煅燒,焙燒與燒結(jié)的區(qū)別

歡送共閱歡送共閱焙燒焙燒焙燒與煅燒是兩種常用的化工單元工藝。焙燒是將礦石、精礦在空氣、氯氣、氫氣、甲烷和氧水或揮發(fā)組分。燒結(jié)也是一種化工單元工藝。燒結(jié)與焙燒不同，焙燒在低于固相爐料的熔點(diǎn)下進(jìn)展反響，而燒而燒結(jié)是物料配加復(fù)原劑、助熔劑的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。燒結(jié)、焙燒、煅燒雖然都是高溫反響過程，但燒結(jié)是在物料熔融狀態(tài)下的化學(xué)轉(zhuǎn)化，這是它與焙燒、煅燒的不同之處。焙燒焙燒的分類與工業(yè)應(yīng)用成與物理性質(zhì)的過程稱為焙燒。在無機(jī)鹽工業(yè)中它是礦石處理或產(chǎn)品加工的一種重要方法。焙燒過程依據(jù)反響性質(zhì)可分為以下六類，每類都有很多實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。氧化焙燒礦的火法冶煉也用氧化焙燒。硫鐵礦(FeS2)焙燒的反響式為：24FeS2+11O＝2Fe2O3+8SO2↑223423FeS2+8O＝FeO+6SO↑2342SO2Fe2O3Fe3O4Fe2O3較多；假設(shè)溫度高，F(xiàn)e3O4多。焙燒過程中，礦中所含鋁、鎂、鈣、鋇的硫酸鹽不分解，而砷、硒等雜質(zhì)轉(zhuǎn)入氣相。硫化銅(CuS)精礦的焙燒分半氧化焙燒和全氧化焙燒兩種，分別除去精礦中局部或全部硫，同爐。鋅精礦中的硫化鋅(ZnS)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苡谙×蛩岬难趸\也用氧化焙燒，溫度850～900℃，空氣1.1～1.290％以上為可溶于稀硫酸的氧化鋅，只有極少量不溶于稀酸的鐵酸鋅(ZnO·Fe2O3)和硫化鋅。氧化焙燒是鉬礦化學(xué)加工的主要方法，輝鉬礦(MoS2)4560～80目，在焙燒爐中于500～550℃下氧化焙燒，生成三氧化鉬。三氧化鉬是中間產(chǎn)品，可生成多種鉬化合物與鉬酸鹽。有時(shí)，氧化焙燒過程中除加空氣外，還加添加劑，礦物與氧氣、添加劑共同作用。如鉻鐵礦化CO35％以上1150℃下氧化焙燒為六價(jià)鉻：2Cr2O3+4Na2CO3+3O2=4Na2Cr2O4+4CO2↑硫酸化焙燒使某些金屬硫化物氧化成為易溶于水的硫酸鹽的焙燒過程，主要反響有2MeS+3O2→2MeO+2SO22MeO+SO2+O2→MeO·MeSO4MeO·MeSO4+SO2+O2→2MeSO4Me600800℃下焙燒時(shí)，生成氧化銅。所以掌握較高的SO2氣氛及較低的焙燒溫度，有利于生成硫酸鹽；反之，則易變?yōu)檠趸?，成為氧化焙燒。?duì)鋅的硫化礦及其精礦，用火法冶煉時(shí)，用氧化焙燒；用濕法處理時(shí)，承受硫酸化焙燒。揮發(fā)焙燒將硫化物在空氣中加熱，使提取對(duì)象變?yōu)閾]發(fā)性氧化物，呈氣態(tài)分別出來，例如，火法煉銻中3將銻礦石(含Sb2S3)在空氣中加熱，氧化為易揮發(fā)的Sb2O：32Sb2S3+9O2→2Sb2O3↑+6SO2↑290400℃可除去全部硫。氯化焙燒借助于氯化劑(Cl、HCl、NaCl、CaCl

等)的作用，使物料中某些組分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或分散態(tài)2 2存在明顯區(qū)分。化工生產(chǎn)中，常利用上述特性，借助氯化焙燒有效實(shí)現(xiàn)金屬的分別、富集、提取與使被提取的金屬氯化物在不揮發(fā)條件下進(jìn)展，所產(chǎn)生的氯化物用水或其他溶劑浸取而與脈石分別；然后冷凝回收。此法用于菱鎂礦(MgCO3)與金紅石(TiO2)的氯化，以生產(chǎn)鎂和鈦，也用于處理黃鐵礦燒渣，綜合回收銅、鉛、鋅、金、銀等。(如煤或焦炭)和氯化劑，粒上，隨后用選礦方法富集，制成精礦。此法可用于某些難選或低品位的氧化礦(如氧化銅礦)。業(yè)溫度比其他火法反響過程低；③分別效率高，綜合利用好。在高品位礦石資源日趨枯竭的狀況環(huán)境保護(hù)問題。在無機(jī)鹽生產(chǎn)中，建的鈦白粉(TiO2)裝置多承受氯化法。金紅石礦或鈦鐵礦渣與適量的石油800～1000℃下進(jìn)展氯化，其反響式為：TiO2+(1+β)C+2Cl2→TiCl4+2βCO+(1-β)CO2βCO/(CO+CO2)的比值。純TiCl4TiCl4Ti或TiO。2復(fù)原焙燒(含COHCH

等)使其中某些氧化物局部或全部2 4復(fù)原，以利于下一步處理。例如貧氧化鎳礦預(yù)熱到780～800℃，用混合煤氣復(fù)原，使鐵的高價(jià)化Fe3OFeONH－CO4 3 2－H2O溶液的金屬鎳和鈷。磁化焙燒也屬于復(fù)原焙燒，其目的是將弱磁性的赤鐵礦(Fe2O3)復(fù)原為強(qiáng)磁性的磁鐵礦(Fe3O4),以便于磁選，使之與脈石分別。無機(jī)鹽生產(chǎn)中，重晶石(主要含BaSO4)的化學(xué)加工主要承受復(fù)原焙燒法，是生產(chǎn)各種鋇化合物最經(jīng)典、最重要、使用最廣的方法。復(fù)原焙燒所用重晶石礦的品位要高，一般含BaSO4>98％，SiO2<2％，否則將影響產(chǎn)品質(zhì)量。重晶石與煤粉在轉(zhuǎn)爐中，于1000～1200℃的高溫下，復(fù)原焙燒成硫化鋇(俗稱黑灰)，反響式為：BaSO4+2C→BaS+2CO2經(jīng)浸取分別所得的硫化鋇溶液，可進(jìn)而制成其他鋇化合物。亦可用氫氣、甲烷、自然氣代替煤粉進(jìn)展復(fù)原焙燒，在懸浮爐中復(fù)原重晶石，該法可強(qiáng)化復(fù)原過程。氧化鈉化焙燒324向礦石中加適量鈉化劑(Na2CO、NaCl、NaSO等)，焙燒后生成易溶于水的鈉鹽，例如，324五價(jià)的偏釩酸鈉：焙燒過程的物理化學(xué)根底焙燒過程熱力學(xué)

Na2CO3+V2O3+O2→2NaVO3+CO2Na2SO4+V2O3+O2→2NaVO3+SO3NaCl+V2O3+3/2O2→2NaVO3+Cl2物的相區(qū)。焙燒過程中發(fā)生很多反響。以方鉛礦焙燒為例，總反響式為：2PbS+3O2→2PbO+2SO2此為全脫硫焙燒，或完全程度的氧化焙燒。對(duì)鋅、銅、鐵也能寫出類似的完全焙燒反響式。假設(shè)焙燒溫度較低，則形成硫酸鹽：2PbS+3O2→2PbSO42PbO+2SO2→2PbSO4溫度較高時(shí)，氧化物可被硫化物復(fù)原得到金屬：2PbO+PbS→3Pb+SO2可以承受掌握溫度和氧勢(shì)(即壓力)以得到所需的氧化態(tài)。以鋅精礦而言，因最終要用碳復(fù)原，爭(zhēng)論焙燒熱力學(xué)時(shí)，還要留意氣相中會(huì)生成三氧化硫：SO2+1/2O2=SO3MeSO3=MeO+SO2(Me為金屬離子)在肯定反響條件下，反響的產(chǎn)物到底是氧化物還是硫酸鹽要由 圖來推斷，由相圖來確定產(chǎn)物組成。4溫度為1000K的Ni-O-S優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖見圖4-1-01。在總壓為0.1MPa(1大氣壓)下，假設(shè)氣體組成O23～10％，SO23～10％，則所得區(qū)域見小方形ANiSO。假設(shè)氣體組成為4O1％SO1％則為B點(diǎn)此時(shí)NiO是穩(wěn)定的對(duì)于圖中的點(diǎn)相應(yīng)的 要求壓力如此之小，在工業(yè)生產(chǎn)中是不行能形成的。950K9793.5SO28％，O249504-1-02。表示在工業(yè)焙燒銅鈷礦4石的作業(yè)點(diǎn)(點(diǎn)A)恰好在CoSO、CuSO4區(qū)域中。假設(shè)需要在浸取時(shí)，將銅與鈷分別，焙燒條件4B，則會(huì)生成不溶于水的氧化銅與可溶的氧化鈷，此分別操作也已在工業(yè)中應(yīng)用。也可用溫度對(duì)平衡的影響以移動(dòng)優(yōu)勢(shì)區(qū)域位置以便產(chǎn)生出所需之最終產(chǎn)品。焙燒過程動(dòng)力學(xué)與影響焙燒速率的因素焙燒過程是氣－固相非催化過程，由于顆粒之間無微團(tuán)混合，所以反響速率的考察對(duì)象是顆粒本身。宏觀反響過程包括氣膜集中(外集中)、固膜集中(又稱產(chǎn)物層集中或灰層集中，內(nèi)集中)及在未反響芯外表上的化學(xué)反響。目前爭(zhēng)論宏觀反響速率最常用的是收縮未反響芯(又稱縮芯)模型，當(dāng)仍停留在閱歷或半閱歷的狀態(tài)。焙燒爐生產(chǎn)力量的大小，取決于焙燒反響速率，反響速率越快，在肯定的殘硫指標(biāo)下，單位時(shí)間內(nèi)焙燒的固體礦物就越完全，礦渣殘硫就低。在實(shí)際生產(chǎn)中不僅要求焙燒的礦物量多，而且①溫度的影響200℃以下，只能緩慢進(jìn)展1600℃，但沸騰焙燒爐一800～900℃之間，多余的熱量需要移走，包括設(shè)置冷卻裝置或廢熱鍋爐。雖然FeS和FeO能夠組成熔點(diǎn)為940℃掌握溫度。②固體原料粒度影響焙燒過程是一個(gè)氣－固相非催化反響過程，焙燒速度在很大程度上取決于氣固相間接觸外表的硫來不及燃燒透，使排出的礦渣中硫增高。實(shí)際生產(chǎn)中是否要求礦石愈小愈好呢？也不是。粒度過小，不但會(huì)增加礦石被粉碎磨細(xì)的工作0.07～3.0mm之間。③氧氣含量的影響氣體中氧的含量對(duì)固體原料的焙燒速度也有很大影響。由于金屬硫化物礦物的焙燒速度，取決使礦石在流化狀態(tài)下焙燒，單位反響外表積大，氣固接觸充分，焙燒過程能以極快速度進(jìn)展。典型氧化焙燒工藝－硫鐵礦焙燒制硫酸原料氣硫鐵礦是硫化鐵礦物的總稱，它包括主要成分為FeS2的黃鐵礦與主要成分為FenSn+1(n≥5)的磁硫鐵礦。純粹黃鐵礦含硫53.45％，磁硫鐵礦含硫36.5～40.8％。硫鐵礦有塊狀與粉狀兩種。塊篩分。硫鐵礦焙燒的主要化學(xué)反響是FeS2的氧化，它分兩步進(jìn)展，首先是FeS2的熱分解，此后為分解產(chǎn)物的氧化。2FeS2→2FeS+S2(g)S2(g)+2O2→2SO2↑2FeS+3O2→2FeO+2SO2↑2FeO+1.5O2→Fe2O3實(shí)際上焙燒爐中過?？諝廨^少，故礦渣中的鐵有Fe2O3和FeO兩種形態(tài)，F(xiàn)e2O3

FeO的比例取決于爐中氧的分壓。硫鐵礦焙燒總的反響式為：

、4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑硫鐵礦的焙燒是猛烈放熱反響，除可供反響自熱外，還需要移走反響余熱。在空氣中焙燒黃鐵SO316.2％。現(xiàn)代硫鐵礦的焙燒都承受沸騰焙燒技術(shù)。硫鐵礦焙燒工藝流程見圖4-1-03。焙燒工序的主要設(shè)備有沸騰焙燒爐、廢熱鍋爐和電除塵器。900℃，經(jīng)廢熱鍋爐降溫至350℃。爐氣中礦塵局部在廢熱鍋爐中沉降，其<0.2g/m3。當(dāng)電除塵器具有更高捕集效率時(shí)，也可不用旋風(fēng)除塵器。全部礦渣(礦灰)經(jīng)礦渣增濕器噴水增濕，80℃以下，以便運(yùn)輸。典型復(fù)原焙燒工藝－重晶石(硫酸鋇)焙燒制硫化鋇立德粉，等摩爾硫酸鋇和硫化鋅的混合物)用于涂料、橡膠、煙火、信號(hào)彈等。鋇鹽制造過程中，首先要將重晶石礦進(jìn)展復(fù)原焙燒，得到硫化鋇，然后再以硫化鋇為原料制造用生成偏硼酸鋇，與純堿作用生成碳酸鋇等。重晶石礦物的主要組成是硫酸鋇，含量為95％～98％，其余是二氧化硅、硫酸鈣等雜質(zhì)。目前世界各國大都是在轉(zhuǎn)窯內(nèi)用煤或石油焦為復(fù)原劑，在1000～1250℃高溫下將重晶石復(fù)原為硫化鋇：BaSO4+4C→BaS+4CO0.2～5mm2～3mm1.5～2.0m20～40m，以自然氣、油1.5～2.0h。焙燒后黑色或暗灰色含硫化鋇的黑灰放入冷12％～15％，除渣后將溶液進(jìn)一步精制后即可作為生產(chǎn)其他鋇鹽的原料。典型氯化焙燒工藝－氯化法制造鈦白粉鈦白粉(TiO2)是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，在涂料、油墨、造紙、塑料、橡膠、化纖、陶瓷等工業(yè)中有重要用途。鈦白粉的生產(chǎn)工藝有硫酸法和氯化法兩種工藝路線。硫酸法工藝路線長，生產(chǎn)過程中有大量的2050工業(yè)化，由于其流程緊湊合理，“三廢”少，產(chǎn)品質(zhì)量高，現(xiàn)在氯化法鈦白粉產(chǎn)量已超過硫酸法。TiO290％～95％以上的自然金紅石礦。主分。自然金紅石礦的氯化焙燒650℃左右，然后900TiO2(自然金紅石礦)+2C+2Cl2→TiCl4+2CO4TiCl，還含有其他雜質(zhì)。氣體冷卻到200℃左右，大局部雜質(zhì)冷44TiCl4

，經(jīng)提純后送往氧化爐。由于TiCl4FeCl、AlCl、SiCl等的沸點(diǎn)不同，可承受精餾法將粗TiCl

進(jìn)展提純，得到高濃度的液3 3 4 44TiCl。4TiCl4的氧化TiCl4的氧化反響是一個(gè)氣相反響，溫度在1400～1500℃，反響時(shí)間只需幾毫秒，不象硫酸法焙燒時(shí)間要幾個(gè)小時(shí)。TiCl4+O2→TiO2+2Cl2TiCl490～100℃，氧氣也要預(yù)熱至此溫度，兩者同時(shí)噴入TiO2晶體在高溫下長大并相TiO2600℃TiO2收集下來，含氯尾氣經(jīng)處理后返回氯化焙燒使用。TiCl4氧化時(shí)需參加AlCl3作為成核劑(晶種)，AlCl3隨TiCl4一同蒸發(fā)氣化，混合后進(jìn)入氧化爐內(nèi)。TiCl4在氧氣中燃燒所放出的熱量還缺乏以使物料上升到氧化反響的溫度，需要外供熱量幫助升溫。TiCl4TiCl41000℃高溫下對(duì)材料的防腐蝕要求很高；TiCl410m/s，這種高速混合有很大TiO2晶體顆粒大小也是很困難的事情。此外還要防止TiO2在器壁結(jié)疤。鈦白粉的外表處理甲基丙烷等，以提高鈦白粉產(chǎn)品在不同介質(zhì)中的潤濕性能。焙燒設(shè)備焙燒過程的主產(chǎn)物假設(shè)是固體物料，應(yīng)使其物理化學(xué)性質(zhì)適合后繼作業(yè)，而且要供給適宜的物技術(shù)有爐膛焙燒、飄懸焙燒、沸騰焙燒與燒結(jié)焙燒。爐膛焙燒8～12層爐床。礦石由頂部參加，并由爐膛內(nèi)一層層向下降落，此100～200噸，通常過程是自熱的，爐料氧化足以供給熱能。飄懸焙燒精礦通常是濕的；在上部一、二層枯燥后，穿過燃燒室下落，焙燒礦下落并集合于底層后從爐內(nèi)卸出。此過程中燃燒量缺乏，需燃燒關(guān)心燃料以維持焙燒溫度沸騰焙燒又稱流態(tài)化焙燒，是固體流態(tài)化技術(shù)在化工、冶金中的應(yīng)用。沸騰焙燒爐中，礦石粒子在懸浮湍動(dòng)，加快了氣一固兩相間傳遞過程，因此焙燒強(qiáng)度高，且床層溫度均勻?；ば袠I(yè)應(yīng)用沸騰焙燒爐對(duì)金屬硫化物(包括浮選礦或經(jīng)裂開的塊礦等)進(jìn)展氧化焙燒，硫酸化法造紙工廠制蒸煮液。1950年德國巴登苯胺與堿公司(BASF)36噸H2SO4／日，1952751956年開頭在工業(yè)上應(yīng)用沸騰焙燒爐，并很快取代了多膛塊礦爐。沸騰爐123m22800m3，于八十年月初建成，設(shè)10O0噸H2SO／日．4沸騰焙燒爐構(gòu)造見圖4-1-04。爐體為鋼殼襯保溫磚，內(nèi)層襯耐火磚，為防止冷凝酸腐蝕，鋼殼還有加料口、礦渣出口、爐氣出