氧化焙烧

焙烧方法

使物料中的全部或部分硫化物转变为氧化物的焙烧方法。氧化焙烧是焙烧方法中应用最广泛的一种，目的是为了获得氧化物，并回收其中的热量、有价成分，以及使对生物有害的S二氧化硫气转化为有用的商品。此外，有时为了挥发除去硫化矿中的砷和锑等有害杂质，也进行氧化焙烧，脱砷焙烧即是一例。

过程和原理

氧化焙烧是在氧化气氛中和低于焙烧物料熔点的温度下进行的。当焙烧物料升高到某一温度时，有的硫化物由于热分解首先变成低价金属硫化物和硫。FeS2即为一例，反应为：

MeS2（s） =MeS （s） +1/2S2（g）（1）

离解出来的单质硫在空气中燃烧生成SO2：1/2S2（g） +O2（g） =SO2（g）（2）

△G=-362070+73.41 （J）

硫化物氧化焙烧的基本反应为： 2MeS+3O2=2MeO+2SO2 （3）

硫化物的氧化是放热反应，并且当硫化物受热至着火温度时，其热效应能使过程在不需外加热的条件下自发进行。化物氧化成氧化物的反应，其标准吉布斯自由能变化都具有相当大的负值，从热力学角度衡量反应都能进行到底，因此硫化矿的氧化焙烧不需补充燃料。为使这种焙烧的反应继续进行，必须提供足够高的温度和氧气。在空气中加热硫化矿达到某一温度后，反应便成为连续进行的状态。这一温度称为着火点，一般因硫化矿的种类和粒度而异，实际上，焙烧是在比着火点高得多的温度下进行的，因为在着火点附近的温度下，其氧化反应速度缓慢。各硫化物氧化反应中，FeS、ZnS和CaS容易氧化，而Cu2S等则较难氧化。

焙烧目的

氧化焙烧是焙烧方法中应用最广泛的一种，目的是为了获得氧化物，并回收其中的热量、有价成分，以及使对生物有害的soz气转化为有用的商品。此外，有时为了挥发除去硫化矿中的砷和锑等有害杂质，也进行氧化焙烧，脱砷焙烧即是一例。氧化焙烧是硫化矿的氧化脱硫过程，如铅、锌的熔炼，便先要将铅、锌的硫化物变成氧化物后，再还原成金属。

分类和应用

按硫化物中所含的全部或部分硫氧化为SO2而除去的方式又分为全氧化焙烧或死烧（dead roasting）和半氧化焙烧。当金属硫化物需首先变成氧化物而后还原成金属，并若有硫残存对金属回收率和炉况等有不良影响时，便需要进行全氧化焙烧。炼锌中的锌精矿流态化焙烧和硫化镍（Ni3S2）精矿、钼精矿、铅精矿等的脱硫焙烧，都属全氧化焙烧。当熔炼需要残留部分硫时，如铜、镍造锍熔炼便采用半氧化焙烧。

氧化焙烧大多属熔炼前的炉料准备作业，按焙烧产物形状又可分为粉末焙烧和烧结焙烧。粉末焙烧的产物是焙砂，如硫化锌精矿氧化焙烧，便属此类型。在20世纪50年代以前，世界各国广泛采用机械耙动多膛炉进行粉末焙烧。由于多膛炉生产能力低，已逐渐被先进的流态化焙烧炉所代替。烧结焙烧的产物为烧结块，如硫化铅精矿烧结焙烧就属此类型。

火法炼锑系利用硫化锑矿易于氧化及氧化锑易挥发的特性，从而使锑与矿石中的脉石分离。其过程不需添加熔剂或其他的置换物质，能量消耗也较少。硫化锑矿氧化挥发焙烧采用的设备除古老的直井炉外，多年来研究或投入生产的挥发设备有回转窑、流态化炉、烧结机、转炉、隧道窑、飘悬炉等。

焙烧工艺

氧化焙烧一般使用圆形的沸腾焙烧炉，炉壳由钢板焊成，内衬耐火砖。硫化精矿加入焙烧炉后立即进入高温焙烧室，氧化反应激烈进行放出大量热量，可使精矿焙烧温度维持在900～1000℃。由于精矿颗粒在炉内被气流强烈搅动，炉内各部分的物理化学反应比较均一，温度较均匀。部分粗的精矿颗粒位于炉子下部，形成浓相层，在炉内停留几小时后，从相对于加料口处设置的溢流排出口流出，成为焙砂产品。另一部分较细的颗粒（一般约占50%以上）则随气流带至炉子上部，形成稀相层，细粒料在此层中处于悬浮态，氧化后被气流带走。炉内气流速度大（一般为0.4～0.8m/s），被气流挟带的精矿颗粒在炉内停留不到1min，即被带至炉外。气流速度愈大，细粒料在炉内停留时间愈短，带出的细粒料也愈多。因此，沸腾焙烧炉的收尘系统应十分完善。氧化焙烧时进入旋风收尘器的粉料占80%～90%，硫酸化焙烧时占30%～50%。细粒料的氧化程度较难控制，氧化充分的细粒料烟尘可与细磨后的焙砂混合，一起送后续工序处理。若细粒料氧化不充分，则将其返回，与精矿一起送去焙烧。为了严格控制炉内焙烧温度，可在炉内设置活动的冷却水管或在炉料中加入水分以排除炉中余热。

硫酸化焙烧的目的是使有色金属转变为可溶性硫酸盐，要求焙烧过程在氧含量高和温度较低的条件下进行，硫酸化焙烧产物须在冷却室中进行强制冷却，使焙砂温度由670℃左右骤降至200℃以下，冷却后的焙砂送后续工序处理。

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