的锡精矿。在氧化气氛条件下焙烧时，苏打与黑钨矿(FeWO4)和白钨矿(CaWO4)分别发生反应。生成的Na2WO4易用水溶解除去，然后从溶液中制取人造白钨2。

设备常用的锡精矿焙烧设备有多膛焙烧炉、回转窑焙烧炉和流态化焙烧炉。

1.多膛焙烧炉

多膛焙烧炉是间隔成多层的竖式圆筒型炉，其中心设有旋转轴，轴上装有搅拌臂。锡精矿和粉煤从最上层加入，通过搅拌从中心向周边，又从周边向中心逐层下落，最后从底层排出。炉气与精矿反向流动。从炉外用烧嘴补充加热，各层温度控制在673-1073K，多膛炉焙烧，杂质脱除较完全，但时间较长。其生产率约为270kg/(m2·d)。

2.回转窑焙烧炉

粉状和块状料均可处理。即使焙烧过程产生少量熔体也能正常操作。回转窑是稍有倾斜的卧式圆筒型炉，用耐火材料作内衬。炉料由一端加入，从另一端排出，在排料端设有燃料烧嘴，护气和炉料反向流动，温度沿窑长为673-1173K，生产率为4t/(m3·d)。

3.流态化焙烧

炉适用于处理粉状和粒状物料。流态化焙烧炉是用多孔栅板作炉床的竖式圆筒型炉。从炉子下部鼓入空气、使炉床上的精矿颗粒发生激烈的运动，形成均匀的气固相混合的流态化层。精矿从一侧加入，焙砂从另一侧溢流连续排出。流态化层温度保持在1173-1223K。炉内所需热量除来自氧化反应外，还可加入煤粉作为补充热源。流态化焙烧炉的生产率为12-15t/(m2·d)3。

展望20世纪80年代在焙烧方法上主要采用氧化焙烧和氧化还原焙烧法处理锡精矿，其他焙烧方法仅在少数工厂中被采用。在设备上主要采用回转窑和多孔焙烧炉，与流态化焙烧炉比，这两种炉型的烟尘率低，气氛容易控制；但生产率低，炉体结构复杂，劳动条件也差，中国干1966年研究用流态化焙烧炉焙烧锡精矿获得成功并首先应用于工业生产。流态化焙烧炉具有生产率高、炉子结构简单、劳动条件好和机械化程度高等优点。因而是一种有发展前途的焙烧设备。锡精矿焙烧时产生的低浓度SO2烟气净化问题尚待解决2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学