有色金属冶金-锌冶金2 硫化锌精矿的焙烧与烧结

锌精矿沸腾焙烧技术介绍
1.1工艺概述
1.1.1内蒙古巴彦淖尔紫金有色金属有限公司109㎡焙烧炉为酸化沸腾焙烧炉，处理的原料为浮选锌精矿。

其原理为：硫化锌精矿在氧化气氛中进行自热反应，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。

1.1.2酸化焙烧的主要任务
1.1.
2.1通过酸化焙烧,使锌精矿中的ZnS绝大部分转变为可溶于稀硫酸的ZnO,又为补偿冶金过程中硫酸的机械、化学损失，要求焙烧矿中有适量的可溶于水的硫酸锌。

1.1.
2.2最大限度地脱除铅、镉、汞等杂质，并使之进入烟气系统中，与烟气有效地分离，回收有价金属。

1.1.
2.3为制酸系统提供一定浓度的二氧化硫烟气。

1.1.
2.4充分有效地回收焙烧过程中的余热并加以利用。

1.1.3焙烧目的
在焙烧时，尽可能将锌精矿中的硫化物氧化成氧化物并产生少量硫酸盐，同时尽可能减少铁酸锌、硅酸锌的生成，以满足浸出对焙烧矿成分和粒度的要求及补偿系统中一部分硫酸根离子的损失。

同时得到较高浓度的二氧化硫烟气以便于生产硫酸。

1.1.4基本原理
锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自下而上通过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而成悬浮状态，达到固体颗粒（锌精矿）与气体氧化剂（空气）的充分接触，以利于化学反应进行。

焙烧焙烧与煅烧是两种常用的化工单元工艺。

焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷和氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料的熔点，发生氧化、复原或其他化学变化的单元过程，常用于无机盐工业的原料处理中，其目的是改变物料的化学组成与物理性质，便于下一步处理或制取原料气。

煅烧是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。

两者的共同点是都在低于炉料熔点的高温下进展，不同点前者是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反响，后者是物料发生分解反响，失去结晶水或挥发组分。

烧结也是一种化工单元工艺。

烧结与焙烧不同，焙烧在低于固相炉料的熔点下进展反响，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进展反响。

烧结也与煅烧不同，煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加复原剂、助熔剂的化学转化过程。

烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反响过程，但烧结是在物料熔融状态下的化学转化，这是它与焙烧、煅烧的不同之处。

焙烧1. 焙烧的分类与工业应用矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反响，改变其化学组成与物理性质的过程称为焙烧。

在无机盐工业中它是矿石处理或产品加工的一种重要方法。

焙烧过程根据反响性质可分为以下六类，每类都有许多实际工业应用。

(1)氧化焙烧硫化精矿在低于其熔点的温度下氧化，使矿石中局部或全部的金属硫化物变为氧化物，同时除去易于挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。

硫酸生产中硫铁矿的焙烧是最典型的应用实例。

硫化铜、硫化锌矿的火法冶炼也用氧化焙烧。

硫铁矿(FeS2)焙烧的反响式为：4FeS2+11O2＝2Fe2O3+8SO2↑3FeS2+8O2＝Fe3O4+6SO2↑生成的SO2就是硫酸生产的原料，而矿渣中Fe2O3与Fe3O4都存在，到底那一个比例大，要视焙烧时空气过剩量和炉温等因素而定。

一般工厂，空气过剩系数大，含Fe2O3较多；假设温度高，空气过剩系数较小，渣成黑色，且残硫高，渣中Fe3O4多。

锌湿法冶金流程实训指导书编者：胡小龙目录1.锌精矿的焙烧 (1)1.1湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求 (1)1.2硫化锌精矿焙烧的主要反应 (1)1.3锌精矿焙烧 (8)2 浸出 (9)2.1浸出的目的 (9)2.2中性浸出 (9)2.3酸性浸出 (11)2.4沉矾 (12)3 净化 (14)3.1净化目的 (14)3.2一段净化 (14)3.3二段净化 (15)3.4三段净化 (15)3.5工序产品的质量要求 (16)4 综合回收 (17)4.1工艺原理 (17)4.2原料、产品要求 (17)4.3铜镉渣浸出 (18)4.4铜渣酸洗及上清压滤 (18)4.5铜镉渣浆化及过滤 (18)4.6钴渣酸洗及压滤 (19)4.7贫镉液沉钴 (19)4.8Β-奈酚除钴 (19)1.锌精矿的焙烧1.1湿法炼锌对锌精矿焙烧的目的与要求根据湿法炼锌的工艺原理，湿法炼锌焙烧硫化锌精矿的目的主要是使锌精矿中的ZnS绝大部分转变为ZnO，少量则为ZnSO4，同时尽可能完全地除去砷、锑等杂质。

具体说来其要求有五点：（1）在湿法炼锌中，出于硫化锌在一般条件下不能直接用稀硫酸进行浸出，所以焙烧时，要尽可能完全地使ZnS转型，使其绝大部分氧化成为可溶于稀硫酸的ZnO。

不过为了补偿冶金过程中H2SO4的机械损失和化学损失，仍要求焙烧矿中有适量的可溶于水的ZnSO4。

生产实践证明，一般浸出流程，只要使焙烧矿中含有2.5～4％的ZnSO4形态的硫就可以补偿冶金过程中H2SO4的损失，并不希望过多，否则会导致冶金过程中硫酸根的过剩，影响正常生产的进行和增加原材料的消耗。

（2）使砷，锑氧化成挥发性的氧化物除去，同时除去部分铅，以减轻浸出、净化工序工作量。

（3）使炉气中的SO2浓度尽可能地高，以利制造硫酸。

（4）焙烧得到细小粒子状的焙烧矿，以利下一步浸出，即不希望有烧结现象发生。

（5）在焙烧时应尽可能地少产生铁酸锌和硅酸锌。

因为铁酸锌不溶于稀硫酸，而导致锌的浸出率降低；硅酸锌虽然能溶于稀硫酸，但溶解后会产生胶体状的二氧化硅，影响浸出矿浆的澄清与过滤。

有色金属冶金技术作业答题汇总第一篇轻金属冶金学第一章氧化铝生产【习题及思考题】1、常见的氧化铝及其水合物有哪些？比较它们的化学活性。

铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可分为：三水铝石型铝土矿；一水软铝石型铝土矿；一水硬铝石型铝土矿；混合型铝土矿。

我国铝土矿资源丰富，储量大；高铝、高硅、低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多；多数铝土矿是一水硬铝石型铝土矿。

2、试比较国内外铝土矿的特点。

中国铝土矿的特点我国铝土矿的特点高硅、高铝和低铁，为一水硬铝石型，矿石中铝硅比在4～7之间[m(Al2O3)/ m(SiO2)]。

福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。

3、砂状氧化铝和面状氧化铝各有什么特点？为什么砂状氧化铝的生产已发展成为主流？4、指出衡量铝土矿的质量的指标铝土矿质量评价标准：A、矿石类型B、矿石中可溶性氧化铝含量可溶性氧化铝含量是由氧化铝总量减去由氧化硅生成羟基方钠石化合物所损失的氧化铝量。

铝土矿的可溶性碱液溶出次序：三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型。

5、目前生产氧化铝的最主要的原料有哪些生产氧化铝的原料有铝矿土，明矾石矿和霞石矿。

6、铝酸钠溶液的稳定性对生产过程有什么影响？7、指出拜耳法的原理及实质？拜耳法原理：用苛性钠溶液(其质量浓度为130～350gNa2O/L)在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶液，供循环使用。

流程见下页拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧溶出：指把铝土矿中的氧化铝水合物（Al2O3·xH2O)溶解在苛性钠（NaOH)中，生成铝酸钠溶液。

8、指出碱石灰烧结法的实质和原理。

烧结法：是在铝土矿中配入石灰石（或灰石）、纯碱（含大量Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结而得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。

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。

复习重点（绪论和有色金属冶金部分）考试题型：名词解释、填空、选择、问答、综合分析。

约占总分值的50%。

1.什么是冶金，其目的是什么?冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来并加以提纯。

2.简述冶金（学科）的分类。

冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学提取冶金学：研究提取金属，存在化学反应。

从矿石或精矿中提取金属（包括金属化合物）的生产过程（又称化学冶金、过程冶金学）。

物理冶金学：研究金属材料成型过程。

通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料，包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等（又称金属学）3. 金属冶炼方法大致有哪几类？各有什么特点？根据各种冶金方法的特点，大体上可将其归纳为三类：火法冶金、湿法冶金和电冶金。

火法冶金：是在高温条件下进行的冶金过程。

矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其他杂质分离的目的。

湿法冶金：是在溶液中进行的冶金过程。

湿法冶金温度不高，一般低于100℃。

现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。

电冶金：是利用电能提取金属的方法。

根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

4. 火法冶金、湿法冶金和电冶金的特点比较。

（1）火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点；但往往难以达到良好的环境保护。

（2）湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。

（3）电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。

5. 有色金属分为哪几类？(1)重金属：密度在5t/m3以上的金属，包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋。

(2)轻金属：密度在5t/m3以下的金属，包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。

焙烧焙烧与煅烧就是两种常用得化工单元工艺.焙烧就是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷与氧化碳等气流中不加或配加一定得物料,加热至低于炉料得熔点，发生氧化、还原或其她化学变化得单元过程,常用于无机盐工业得原料处理中,其目得就是改变物料得化学组成与物理性质,便于下一步处理或制取原料气。

煅烧就是在低于熔点得适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质得过程。

两者得共同点就是都在低于炉料熔点得高温下进行，不同点前者就是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反应，后者就是物料发生分解反应,失去结晶水或挥发组分。

烧结也就是一种化工单元工艺。

烧结与焙烧不同,焙烧在低于固相炉料得熔点下进行反应，而烧结需在高于炉内物料得熔点下进行反应。

烧结也与煅烧不同,煅烧就是固相物料在高温下得分解过程，而烧结就是物料配加还原剂、助熔剂得化学转化过程.烧结、焙烧、煅烧虽然都就是高温反应过程，但烧结就是在物料熔融状态下得化学转化，这就是它与焙烧、煅烧得不同之处。

焙烧1、焙烧得分类与工业应用矿石、精矿在低于熔点得高温下,与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与物理性质得过程称为焙烧。

在无机盐工业中它就是矿石处理或产品加工得一种重要方法。

焙烧过程根据反应性质可分为以下六类，每类都有许多实际工业应用。

（１) 氧化焙烧硫化精矿在低于其熔点得温度下氧化,使矿石中部分或全部得金属硫化物变为氧化物，同时除去易于挥发得砷、锑、硒、碲等杂质.硫酸生产中硫铁矿得焙烧就是最典型得应用实例.硫化铜、硫化锌矿得火法冶炼也用氧化焙烧。

硫铁矿(FeS2)焙烧得反应式为：4FeS２＋1１Ｏ2＝２Ｆe２O3+8SO２↑３ＦeS２+8O2＝Fｅ3O４+６ＳO2↑生成得ＳO2就就是硫酸生产得原料,而矿渣中Ｆe2Ｏ3与Ｆｅ3O４都存在,到底那一个比例大，要视焙烧时空气过剩量与炉温等因素而定。

一般工厂，空气过剩系数大，含Fe2O3较多;若温度高，空气过剩系数较小,渣成黑色,且残硫高,渣中Ｆe3O4多.焙烧过程中,矿中所含铝、镁、钙、钡得硫酸盐不分解,而砷、硒等杂质转入气相。

2硫化铅精矿的烧结焙烧硫化铅精矿的粒度小，大都小于200目(0.074mm)，其中除PbS外，还含有其他的金属硫化物和脉石。

在鼓风炉还原熔炼条件下，精矿中的PbS是不能被还原产出金属铅的，所以应预先进行氧化焙烧，使PbS变为PbO。

此外，精矿原料这种细粒物料进鼓风炉处理时，容易被鼓风吹出炉外，或者将炉料中的空隙堵死，使炉料透气性变坏，风难鼓入，熔炼过程难以进行。

所以硫化铅精矿的烧结焙烧是在有大量空气参与下的强氧化过程，其目的是：①氧化脱硫，使金属硫化物变成氧化物，以便被碳还原，而硫以SO2逸出，以便制酸；②在高温下将粉料烧结成块，以适应鼓风熔炼作业的要求。

2.1硫化铅精矿的烧结焙烧2.1.1烧结焙烧的脱硫率确定烧结块中残硫多少的原则是按精矿中铜、锌含量来加以控制。

如果铅精矿含Zn高，则焙烧时应尽量把硫除净，使Zn全部变为ZnO，这样可减少ZnS对还原熔炼时的危害。

如果精矿含铜较多(如Cu>l%)，便希望焙烧时残余一部分硫在烧结块中，使铜在熔炼时以Cu2S形态进入铅，从而提高铜的回收率。

如果烧结块中残硫不够，则在还原熔炼时大部分铜会被还原为金属铜而入粗铅，少量以硅酸铜和亚铁酸铜形态进入炉渣，前者会导致鼓风炉操作上的困难，后者增加了铜的渣损失。

实践证明，当铅锍中含Cu10%～15%时，铜在铅锍中的回收率可达80%~90%。

如果精矿中含Cu、Zn都高，残硫问题只能根据各厂的具体情况而定。

有的工厂首先进行“死焙烧”，使铜和锌的硫化物都变成氧化物，而在鼓风炉熔炼时加入黄铁矿作硫化剂，将铜的氧化物再硫化成为Cu2S，使之进入铅锍，而锌以ZnO形态进入炉渣。

国内铅厂对含Cu、Zn都较高的精矿一般不造铅锍，而是采用“死焙烧”。

这样既免除ZnS的危害，又减少造锍的麻烦和锍处理的费用，同时铅的直收率也得到提高。

我国炼铅厂实践证明，粗铅含Cu2.5%左右时，操作中没有多大困难。

如某厂处理含锌和铜都比较高的精矿时，鼓风炉产出粗铅含Cu达3.5%～4.5%，只要采用高焦高钙炉渣进行熔炼，并维持较高的炉缸温度，操作无多大困难，但铜在粗铅中的回收率为70%～75%。

浅谈火法练锌工艺中常见的几种方法摘要：由于锌在工业中的广泛使用和消费, 促进锌冶金的迅速发展,火法炼锌工艺是锌冶金工艺中一种常见的施工工艺，国际上约有20%左右的原生锌锭是通过此工艺生产出来的，因此，值得我们进一步的研究，本文主要是对火法炼锌工艺中常见的几种方法进行了分析，以供同仁参考！关键词：火法炼锌，平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法、密闭鼓风炉法锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿, 少量的是红锌矿、菱锌矿和异极矿等。

由这些锌矿物冶金生产出锌锭的工艺分为两大类: 火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。

火法炼锌工艺有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。

其共同的特点是利用锌的沸点较低, 在冶炼过程中用还原剂将其从氧化物中还原成金属锌, 并挥发进入冷凝系统中冷凝成为金属锌, 从而与脉石和其它杂质分开。

硫化锌精矿通常通过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原、冷凝得到粗锌, 粗锌经精馏得精锌。

锌火法冶金工艺中由于使用还原剂, 产生大量的温室气体, 在不同程度上对大气环境都有污染。

火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法。

1、平罐炼锌工艺第一台平罐炼锌于1807年投入工业化生产,开创现代锌冶金的先河。

平罐炼锌具有设备简单、不用焦炭、耗电少、便于建设等优点。

但劳动条件差, 劳动生产率低和耗煤量大, 已逐步被淘汰。

平罐炼锌是将含硫< 1% 焙砂配入适量的还原剂后装入平罐蒸馏炉中的小罐内, 然后加热升温到1000℃以上, 炉料中锌被还原成锌蒸气从罐内挥发到罐外的小冷凝器中冷凝成液体锌, 残余的锌蒸气与CO一道进延伸器中冷凝成蓝粉, 剩余的CO在延伸口自燃。

平罐炼锌的罐渣含锌5%～10% , 需要进一步处理, 加上其它挥发损失, 锌的回收率仅为80%～90%；罐子的体积小, 难以实现完善的机械化,劳动强度比较大; 环境污染严重, 燃料及耐火材料的消耗均比较大。

因此, 平罐炼锌技术落后, 基本上已被淘汰。