[科普中国]-硫酸化焙烧

焙烧原理

金属硫化物MeS硫酸化焙烧得硫酸盐的主要反应有：

金属硫化物硫酸化焙烧的控制条件主要有温度和送风量。工业上多采用流态化焙烧炉(见流态化焙烧)进行硫酸化焙烧。

在同一温度下，各种硫酸盐的分解压是不同的，亦即它们的稳定性不一样。温度愈高，硫酸盐愈不稳定，容易分解为氧化物。利用各硫酸盐稳定性的差异，通过控制合适的焙烧温度，就可实现使欲提取的金属转变成可溶性的硫酸盐，而使其他金属成为不溶性氧化物的所谓选择性硫酸化焙烧。使铁变为氧化物而铜、锌则进行硫酸化时的焙烧温度，被认为是最佳的硫酸化焙烧温度。此温度为950K±50K。在这温度范围下进行的焙烧，可产出铜、锌等被浸出而铁不溶的焙烧产物。

研究表明，当送风量能使气相中的SO3具有最大值时，便是硫酸化焙烧最合适的送风量。在选定最佳送风量时应综合考虑硫酸厂的情况及热能利用的经济效果。

硫酸化焙烧在铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及品位低的多金属物料的处理中得到应用。

硫酸化焙烧-浸出-电解沉积是湿法炼铜的主要流程之一。硫化铜精矿硫酸化焙烧是使铜精矿中的铜由硫化物转变为易溶的硫酸盐，铁的硫化物转变为不溶的氧化物，在浸出作业中铜便能与铁和脉石分离;同时在焙烧中使精矿中的部分硫氧化，生成SO2气体进入炉气，用于制酸。

硫酸化焙烧是当前含钴硫精矿常用的处理方法，其目的是使钴硫精矿脱硫，控制适当的温度和送风量，在产出含二氧化硫制酸烟气的同时，使钴、镍、铜等有色金属硫化物转变成可溶性的硫酸盐或碱式硫酸盐，而铁氧化成不溶的Fe2O3。焙砂进一步用湿法冶金处理，使有色金属与铁分离。

作用金属硫酸盐在高温下易分解成金属氧化物和三氧化硫，但各种金属硫酸盐分解温度不同，如铁的硫酸盐约在550℃发生分解，而铜、钴、镍的硫酸盐则需在700℃以上才分解。通常利用这种差别，可从含铜、钴、镍的黄铁矿中分别提取铜、钴、镍。

焙烧炉主要有多膛焙烧炉、回转窑、流态化焙烧炉(见流态化焙烧)飘悬焙烧炉(见飘悬焙烧)、烧结机(见烧结焙烧)和竖式焙烧炉(等。

多膛焙烧炉 为间隔成多层炉膛的竖式圆筒型炉(图1)，一般设有8～12层炉床。炉内壁衬以耐火砖，在中心轴上连结着旋转的耙臂随轴转动，转动耙臂采用空气冷却。物料由顶部加入，并依次耙向每层炉盘外缘或内缘相间的开孔，依次由一层降落至下一层，经干燥、焙烧后从最底层排出。炉气在炉内向着与物料相反的方向流动，直到干燥预热最上层的物料后逸出。与其他焙烧炉相比，多膛焙烧炉具有出炉烟气温度低、散热少的优点;缺点是温度难以控制，焙烧时间长，生产能力小。对于依次进行不同焙烧反应的焙烧，此种炉子倒是很方便的。2

回转窑 为一只稍微倾斜的卧式圆筒型炉 (图2)，以耐火砖作内衬。炉料从一端装入，边从旋转的炉壁落下边被搅拌焙烧，最后从出料端排出。一般在出料端设有烧嘴进行加热。由于窑内为负压，防止了从炉的两端漏出烟气和粉尘。回转窑结构简单，搅拌良好，不仅能处理粉料和块料，还能处理在焙烧过程中形成少量熔体的物料，可广泛用于氧化、还原、硫化和挥发的焙烧过程。其不足之处是：温度难以控制，一旦在炉内形成所谓环状炉结，便不能进行正常操作。