有色金属冶金学重金属冶金学部分一锌冶金(二)硫化锌精矿的焙烧
有色金属冶金学 1 重金属冶金学部分——锌冶金（二） 硫化锌精矿的焙烧
2硫化锌精矿的焙烧焙烧目的硫化锌精矿焙烧过程是在高温下借助于空气中的氧进行的氧化的过程。烧的目的与要求决定于下一步的生产流程，各具特点。火法炼锌（蒸馏法）：是在焙烧时实行氧化焙烧，尽可能地除去全部硫，以及尽可能完全使铅、镐、砷、锑挥发除去，得到主要由金属氧化物组成的焙砂，使以后蒸馏时可以得到较高质量的锌锭。产出浓度足够大的SO，烟气以供生产硫酸。含镐与铅多的烟尘作为炼镉原料
焙烧目的 硫化锌精矿焙烧过程是在高温下借助于空气中的氧进行的氧化 的过程。焙烧的目的与要求决定于下一步的生产流程，各具特点。 ➢ 火法炼锌(蒸馏法) ： 是在焙烧时实行氧化焙烧，尽可能地除去全部硫，以及尽 可能完全使铅、镉、砷、锑挥发除去，得到主要由金属氧化物 组成的焙砂，使以后蒸馏时可以得到较高质量的锌锭。 产出浓度足够大的SO2烟气以供生产硫酸。含镉与铅多的烟 尘作为炼镉原料。 2 硫化锌精矿的焙烧 2
>鼓风炉炼锌：通过烧结机进行烧结焙烧，既要脱硫、结块，还要控制铅的挥发。精矿中含铜较高时，要适当残留一部分硫，以便在熔炼中制造冰铜
➢ 鼓风炉炼锌： 通过烧结机进行烧结焙烧，既要脱硫、结块，还要 控制铅的挥发。精矿中含铜较高时，要适当残留一部 分硫，以便在熔炼中制造冰铜。 3
>湿法炼锌：1）尽可能完全地氧化金属硫化物，并在焙砂中得到氧化物及少量硫酸盐（3~4%Ss04），实行部分硫酸盐化焙烧，焙砂中少量硫酸盐以补偿电解与浸出循环系统中硫酸的损失；2）使碑与锑氧化并以挥发物状态从精矿中除去；3）在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌：4）得到S0,浓度大的焙烧炉气以制造硫酸；5）得到细小粒子状的焙烧矿以利于浸出的进行
2) 使砷与锑氧化并以挥发物状态从精矿中除去； ➢ 湿法炼锌： 1) 尽可能完全地氧化金属硫化物，并在焙砂中 得到氧化物及少量硫酸盐(3~4%SSO4)，实行部分硫 酸盐化焙烧，焙砂中少量硫酸盐以补偿电解与浸出循 环系统中硫酸的损失； 3) 在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌； 4) 得到SO2浓度大的焙烧炉气以制造硫酸； 5) 得到细小粒子状的焙烧矿以利于浸出的进行。 4
2.1硫化锌精矿焙烧的热力学基础（Zn-S-O系基本反应）IgK反应900K1000K1100K1200K1300K18.613915.673013.206326.606922.1580ZnS+20,=ZnSO4(a,β)0.1507-3.9775-2.1197-0.86861.00803ZnSO4(a.B)=ZnO·2ZnSO4+SO,+1/2O264.354454.973147.169740.62713ZnS+11/2O,=ZnO·2ZnSO4+SO275.8431-5.2601-3.3944-1.8799-0.62670.42371/2(ZnO.2ZnSO4)=3/2ZnO+SO+1/2O21.774319.188517.071115.305413.8248ZnS+3/2O,=ZnO+SO02-6.8524-6.3161-5.8755-5.5891-5.6713Zn(气,液)+ SO, =ZnS +O229.843825.744822.391219.432616.30702Zn(气,液)+O,=2ZnO
（Zn-S-O系基本反应） 反应 lgK 900K 1000K 1100K 1200K 1300K ZnS+2O2=ZnSO4(α,β) 26.6069 22.1580 18.6139 15.6730 13.2063 3 ZnSO4(α,β)＝ZnO·2ZnSO4+SO2+1/2O2 -3.9775 -2.1197 -0.8686 0.1507 1.0080 3ZnS+11/2O2= ZnO·2ZnSO4+SO2 75.8431 64.3544 54.9731 47.1697 40.6271 1/2(ZnO·2ZnSO4 )=3/2ZnO+SO2+1/2O2 -5.2601 -3.3944 -1.8799 -0.6267 0.4237 ZnS+3/2O2=ZnO+SO2 21.7743 19.1885 17.0711 15.3054 13.8248 Zn(气,液) + SO2 = ZnS + O2 -6.8524 -6.3161 -5.8755 -5.5891 -5.6713 2Zn(气,液) + O2 = 2ZnO 29.8438 25.7448 22.3912 19.4326 16.3070 2.1硫化锌精矿焙烧的热力学基础 5
Zn-S-O系等温平衡状态图T=1100K827℃ZnSO.当焙烧温度一定时，3焙烧过程中锌的存在形ZnZnS态取决于ps02和p02。0(ed,on5ZnOB4点A=焙烧气体含4%O210%SO2LosdS点B=焙烧气体含4%O.4%SO2Do-12不同气氛生产不同的ZnS-14产物。-16ZnO6181Zn(准)2025-23-21-19-17-10-50lg(po, /10'Pa)
Zn-S-O系等温平衡状态图 当焙烧温度一定时， 焙烧过程中锌的存在形 态取决于pSO2和pO2。 不同气氛生产不同的 产物。 6
Zn-S-O系等温平衡状态图当气相组成不变T=1100K改变焙烧温度时，也SA827℃ZnSO4可改变焙烧产物中锌3存在的形态。1300KZnO.2ZnSO4ZnS0(ed,on5ZnO提高温度有利于B 4ZnO的生成！10s4)点A=焙烧气体含4%O210%SO2-5点B=焙烧气体含4%O.4%SO2D-12ZnS14-16ZnO6182Zn(准）2025-23-21-19-17-10-50lg(Pa,/10'Pa)
Zn-S-O系等温平衡状态图 1300K 当气相组成不变， 改变焙烧温度时，也 可改变焙烧产物中锌 存在的形态。 提高温度有利于 ZnO的生成！ 7
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图(Pso2=0.1 atm)9091428K125011111000当温度一定时，ZnS5+ZnsO, + Fe20sFenn氧化顺序是：(SO.)SOEZnO->ZnO-2ZnSO4->ZnSO-PSO++Fe.O,(80/04)8ZnFeO,?ZnFe3ZnO+ZnFer2O3(Zn.F)s+(Zn)0(Zn,Fe)S+)SFez9)Fe,OAFesfSd74火法炼锌空气过剩系数为1.05~1.10。7891011湿法炼锌空气过剩系数为1.20~1.30。0/T
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm） 当温度一定时，ZnS 氧化顺序是： ZnO->ZnO·2ZnSO4 ->ZnSO4 火法炼锌空气过剩系数为1.05~1.10。 湿法炼锌空气过剩系数为1.20~1.30。 8
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图当Pso2=0.1atm，(Ps02=0.1 atm)Po2=10132.5~20265Pa时,1203K1428K90911111000当T>1203KFenZnSO,+Fe2O(SO.)3（930℃）时，ZnO稳定。ZnOO+*Fe,O,当T<1203K(80/04)9 ZnFezOxZnFe(930℃）时，3ZnO+ZnFe2O40ZnO·2ZnSO稳定。37Zn,Fe)s+(Zn,Fe)Fe(Zn,Fe)S+)5FerOsFes7A789101110°/T火法炼锌的焙烧温度一般控制在1000℃以上
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm） 当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时， 1203K 当 T > 1203K （930℃）时，ZnO稳 定。 当 T < 1203K （930℃）时， ZnO·2ZnSO4稳定。 火法炼锌的焙烧温度一般控制在1000 ℃以上 9
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图当Pso2=0.1atm，(Pso2=0.1 atm)Po2=10132.5~20265Pa时,1143K9091428K12501000当T>1203KZnsO+Fe2OsEe(SO.)3（930℃）时，ZnO稳定。SOZnoSO+Fe.O,+ZnFeO,当T<1203K(30)4xZnFe104)8t(930℃）时,SZnO+ZnFe2O40ZnO.2ZnSO.稳定。3(Zn,Fe)S+(Zn,Fe)Fe(Zn,Fe)S+)当T<1143K-5FerOs（870℃）时，ZnSO4AFesFed稳定。789101110/T
Zn-Fe-S-O系氧势-温度平衡图 （PSO2=0.1 atm） 当PSO2=0.1 atm ， PO2=10132.5~20265 Pa 时， 1143K 当 T > 1203K （930℃）时，ZnO稳 定。 当 T < 1203K （930℃）时， ZnO·2ZnSO4稳定。 当 T < 1143K （870℃）时，ZnSO4 稳定。 10