硫铁矿焙烧原理(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,硫铁矿焙烧,硫铁矿焙侥反应极为复杂，随着条件不同而得到不同的反应产物。其过程分为二步：,第一步是硫铁矿中的有效成分,FeS,2,受热分解成贴和单体硫；,这一步是吸热反应，温度越高，对,FeS2,分解反应越有利。高于,400,就开始分解，,500,时则较为显著，,x,值随温度改变而变化，,900,，,x=0,。,第二步 分解出的单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫；,S,2,+2O,2,=2SO,2,温度高于,600,时，剩下的硫化亚铁在氧分压为,3.04kPa(0.03atm),以上，即空气过剩量大时，生成红棕色烧渣：,4FeS+7O,2,=2 Fe,2,O,3,+4SO,2,+Q,（,1,）焙烧反应,1,氧含量在,1%,左右时，则生成棕黑色,Fe,3,O,4,，称磁性烧渣：,3FeS+5O,2,=Fe,3,O,4,+3SO,2,+Q,（,2,）总反应方程式：,常规焙烧总反应方程式：,4FeS,2,+11O,2,=2 Fe,2,O,3,+8SO,2,+3310kJ/mol,说明：,正常情况下，反应热可维持系统在高温下的热平衡，无需另加 热源。,反应特点：强放热、体积减小、气,-,固相（非均相）、不可逆反应；有副反应，如,SO,2,SO,3,，钙镁盐的分解等。,空气过剩量不足：炉内呈较强还原气氛，残硫较高。,（,磁性焙烧,）,3FeS,2,+8O,2,=Fe,3,O,4,+6SO,2,+Q,2,（,3,）脱砷焙烧（两个阶段）,热分解,4FeAsS=4FeS+As,4,2FeS,2,=2FeS+S,2,4FeAsS+4FeS,2,=8 FeS+As,4,S,4,氧化,As,4,+3O,2,=2As,2,O,3,1/2 S,2,+O,2,=SO,2,As,4,S,4,+7 O,2,=2As,2,O,3,+4 SO,2,3FeS+5 O,2,=Fe,3,O,4,+3 SO,2,在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免,Fe,2,O,3,2Fe,2,O,3,+As,2,O,3,=4FeO+As,2,O,5,使砷留于残渣中。,3,炉气,硫与氧化合生成的,SO,2,及其他气体（过量,O,2,、空气带入的,N,2,、和水蒸气）的统称；,炉渣,即烧渣，铁与氧化合生成的氧化物及其他固态物；,杂质,硫铁矿中含铜、铅、锌、钴、镉、砷、硒等的硫化物，铜、锌、钴、镉的氧化物留在炉渣中，而,PbO,As,2,O,3,SeO,2,则一部分或全部成为气态，随炉气进入制酸系统；若矿石中含有氟化物，则,HF,也会进入炉气。,（,4,）产物：,4,（,5,）焙烧速度,硫铁矿的焙烧是非均相的反应过程，反应在两相的接触表面上进行。从热力学角度看，反应可进行得很完全，因而对生产起决定作用的是焙烧速度。,随着温度的升高，化学反应速率的增长，远远超过扩散速率的增长率。在实际生产中，由于反应温度较高，约,900,左右，故硫铁矿的焙烧属扩散控制。,扩散分为：,1,、氧向琉铁矿表面扩散,2,、生成的二氧化硫由表面向气流中扩散提高焙烧剂,(,一般为空气,),中氧的浓度，可加快焙烧过程总的速率。整个硫铁矿焙侥过程中，氧的扩散控制了总反应速率。氧的扩散速率还与气固相的接触面积，氧通过气膜和氧化层的传质系数有关。,5,（,5,）焙烧速度,分解段,485-560,转换段,500-630,扩散段,720-1155,7.110,2,7.6 8.3 9.1 10.0 11.1 12.5 14.3,436 487 556 636 727 837 977 1157,6,a,提高反应温度。提高反应温度可加快扩散速率，但应低于炉渣的熔点，否则，物料熔结合影响正常操作。所以控制操作温度在,850,900,间。,b,减小粒度。矿石粒度小，可增大烙烧剂与矿石的接触面，并减少内扩散阻力。所以矿料焙烷前要适当破碎。,c,增加焙烧剂与矿物的相对运动，由于空气与矿粒间的相对运动愈剧烈，气体的扩散阻力就愈小，因而，目前硫铁矿制酸普通采用沸腾焙烧。,d,提高焙烧剂氧含量，提高氧气浓度有利于提高焙烧速率，但用富氧空气焰烧硫铁矿并不经济，通常只用空气焙,烧,即可。,提高反应速率的途径：,7,