硫化鉛精礦的燒結(jié)焙燒副本分解PPT課件

1、1燒結(jié)焙燒的主要目的：1 1、將精礦礦中的硫化物氧化成氧化物，并將較多的砷銻揮發(fā)除去。2 2、將鉛精礦粉料燒結(jié)成堅(jiān)硬多孔的燒結(jié)塊。第1頁(yè)/共37頁(yè)2燒結(jié)焙燒產(chǎn)出的燒結(jié)塊，應(yīng)該： 1 1、燒結(jié)塊的化學(xué)成份，應(yīng)與配料計(jì)算的化學(xué)成份相符； 2 2、燒結(jié)塊必須堅(jiān)實(shí)，在鼓風(fēng)爐還原熔煉時(shí)，不致被壓碎； 3 3、燒結(jié)塊應(yīng)具有多孔質(zhì)構(gòu)造和良好的透氣性； 4 4、在原料含銅低的情況下，要求燒結(jié)塊含硫愈低愈好，以保證絕大部分的硫化物生成氧化物。第2頁(yè)/共37頁(yè)31、硫化鉛的氧化反應(yīng) 鉛精礦的主要成分是方鉛礦（PbS),占精礦組成的60%80%。在燒結(jié)焙燒過(guò)程中，精礦的焙燒主要是PbS發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化物（ P

2、bO），也可能生成硫酸鹽或堿式硫酸鹽（PbSO4, PbSO4 PbO，PbSO4 2PbO，PbSO4 4PbO)，還可能生成金屬鉛（Pb)。第3頁(yè)/共37頁(yè)422422222232SOPbOPbSPbSOOPbSSOPbOOPbS24222232SOPbPbSOPbSSOPbPbOPbS上述反應(yīng)生成的PbO和PbSO4（包括堿式硫酸鉛），與未氧化的PbS之間，發(fā)生下列各種交互反應(yīng),如：在焙燒高溫下，交互反應(yīng)析出的金屬鉛，大部分被煙氣中的氧所氧化。PbOOPb222第4頁(yè)/共37頁(yè)5 綜觀上述反應(yīng)可知，方鉛礦的焙燒過(guò)程可以認(rèn)為是在Pb-O-S三元系中進(jìn)行，焙燒產(chǎn)物的形成取決于實(shí)際焙燒溫度和平

3、衡氣相（主要成分是O2和SO2）組成。因此，在冶金熱力學(xué)上，常用恒溫下的M（金屬）-S-O系lgpSO2-lgpO2平衡狀態(tài)圖（又稱化學(xué)勢(shì)圖）來(lái)研究金屬硫化物的氧化規(guī)律。1100K(827)時(shí)Pb-O-S系狀態(tài)圖如圖2-1所示。第5頁(yè)/共37頁(yè)6 在硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒的實(shí)際生產(chǎn)中，要求PbS盡可能全部變成PbO，而不希望得到PbSO4和PbSO4mPbO，因?yàn)殂U燒結(jié)塊中的PbSO4或（PbSO4mPbO）在下一步鼓風(fēng)爐熔煉中不能被碳或一氧化碳還原成金屬鉛，而被還原成PbS，如 PbSO4+4CO= PbS+4CO2 這就造成鉛以PbS形態(tài)損失于爐渣或鉛锍中的數(shù)量增加，所以在燒結(jié)焙燒時(shí)，應(yīng)使Pb

4、S盡可能生成PbO，而不生成PbSO4。第6頁(yè)/共37頁(yè)7 從Pb-O-S系狀態(tài)圖可以看出，硫酸鉛及其堿式鹽的穩(wěn)定區(qū)域大，這說(shuō)明它們?cè)跓Y(jié)時(shí)容易生成。只有當(dāng)氣相中的SO2分壓較小和O2的分壓較大時(shí)，才能保證PbO的穩(wěn)定范圍，從而不生成或少生成PbSO4。具體地說(shuō)，要使PbSO4（甚至包括PbSO44PbO）完全不生成的條件，必須保證氣相中pSO2小于圖2-1中反應(yīng)式PbSO44PbO = 5PbO+ SO2 +1/2O2 的平衡SO2分壓。但是，降低氣相中pSO2來(lái)減少硫酸鹽的措施是不可取的，因?yàn)閷⒉焕谟脽煔庵屏蛩?。?頁(yè)/共37頁(yè)8綜合上述反應(yīng)，焙燒產(chǎn)物的形成取決于實(shí)際焙燒溫度和平衡氣相（

5、主要是氧氣和二氧化硫）組成。第8頁(yè)/共37頁(yè)9 在實(shí)際生產(chǎn)中，可考慮用下面一些措施來(lái)減少PbSO4的生成，以盡可能增加燒結(jié)產(chǎn)物中PbO的數(shù)量： （1）提高燒結(jié)焙燒溫度 隨著溫度升高，硫酸鹽將變得越來(lái)越不穩(wěn)定。硫酸鹽的分解是吸熱反應(yīng)，升高溫度有利于PbSO4及其PbSO4mPbO向著生成PbO的方向逐級(jí)分解，最后生成穩(wěn)定的PbO（見圖2-2）。因此，鉛燒結(jié)焙燒過(guò)程料層溫度實(shí)際上是在8001000下進(jìn)行。第9頁(yè)/共37頁(yè)10第10頁(yè)/共37頁(yè)11 （2）將熔劑（石灰石、石英砂和鐵礦石等）配料與鉛精礦一起添加到燒結(jié)爐料之中，有助于減少PbSO4的生成，提高燒結(jié)脫硫率。 （3）改善燒結(jié)爐料的透氣性，改

6、進(jìn)燒結(jié)設(shè)備的供風(fēng)和排煙，使鼓風(fēng)爐中的O2和氧化反應(yīng)生成的SO2迅速達(dá)到或離開PbS精礦顆粒的反應(yīng)界面，即降低反應(yīng)界面的pSO2和提高pO2，均有利于PbO的生成。 還值得注意的是，在較低的pSO2和pO2數(shù)值范圍內(nèi)（圖2-1）中的左下方區(qū)域）是金屬鉛的穩(wěn)定區(qū)域，這說(shuō)明燒結(jié)產(chǎn)物中還可能出現(xiàn)金屬鉛。如前面關(guān)于PbS的氧化反應(yīng)所述，金屬鉛的生成有兩種可能：一是PbS直接氧化，二是PbS和PbO、PbSO4發(fā)生交互反應(yīng)。這也是硫化鉛精礦直接煉鉛新工藝的理論依據(jù)。第11頁(yè)/共37頁(yè)12 根據(jù)某廠燒結(jié)塊的物相分析，以其中含鉛總量為基數(shù)，不同形態(tài)的鉛含量如表2-12-1所示。第12頁(yè)/共37頁(yè)13（1 1）

7、鐵的硫化物 黃鐵礦（FeS2）和磁硫鐵礦（FenSn+1）是硫化鉛精礦中的必然伴生物。當(dāng)加熱到300以上時(shí)，黃鐵礦和磁硫鐵礦都發(fā)生分解而產(chǎn)生硫的蒸氣。21222121SnFeSSFeSFeSFeSnn在燒結(jié)鼓風(fēng)和高溫下，硫化亞鐵（FeS）氧化成氧化亞鐵（FeO）、三氧化二鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4 ），其中以Fe2O3為主，能與PbO等金屬氧化物進(jìn)一步結(jié)合成xPbOyFe2O3。第13頁(yè)/共37頁(yè)14（2 2）銅的硫化物 銅在硫化鉛精礦中，呈黃銅礦（CuFeS2）、銅藍(lán)（CuS）和輝銅礦（Cu2S）等形態(tài)存在。焙燒時(shí)，銅的各種硫化物多變?yōu)檠趸铮罱K以游離的或結(jié)合的氧化亞銅或少量

8、未氧化的硫化亞銅的形式，留在燒結(jié)塊中。222342222226(35 / 2)32122(5 / 2)2223222C uF eSOC u OF e OSOC uSOC u OSOC u SOC u OSO第14頁(yè)/共37頁(yè)15（3 3）硫化鋅 硫化鋅的結(jié)構(gòu)是很致密的，故它是一種比較難氧化的物質(zhì)。加之氧化后生成的硫酸鹽和氧化物，是一種很致密的膜層，它能緊緊地包裹在未被氧化的硫化物顆粒表面，阻礙氧的滲入。所以在燒結(jié)焙燒時(shí)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間、過(guò)量的空氣和較高的燒結(jié)溫度，才能使硫化鋅轉(zhuǎn)化為氧化鋅，其反應(yīng)為：221.5ZnSOZnOSO第15頁(yè)/共37頁(yè)16（4 4）砷的硫化物 鉛精礦中的As是以毒砂（

9、FeAsS）及雌黃（As2S3）的形態(tài)存在。焙燒時(shí)，首先受熱離解，然后氧化生成極易揮發(fā)的三氧化二砷（As2O3）。223232232223232F eA sS = A s+ F eS2 A s+ (3 /2 )O= A s OA s S+ (9 /2 )O= A s O32 F eA sS + 5 O= F e O+ A s O2S OS O第16頁(yè)/共37頁(yè)17 As2O3在120時(shí)，已顯著揮發(fā)。到500 時(shí)，其蒸氣壓已達(dá)到105Pa。故燒結(jié)焙燒時(shí)的脫砷程度，一般能達(dá)到40%80%。少部分未揮發(fā)的三氧化二砷進(jìn)一步氧化，變?yōu)殡y于揮發(fā)的五氧化二砷（As2O5 ），隨即與其他金屬氧化物（如PbO、

10、CuO、FeO、CaO等）作用生成很穩(wěn)定的砷酸鹽，殘留于燒結(jié)塊中。第17頁(yè)/共37頁(yè)18（5 5）銻的硫化物 銻主要是以輝銻礦（Sb2S3）和硫銻鉛礦（5PbS2 Sb2S3 ）形態(tài)存在于鉛精礦中，銻的硫化物在燒結(jié)焙燒過(guò)程中的行為類似As2S3，只不過(guò)在同樣焙燒溫度下，生成的Sb2O3較As2O3的蒸氣壓小，揮發(fā)的溫度高，故脫銻程度不及脫砷高。 在高溫及大量過(guò)?？諝庀?，部分氧化成穩(wěn)定的且難揮發(fā)的四氧化二銻（ Sb2O4 ）及五氧化二銻（ Sb2O5 ）同金屬氧化物作用而生成銻酸鹽。2322323SOOSb)2/9(SSbO第18頁(yè)/共37頁(yè)19 鎘常伴生于鉛精礦中，其形態(tài)主要為硫化鎘（CdS）

11、，焙燒時(shí)有少部分揮發(fā)進(jìn)入煙塵。硫化鎘氧化成氧化鎘（ CdO ）和硫酸鎘（CdSO4）： 生成的硫酸鎘，在焙燒末期的高溫下，離解成氧化鎘，最后殘留于燒結(jié)塊中的鎘一般以存CdO在。4222CdSO2OCdS2SO2CdO3OCdS2第19頁(yè)/共37頁(yè)20 金以金屬狀態(tài)存在，燒結(jié)時(shí)不起變化。 銀常以輝銀礦（Ag2S）存在于鉛精礦中，氧化焙燒時(shí)，部分變?yōu)榻饘巽y和硫酸銀（ Ag2S O4）： Ag2SO4是較穩(wěn)定的化合物，在850時(shí)開始分解，因此，銀以金屬銀及硫酸銀的形態(tài)存在于燒結(jié)塊中。222O S2AgOSAg第20頁(yè)/共37頁(yè)21第21頁(yè)/共37頁(yè)22 為了在生產(chǎn)實(shí)踐中能順利地對(duì)含鉛爐料進(jìn)行燒結(jié)焙燒

12、，并能獲得具有孔隙度大和足夠強(qiáng)度的燒結(jié)塊，又能滿足鼓風(fēng)爐熔煉對(duì)化學(xué)成分的要求，所以燒結(jié)焙燒爐料的準(zhǔn)備，無(wú)論是對(duì)燒結(jié)焙燒本身，對(duì)鼓風(fēng)爐熔煉，都具有重要意義。第22頁(yè)/共37頁(yè)23 燒結(jié)前進(jìn)行配料，主要滿足S S、PbPb和造渣組分的要求。 精礦中的硫化物就是焙燒過(guò)程的燃料，配料時(shí)硫的數(shù)量的確定是直接與過(guò)程的熱平衡和燒結(jié)塊殘硫聯(lián)系在一起的，過(guò)高與過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致過(guò)程熱制度的破壞以及殘硫不符合要求。燒結(jié)料適宜的硫量應(yīng)當(dāng)是：脫硫率一般為60%60%75%75%，欲得殘硫1.0%1.0%1.5%1.5%的燒結(jié)塊，則料含S S 應(yīng)為5%5%7%7%。如果S7%S7%時(shí)，則燒結(jié)塊殘硫必然升高而不合要求。第23頁(yè)

13、/共37頁(yè)24 為了使鼓風(fēng)爐熔煉獲得高的生產(chǎn)率、金屬回收率以及低的燃料和熔劑消耗，希望盡可能地提高燒結(jié)塊的含Pb量，但太高會(huì)導(dǎo)致熔煉困難，因此，許多工廠將混合爐料中的鉛含量提高到45%左右。在日本有的工廠已將混合料含鉛從48%提高到51%，最高達(dá)52%。 由于各鉛廠原料成分和原料性質(zhì)的不同，再加上冶煉技術(shù)水平的差異，各鉛廠選配渣成分就不一樣，且差別極大，一般范圍（%）是：SiO22032，F(xiàn)e2230，CaO1420，Zn815。第24頁(yè)/共37頁(yè)25 要求燒結(jié)爐料的物理性質(zhì)均勻，同時(shí)要求有良好的透氣性。第25頁(yè)/共37頁(yè)26 燒結(jié)爐料主要是由鉛精礦、返粉、熔劑（主要是石灰石、鐵礦石、石英石等

14、）、雜料（包括煙塵、含鉛雜物如浸出渣等）組成。一些工廠鉛燒結(jié)焙燒的爐料組成列于表2-62-6。經(jīng)過(guò)配料后的混合料的化學(xué)成分列于表2-72-7。第26頁(yè)/共37頁(yè)27第27頁(yè)/共37頁(yè)28 鼓風(fēng)爐熔煉造渣所需要的熔劑，一般根據(jù)配料計(jì)算量全部混入燒結(jié)爐料中，這樣的燒結(jié)塊在鼓風(fēng)爐熔煉時(shí)就可以大大提高生產(chǎn)率。如果所需的熔劑在熔煉時(shí)才加入，由于熔劑與燒結(jié)愉中造渣成分不能相互密切接觸而使造渣過(guò)程緩慢，過(guò)程不均衡而引起熔煉速度下降。因此，常把熔煉過(guò)程所需的熔劑預(yù)先與精礦一起配入燒結(jié)爐料進(jìn)行燒結(jié)焙燒而產(chǎn)出的燒結(jié)塊稱為自熔燒結(jié)塊。 在燒結(jié)焙燒時(shí)，為了稀釋爐料中的硫，通常加入大量的返粉，其數(shù)量可達(dá)精礦數(shù)量的23倍

15、。所謂返粉，即為含硫低的燒結(jié)焙燒產(chǎn)品，經(jīng)破碎后返回?zé)Y(jié)配料的粉料。為了稀釋爐料中的硫和鉛，有時(shí)還加入一定量的鼓風(fēng)爐水淬渣，也有利于改善燒結(jié)塊的質(zhì)量。第28頁(yè)/共37頁(yè)29 燒結(jié)爐料的配料方法常見有兩種，即倉(cāng)式配料（也稱皮帶配料或圓盤配料）法和堆式配料法。也有聯(lián)合使用的。 倉(cāng)式配料法設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，便于機(jī)械化，我國(guó)普遍采用，其最大缺點(diǎn)是很難控制各組分的正確配料比例和數(shù)量。 堆式配料法的優(yōu)點(diǎn)有：配料比較容易控制，爐料成分均勻；可預(yù)先分析爐料成分，準(zhǔn)確度高，可大量?jī)?chǔ)存已配好的爐料，使燒結(jié)塊成分長(zhǎng)時(shí)間無(wú)波動(dòng)。缺點(diǎn)是需要在一端設(shè)有為臨時(shí)改變爐料組成用的補(bǔ)充配料倉(cāng)，并且占地面積大，使大量精礦不能得到

16、迅速處理。第29頁(yè)/共37頁(yè)301、帶式燒結(jié)機(jī)的構(gòu)造及附屬設(shè)備 燒結(jié)焙燒的主要設(shè)備是燒結(jié)機(jī)。燒結(jié)機(jī)是一種連續(xù)作業(yè)的冶金設(shè)備，按其形狀分盤式和帶式兩種。帶式燒結(jié)機(jī)又稱直線型燒結(jié)機(jī)，它由許多個(gè)緊密擠在一起的臺(tái)車組成。臺(tái)車用鋼鑄成，底部有爐篦，短邊設(shè)有擋板（即為車幫），擋板的高矮確定料層的厚薄，而長(zhǎng)邊則彼此緊密相連，形成一具有爐篦的大而長(zhǎng)的淺槽，類似一環(huán)形運(yùn)輸帶。第30頁(yè)/共37頁(yè)31第31頁(yè)/共37頁(yè)32 機(jī)架的前端設(shè)有一對(duì)大齒輪（又稱扣鏈輪），尾端則為一半園形的固定鋼軌或星輪。大齒輪由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置而運(yùn)動(dòng)，其齒間距離與臺(tái)車輪間距吻合，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，其齒恰好扣住下軌道而來(lái)的臺(tái)車將它提升到上軌道，

17、同時(shí)將前面的所有臺(tái)車推動(dòng)，并使之緊緊地聯(lián)接在一起。第32頁(yè)/共37頁(yè)33 臺(tái)車沿上軌道移動(dòng)到風(fēng)箱頂部時(shí)，車箱底的兩側(cè)滑行在風(fēng)箱邊緣的鋼制滑板上以構(gòu)成風(fēng)箱的密封。其密封的類型有：1 1、水封板密封；2 2、滑動(dòng)密封；3 3、浮板密封；4 4、油封或氣封；5 5、彈簧板密封等。這幾種臺(tái)車與風(fēng)箱之間的主要密封裝置，均要定期把油注入上下滑板之間的油槽中，以加強(qiáng)密封效果和減少摩擦阻力。 燒結(jié)料層的厚薄，可通過(guò)點(diǎn)火爐前面的括料板上下移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)。為了補(bǔ)救刮料板將小車爐篦上的混合料壓緊的缺陷，有的把平口括料板改成耙齒形刮料板，用來(lái)耙松爐料以改善透氣性。第33頁(yè)/共37頁(yè)34第34頁(yè)/共37頁(yè)35 爐料的點(diǎn)火系采用懸吊在燒結(jié)機(jī)上方靠近頭部的點(diǎn)火爐進(jìn)行，點(diǎn)火爐的外殼用鋼板制成，內(nèi)襯耐火磚，燃料可用焦炭、重油和煤氣，由于煤氣點(diǎn)火爐具有