硫化锌精矿氧化焙烧

锌精矿焙烧课计
锌精矿焙烧是冶金学中的一项重要过程，它主要用于将硫化锌矿中的硫化物还原成氧化物，并将其转化为可溶性的氧化锌，以便于后续的提取和加工。

锌精矿焙烧的课程主要包括矿石的加热、气氛的控制、反应的转化和产物的分离等多个方面。

其中，矿石加热是整个焙烧过程中最关键的环节之一。

通常情况下，焙烧温度在
800℃~1000℃之间。

在这个温度范围内，硫化物会被氧化，
然后还原成氧化物，以便于后续的提取和加工。

另一个非常重要的方面是气氛的控制。

由于硫化锌矿中含有较高的二氧化硫，所以焙烧过程中的氧气流量和氧化还原反应的平衡状态是非常重要的。

如果氧气流量过大，将会导致焙烧过程中产生大量的二氧化硫，影响产品的质量和产品的生产效率。

因此，在课程中需要引导学生学习如何控制气氛，以确保焙烧过程中氧化还原反应的均衡。

在反应转化方面，学生需要了解不同的氧化还原反应过程，并掌握锌精矿在可控的环境中的氧化还原反应情况。

同时，学生还需要了解不同的矿石组分、矿物和混杂物物理化学性质，并根据这些性质制定出适应性的生产方案。

最后，产物的分离和提取也是锌精矿焙烧的一个重要部分。

在这个步骤中，学生需要学习如何从氧化锌中提取出纯净的金属锌，以及如何研究和分析产物的品质和性质。

总之，锌精矿焙烧是一门非常精密和复杂的学科，需要学生具备深厚的专业知识和技能。

通过深入学习，学生将能够掌握锌精矿焙烧的艺术和技巧，并在后续的工作中取得更好的成果。

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硫化锌精矿制粒沸腾焙烧工艺硫化锌精矿炼锌在现行的湿法和火法工艺过程中，都必须先进行焙烧脱硫，同时，为了提高成品锌的质量，还必须尽可能脱铅和锐镉。

然而现行的高温氧化沸腾焙烧粉状锌精矿工艺，由于烟尘率高达20%以上，不但铅、镉得不到很好的富集，而且烟尘残硫高，必须进行二次焙烧脱硫。

我公司在进行冶炼技改时，采用了硫化锌精矿制粒沸腾焙烧并回收烟气制酸工艺。

一、工艺概况1、物料特点用于焙烧的硫化锌精矿，是由我公司自行生产的，其主要特点是：①、化学成分（表1）②、物理性能烧结点：1170℃～1180℃粒度：-200目占80%以上二、工艺特点①、制料工段制粒沸腾焙烧工艺要在锌精矿焙烧前进行制粒，并保证其强度在整个焙烧过程中不粉化，因此要添加粘结剂，设计时采用烟尘和锌精矿与粘结剂及适当的水份混合制粒，并干燥到水份入炉不汽化爆裂，一般含水2%以下，粘结剂为ZnSO4溶液和膨润土。

ZnSO4可用返回烟尘（ZnO）混上硫酸溶液（浓度30～40%）形成，增加少量膨润土（～1.5%）成粒强度更大，因此配料、混合、干燥以及筛分是不可少的过程。

②、焙烧工段由于入炉粒矿粒径较大，使粒矿表面因燃烧反应生成的氧化铁薄膜层较厚，阻碍氧分子向矿粒中心扩散。

生成的二氧化硫也不能很快地离开，即减慢了传递速度，使在一定的停留时间内，硫化锌精矿中的硫来不及燃烧完全，因而排出的焙砂残硫较高，为解决这一矛盾，采取了增加粒矿在沸腾炉内停留时间的办法，即在沸腾炉内的加料端和排粒端之间增加一道隔墙，从而在相同温度条件下，降低了焙砂的残硫。

③、主要设备本工艺主要设备见表2：三、生产情况试生产情况表明，制粒沸腾焙烧工艺的设计、施工及选用的设备是较为成功的。

主要技术经济指标如表3所表。

表3、主要技术经济指标表4、焙砂质量情况（平均值）四、几点体会①、在制粒过程中同时加入ZnSO4和膨润土作粘结剂，使粒矿强度很大，在焙烧过程中粉化较少，烟尘率在9%～13%左右，焙砂产出率已较高，但排硫效果不好，当沸腾层温度在1100℃～1150℃时，焙砂含硫在 1.8%左右，后取消膨润土，只用ZnSO4作为粘结剂，粒矿强度有所减少，烟尘率达13%～18%左右，但排硫效果有所提高，在相同温度条件下，焙砂含硫在1.2%左右。

6.1硫化锌精矿的沸腾焙烧工序（甲24m2沸腾炉操作规程）6.1.1备料部分：（1）备料的基本任务：①保证入沸腾炉的精矿主成份和杂质含量均匀、稳定，对不同的精矿进行合理搭配。

②确保入沸腾炉的精矿含水量为6－8％。

③保证入沸腾炉的精矿粒度小于10毫米，并不含机械夹杂，干燥后精矿要进行破碎和筛分。

（2）备料工艺流程：①工艺流程简述：入精矿库后的精矿利用桥式抓斗起重机抓入湿式圆盘给料机，通过皮带运输机运至回转干燥窑干燥，干燥后精矿通过锤式破碎机破碎，再利用斗式提升机提至振动筛过筛，筛上物返回破碎机破碎，筛下物入沸腾炉焙烧。

②工艺流程图（见图6.1－1）（3）设备名称、规格、性能（见表6.1－1）（4）主要技术操作条件及技术指标：④干燥窑温度窑头600－650℃，窑尾150－200℃。

干燥精矿煤气消耗105Nm3/吨精矿图6.1－1 24m2沸腾炉备料工艺流程图表6.1－1 备料部分设备名称规格①抓斗桥式起重机岗位：A 严格按抓斗桥式起重机使用、维护规程和安全规程操作。

B抓斗桥式起重机运行时，大车、小车、抓斗不能同时运行，最多只能两者同时运行。

C 交接班和班中应经常检查钢丝绳和制动器、滑轮、行程开关、各润滑点，发现异常情况及时处理。

D 及时将入库的精矿抓到指定的地点堆存备用。

E 按规定要求配料，以保证入炉精矿成份稳定均匀。

F 圆盘料仓最多只能贮放两抓斗精矿。

②圆盘给料岗位：A 根据干燥岗位要求调整圆盘转速和圆盘出料口闸门，保证给料稳定、正常。

B 保证圆盘出料口不堵塞不断料。

③1＃皮带岗位：A 严格按皮带运输机的使用、维护规程和安全规程操作。

B 保证1＃皮带下料口畅通，发现堵塞及时清理。

C 皮带运输过程中，经常巡回检查，发现皮带跑偏、撕裂、托轮不转、电磁铁不起作用等异常现象及时处理。

D 经常检查皮带的料量，发现大块物料或机械夹杂及时清除，以免损坏干燥窑进口螺旋。

E 每次打料完毕，都应对电磁铁、下料溜管等进行清理。

工业流程试题1、海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素．如图是实验室从海藻里提取碘的流程的一部分．回答下列问题：（1）步骤①、③的操作分别是。

（2）步骤②的离子反应方程式：。

步骤②中Cl2应（填少量或适量或过量）。

（3）在步骤②中若不用Cl2，则下列氧化剂中最好选用（填代号）：。

A．浓硫酸 B．新制氯水 C．高锰酸钾溶液D．双氧水（4）步骤③中应加入的有机溶剂是，而不能用等有机溶剂。

（5）能否用淀粉溶液检验步骤②的反应有否进行完全（填能或否），其理由是：。

2、金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。

已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）。

（1）铜铬构成原电池如右图1，其中盛稀硫酸烧杯中的现象为：。

盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说确的是：A．盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液B．理论上1molCr溶解，盐桥中将有2molCl-进入左池，2molK+进入右池C．此过程中H+得电子，发生氧化反应D．电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥到转移到左烧杯中（2）如构成图2电池发现，铜电极上不再有图1的现象，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。

写出正极电极反应式：。

（3）某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间气泡越来越快，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。

请解释这两种现象的原因____________________________________________3、K2EO4（E代表某种元素）在工业上有重要的应用，以下是制备该物质的工艺流程图：已知：A和C是由同一主族元素组成的化合物，x是工业上制D的重要原料。

请回答以下问题：（1）x的化学式是，H的化学式是。

（2）写出F→G的离子反应方程式。

3铅锌硫化精矿的焙烧与烧结现在世界上的铅锌冶炼厂所处理的矿物原料，90%以上是铅锌硫化精矿，其化学成分参见表1.23与1.24，处理这些精矿的目的是提取铅、锌、硫与其它有价元素。

由于这种硫化精矿中的铅与锌主要是以硫化物的形态存在，即为方铅矿(PbS)与闪锌矿(ZnS)，因此要把PbS与ZnS还原得到金属，在目前的生产技术条件下很难找到一种能满足技术与经济要求的还原剂；当采用湿法炼锌时，也很难找到一种在常规浸出条件下能很好溶解ZnS并进一步顺利地从溶液中提取金属锌的溶剂。

因此，世界上大多数铅锌冶炼厂所采用的冶炼方法，是将这种硫化精矿首先进行焙烧或烧结焙烧，以转变精矿中PbS与ZnS以便下一步处理，这就是焙烧或烧结焙烧的主要目的。

在金属硫化物的氧化过程中，精矿中的硫会氧化为SO2，随烟气带走并与氧化后的金属氧化物分离。

这种含SO2的烟气可以送去生产硫酸，所以铅锌冶炼厂也是生产硫酸的化工厂。

铅锌硫化精矿在氧化焙烧过程中得到的铅锌氧化物，目前在火法冶金中都是选用炭质还原剂在高温下使PbS与ZnS还原为金属。

实现这一过程可以在各种冶金炉中进行，并且大多数铅锌冶炼厂都是采用鼓风炉进行还原熔炼。

而鼓风炉还原熔炼过程中只能处理块状物料，因此细小的硫化精矿在焙烧时应利用硫化物氧化放出的热量来升高温度，使粉状的氧化物料在高温下熔结成块；这就是在硫化物氧化过程中同时进行的烧结过程，即所谓的烧结焙烧。

因此，烧结是一个冶金过程，达到了硫化物氧化与粉状物料熔结成块两个目的。

铅锌冶炼厂为了实现硫化精矿的焙烧或烧结焙烧的目的，可以在不同的技术条件(如温度、气氛等)下与各种冶金设备(如流态化焙烧炉、烧结机等)中进行；在同等条件下及同样的设备中进行时，还可以采取不同的技术措施(如富氧鼓风、吸风与鼓风烧结等)来强化生产过程，提高产品质量，改善劳动条件与环境保护，从而获得更好的经济效益与社会效益。

3.1铅锌硫化精矿焙烧与烧结理论基础硫化铅精矿中的主要金属硫化物是方铅矿PbS，另外ZnS、FeS2、FeAsS、Sb2S3、CdS、CuFeS2、Bi2S3等。

1焙烧方法分类从硫化锌精矿中提炼锌，无论采用火法或湿法，都必须先将硫化锌精矿进行焙烧。

焙烧的实质就是在一定的气氛中加热锌精矿，使其发生物理化学变化，改变其成分以适应下一步冶金过程的要求，但精矿一般不熔化，或者说焙烧一般是固相与气相之间进行的化学过程而不出现液相。

依据焙烧过程的本质不同，一般把焙烧分为：煅烧、还原焙烧、氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧和烧结焙烧等几类。

视矿石或精矿的成分和下一步冶金处理方法的不同，选用其中适当的焙烧方法。

1.1 煅烧煅烧主要是处理碳酸盐、硫酸盐等氧化矿的一种预备过程，其目的是在高温条件下使碳酸盐或硫酸盐分解为氧化物以及除去其中的水分。

1.2 还原焙烧还原焙烧应用于处理氧化矿石，在还原气氛中使矿石中自山状态的或结合状态的氧化物还原成低价氧化物或金属。

在锌冶金中还原焙烧应用于处理锌的氧化矿或含锌废料（如浸出渣、蒸馏渣等）。

当含锌物料与碳混合，在还原气氛下加热（800-1200℃）焙烧时，ZnO被还原为锌蒸气，然后又被炉气中O₂、CO₂等氧化成ZnO收集于布袋中。

1.3 氧化焙烧氧化焙烧在氧化气氛中使硫化矿中的硫全部或大部除去，使硫化物全部或大部变成氧化物。

氧化焙烧分为两种，一种是把硫化矿石中的硫全部烧去，所得焙烧矿仅由氧化物组成，称作“死烧”，火法蒸馏炼锌所采用的焙烧就是“死烧”；另一种焙烧只是部分地烧去硫，如铜、镍硫化矿的焙烧，称作部分氧化焙烧。

1.4 硫酸化焙烧硫酸化焙烧应用于有色金属湿法冶金。

目的是在氧化气氛中把待提取的金属变成水溶性的硫酸盐。

硫酸化焙烧也可分为两种：一种是把矿石中的硫化物全部变成为水溶性的硫酸盐，称全硫酸化焙烧，简称酸化焙烧，另一种则是部分地将矿石中的硫化物转变为水溶性的硫酸盐，其余则氧化成氧化物，叫做部分硫酸化焙烧，有时也称酸化焙烧。

湿法炼锌的焙烧就是部分硫酸化焙烧。

1.5 氯化焙烧氯化焙烧应用于使不溶于水的金属化合物变成可溶于水氯化物。

若将某些金属化合物变为易挥发的氯化物而与其他成分分离，这种氯化焙烧又称氯化挥发焙烧。

高考化学一轮复习题：工业流程题1．（2022·福建·厦门双十中学模拟预测）砷的化合物可用于半导体领域，如我国“天宫”空间站的核心舱“天和号”就是采用砷化镓薄膜电池来供电。

一种从酸性高浓度含砷废水[砷主要以亚砷酸()33H AsO 形式存在]中回收砷的工艺流程如下：已知：①2333332As S 6NaOH Na AsO Na AsS 3H O +=++ ①()()23233As S (s)3S aq 2AsS aq --+①砷酸()34H AsO 是一种弱酸，在酸性条件下有强氧化性，能被2SO 、氢碘酸还原 (1)23As S 中砷元素的化合价为_______价。

(2)“沉砷”过程中FeS 是否可以用过量的2Na S 替换？请做出判断并从平衡移动的角度解释原因：_______。

(3)向滤液①中通入氧气进行“氧化脱硫”，请写出脱硫的化学反应方程式_______。

(4)用2SO 进行“还原”过程，请写出其离子反应方程式：_______，若需检验还原后溶液中是否仍存在砷酸，则还需要的另取的实验试剂_______。

(5)已知：常温下，pH 7>时，吸附剂表面带负电，pH 越大，吸附剂表面带的负电荷越多；pH<7时，吸附剂表面带正电，pH 越小，吸附剂表面带的正电荷越多。

当溶液pH 介于7~9，吸附剂对五价砷平衡吸附量随pH 的升高而下降，试分析其原因：_______。

(6)含砷废水也可采用另一种化学沉降法处理：向废水中先加入适量氧化剂，再加入生石灰调节pH ，将砷元素转化为()342Ca AsO 沉淀。

若沉降后上层清液中()2+c Ca为3210mol /L -⨯，则该溶液中34AsO -的浓度为_______mol/L(已知：()19sp 342Ca AsO 810K -⎡⎤=⨯⎣⎦)。

2．（2022·黑龙江·哈师大附中三模）锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。

硫化锌精矿氧化过程动力学一、实验目的（1）采用固定床进行硫化锌精矿氧化焙烧，分析各段时间硫的产出率，来测定氧化速度与时间曲线。

（2）学会氧化动力学的研究方法。

（3）了解硫化锌精矿氧化过程机理。

（4）学会硫的分析方法。

二、实验原理在冶炼过程中，为了得到所要求的化学组分，硫化锌精矿必须进行焙烧，硫化锌的氧化是焙烧过程最主要的反应：ZnS+3/2O2=ZnO+SO2反应过程的机理：ZnS+1/2O2（气）——ZnS…[O]吸附——ZnO+[S]吸附ZnO+[S]吸附+O2——ZnO+SO2解吸这个反应是有气相与固相反应物和生成的多相反应，包括向反应界面和从反应界面的传热与传质过程。

硫化锌颗粒开始氧化的初期。

化学反应速度本身控制着焙烧反应速度。

但当反应进行到某种程度时，颗粒表面便为氧化生成物所覆盖，参与反应的氧通过这一氧化物层向反应界面的扩散速度，或反应生成物SO2通过扩散从反应界面离去的速度等，便成为总氧化速度的控制步骤。

因此，可以认为反应按如下步骤进行（1）氧通过颗粒周围的气体膜向其表面扩散；（2）氧通过颗粒表面氧化生成物向反应界面扩散；（3）在反应界面上进行化学反应；（4）反应生成的气体SO2向着氧相反的方向扩散，即反应从颗粒表面向其中心部位逐层进行，硫化物颗粒及其附近气体成分的浓度可用未反应核模型表示。

提高硫化物氧化速度，可以通过以下方式：提高氧分压，加速SO2吸收，减小矿石粒度，降低氧化层厚度，提高温度本实验采用固定床焙烧，来测定硫化锌氧化速度。

分析氧化过程某一时刻产生的SO2的量，来计算硫化锌硫的脱出率；即单位时间硫的脱出率。

为了便于比较不同硫化物和不同条件下硫化物的氧化速度，引入以下公式：式中：R S——精矿中硫的氧化分数；S i——硫化锌精矿氧化过程中某一时间内失去的硫量；S总——精矿中所有的含硫量。

利用氧化分数和时间关系作出，可以得出不同温度、不同粒度、不同气相组成对硫化锌焙烧过程的影响。