焙烧与烧结焙烧的目的

焙烧与烧结焙烧：

将矿石或精矿置于适当气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的过程。

(1)目的：改变原料中提取对象的化学组成。

许多类矿石或精矿中的金属化合物的自然形态，不宜直接提取，因此，首先将这些矿物原料中的金属化合物转变成有利于冶炼的另外形态的化合物就十分必要，焙烧就是通常采用的完成这类化合物形态转变的高温物理化学过程。

(2)分类：

        氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧等。

(3) 举例   

在重金属提取冶金的矿物原料中90%为硫化矿物，如闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)、辉锑矿(Sb2S3)、辉镉矿(CdS)、辰砂(HgS)、辉铋矿(Bi2S3)等。

金属Zn的生产

由于ZnS不能被廉价的、工业上最广泛应用的碳质还原剂还原，也不容易被廉价的、在浸出—电积湿法炼锌生产流程中可以再生的H2SO4水溶液(废电解液)浸出，因此对硫化锌精矿进行焙烧就很必要。

金属Pb的生产

目前工业上处理PbS精矿很难找到一种能满足技术与经济要求的还原剂或湿法冶金需要的浸出剂，因此从硫化铅精矿生产金属铅的方法目前只有火法（传统鼓风炉炼铅与直接炼铅）。

 ZnS氧化的热力学 

 硫化锌精矿焙烧过程实质上是硫化物的氧化过程，参与焙烧反应的主要元素是Zn、S和O，当处理含铁较高的精矿时，Fe也是参与反应的主要元素，即讨论的主要问题是Zn-S-O系与Zn-Fe-S-O系的热力学性质。

 1)硫化锌氧化生成氧化锌

         2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2                                   (1-1)

2)硫酸锌和三氧化硫的生成

         ZnS + 2O2 = 2ZnSO4                                             (1-2)

         2SO2 + O2 = 2SO3                                                  (1-3)

3)氧化锌与三氧化二铁形成铁酸盐

        ZnO + Fe2O3 = ZnO·Fe2O3                                     (1-4)

       在Zn-S-O系中已知的凝聚相有Zn、ZnO、ZnS、ZnSO4、ZnO·2ZnSO4。该体系的化学势图所需的化学反应的平衡常数列于表1-l。

要在焙烧过程中避免ZnO·Fe2O3的生成，维持焙烧气相中低的氧分压是必要的。图中的阴影线部分便表明避免铁酸锌生成所要求的O2和SO2分压的范围。为此，曾试验用含CO的还原气体对锌焙砂再进行还原焙烧，ZnO·Fe2O3中的铁氧化物被还原为Fe3O4，从而使焙砂中锌的可溶率明显提高，但是这种外热的还原流态化焙烧在工业生产中实践起来就显得有些复杂化了。

Ca、Mg碳酸盐

        在高温条件下会发生分解反应，生成CaO、MgO。反应为吸热反应，可能消耗硫化矿氧代放出的过剩热，起到一定的热量调节剂作用，防止过早烧结。

CaO(或MgO)

        能与PbS、ZnS等发生互相置换反应，这有利于PbS、ZnS转换为PbO、ZnO，但由于该反应生成的CaS是一种热稳定性好的硫化物，残存于焙烧产物之中，不利于焙烧脱硫；还因为CaO能与SO3反应生成CaSO4，它在焙烧与烧结的温度下也很难分解完全。因此，在铅烧结焙烧中过多地加入钙熔剂对脱硫是无益的。

精矿中游离的石英(SiO2)  

在高温下易与金属氧化物PbO、ZnO、FeO、CaO等发生反应形成相应的硅酸盐(xMO·ySiO2)。

湿法炼锌：在湿法炼锌浸出过程中，游离SiO2并不溶解于稀硫酸，但当它形成硅酸盐后便会溶解，并在一定温度和酸度条件下形成硅胶，致使矿浆的澄清与过滤发生困难，所以湿法炼锌希望处理含SiO2较少的锌精矿。

无论火法炼锌还是湿法炼锌，目前工业上生产第一步普遍采用流态化焙烧炉焙烧硫化锌精矿。

硫化精矿的流态化焙烧是强化的冶金过程，氧化反应剧烈进行并放出大量热，可以维持炉内锌精矿焙烧的正常温度900~1100 ℃。由于精矿粒子被气流强烈搅动，整个炉内各部分的物理化学反应是比较均一的，炉内各部的温度均匀，温差只有10℃左右。而且可以设置活动的冷却水管，当温度上升时，随时将其插入流态化床以调节温度。所以采用流态化焙烧可以严格控制焙烧温度。

精矿加入流态化炉后立即进入高温焙烧室。一部分较粗的颗粒约在炉内停留几个小时，然后从设置在加料口对面处的溢流排放口排出，成为焙砂产品。另一部分较细的颗粒随气流带至炉子上部空间继续发生氧化反应。气流速度愈大，停留的时间愈短，带出的细粒也愈多。但是由于温度高、气流速度大及粒子本身的表面积大，在这么短的时间内仍可保证硫化物发生充分的氧化反应。在收尘设备中收集下来的这部分产品是烟尘。由于烟尘比例大，所以流态化焙烧的收尘设备应十分完善。