硫铁矿焙烧原理课件
硫化焙烧工艺
硫化焙烧工艺硫化焙烧工艺是一种常用于矿石的炼化过程，它能够将硫含量较高的矿石中的硫化物转化为氧化物，从而使得矿石中的金属元素更容易被提取和分离出来。
下面将介绍硫化焙烧工艺的基本原理以及其在矿石冶炼中的应用。
硫化焙烧工艺的基本原理是通过加热矿石，使其中的硫酸盐或硫酸水合物分解为二氧化硫和水，然后再通过氧化反应将二氧化硫转化为三氧化硫。
在这个过程中，矿石中的金属元素通常会与硫酸化合物或硫酸盐形成金属硫酸盐，这些硫酸盐在焙烧过程中会被分解和转化。
硫化焙烧过程一般分为两个阶段，即干燥和焙烧阶段。
在干燥阶段，将矿石加热至一定温度，以蒸发其中的水分。
随后，在焙烧阶段，将矿石继续加热，使其中的硫酸盐或硫酸水合物分解和转化为氧化物，同时将矿石中的金属元素尽可能完全地还原出来。
硫化焙烧工艺在矿石冶炼中有着广泛的应用。
首先，硫化焙烧能够有效地降低矿石中的硫含量。
在许多金属冶炼过程中，硫化物是一种常见的有害杂质，它容易与金属形成硫化物，降低金属的纯度和回收率。
通过将矿石进行硫化焙烧处理，可以将硫酸盐转化为氧化物，减少硫对金属冶炼的干扰。
其次，硫化焙烧也可用于矿石的预处理。
一些含金属的矿石在经过硫化焙烧处理后，金属元素可以更容易地被提取和分离出来。
硫化焙烧可以使矿石中的金属硫酸盐分解为金属氧化物，并改变矿石的物理性质和结构，从而提高金属的浸出率和回收率。
此外，硫化焙烧还可以利用硫化物的热分解反应生成二氧化硫。
二氧化硫是一种重要的化工原料，在工业生产中有广泛的应用。
通过硫化焙烧处理矿石，可以将硫酸盐或硫酸水合物转化为二氧化硫，从而提供工业上的需求。
总结起来，硫化焙烧工艺是一种常用于矿石冶炼的技术，它通过加热矿石将其中的硫酸盐或硫酸水合物分解和转化，从而降低矿石中的硫含量，提高金属的纯度和回收率。
硫化焙烧还可以用于矿石的预处理，改善金属的浸出性能。
此外，硫化焙烧还可以生成二氧化硫，为工业生产提供重要的化工原料。
焙烧ppt课件
分类：根据矿物焙烧发生化学反应的条件和工艺 参数，分为热分解、氧化焙烧、还原焙烧、氯化 焙烧、钠化焙烧、硫化焙烧等。 举例：黄铁矿FeS2的磁化焙烧
FeS2 O2 Fe7S8 SO 2
Fe7S8 O2 Fe3O4 SO 2
弱磁性的黄铁矿在氧化气氛中短时间焙烧，生成强磁 性的磁黄铁矿；延长焙烧时间，磁黄铁矿继续氧化变 成磁铁矿。
4.1.2焙烧之氧化焙烧
硫化物经焙烧转变为氧化物或硫酸盐的反应：
2MS 3O2 2MO 2SO 2 2SO 2 O 2 2SO 3 MO SO 3 MSO 4
可逆反应
1 若炉气中SO3分压小于MSO4的分解压， MSO4分解，MS 氧化为MO，即硫化矿物全部脱硫焙烧； —氧化焙烧 2 若炉气中SO3分压大于MSO4的分解压， MS便氧化为 MSO4，即硫化矿物部分脱硫焙烧。—硫酸化焙烧 硫酸化焙烧是在氧化焙烧生成金属氧化物的基础上，使金 属氧化物转变成可溶性硫酸盐，再用水浸出的分离过程。
氧化焙烧
还原焙烧
MS
MO
氧化
还原气氛 氧化或还原
空气/氧气 硫酸化焙烧
粉煤/焦炭 硫化焙烧/煤气 硫化剂 氯气/氯化 氯化离析 氢/氯化钠
氯化焙烧 MO/MS
钠化焙烧
MO
氧化或还原
钠盐
—
钒钨铬等
—
磁化焙烧 弱磁性矿物 中性、氧化或还原
焙烧设备：沸腾炉、多膛炉、回转窑、竖炉等。
硫化挥发法-中国云锡公司 锡中矿烟化炉 还原挥发法-高温烟化炉，锌、铅气态金属挥发
4.1.4焙烧之氯化焙烧
氯化焙烧是矿物原料与氯化剂在氧化或还原 气氛中加热并发生化学反应，生成可溶性或气 态金属氯化物的过程。
硫铁矿制酸工艺
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第一章概述 (1)第一节装置概况 (1)第二节硫酸及硫氧化物的性质 (2)第三节工艺流程及其控制特点 (13)第二章硫铁矿制酸主要工艺原理 (22)第一节沸腾焙烧工艺原理 (22)第二节炉气净化工艺原理 (30)第三节三氧化硫吸收工艺原理 (39)第四节二氧化硫转化的工艺原理 (46)第五节循环水工艺原理 (49)第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
硫铁矿制酸工艺
第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS 控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
硫酸的主要物理性质为：20℃时密度g/cm3 1.8305熔点℃10.37+0.05沸点℃100% 275+598.479%(最高) 326+5气化潜热(326.1℃时),KJ/mol 50.124熔解热(100%), KJ/mol 10.726比热容(25℃), J/(g k)98.5% 1.41299.22% 1.405100.39% 1.3941.1 外观特性浓硫酸是无色透明液体，能与水或乙醇混合，暴露在空气中迅速吸收空气中的水份。
掌握硫铁矿焙烧的基本原理
炉渣：Fe3O4、Fe2O3、不可燃物质和未完
全燃烧FeS等
2018/10/7 化工工艺-硫酸 9
1、炉气组成
设m=参加反应O2分子数/反应生成SO2分子数 n=空气或其它含氧气体中氧含量%
炉气中C(O2)、C(SO2)、C(SO3) 体积分数
计算以干矿石为基准 假设：无SO3生成、且生成100体积干炉气 所需空气量：100- C(SO2) + m C(SO2) 所加入空气中O2量： [100- C(SO2) + m C(SO2)] n/100 炉气中剩余O2量： [100- C(SO2) + m C(SO2)] n/100 - m C(SO2) = n + [n (m +1 ) /100 - m ] C(SO2)
100 C(SO 2 ) mC(SO2 ) V空 气 V炉 气 100 700 [ 7m 1]Nm 3 / 1000Kg矿石 2018/10/7 化工工艺-硫酸 C(SO 2 )
13
焙烧过程的热量衡算
矿石+空气 t1 ΔH1
ΔH
烧渣+炉气 t2 ΔH2
矿石+空气 t0
化工工艺学（Ⅰ） ——硫铁矿制硫酸
2014.4
第一节 概述
硫酸的性质
硫酸的物理性质： 无色，透明，油状。10.5 ℃凝固为晶体。密度 1831Kg/m3。 工业硫酸：SO3与水以任意比例混合的溶液。 结晶温度：6种结晶化合物-39.6~35.85 ℃ 沸点：279.6 ℃ （98.4%最高恒沸点330 ℃） 蒸汽压：浓硫酸平衡水蒸气压低，远低于同温 度下饱和水蒸气压，浓度90%广泛用作干燥剂。
FeS +O2 → SO2 + Fe2O3 / Fe3O4
硫铁矿制酸工艺解读
错误！未找到索引项。
第一章概述 (1)第一节装置概况 (1)第二节硫酸及硫氧化物的性质 (2)第三节工艺流程及其控制特点 (14)第二章硫铁矿制酸主要工艺原理 (23)第一节沸腾焙烧工艺原理 (23)第二节炉气净化工艺原理 (31)第三节三氧化硫吸收工艺原理 (40)第四节二氧化硫转化的工艺原理 (47)第五节循环水工艺原理 (50)第一章概述第一节装置概况江西铜业集团化工有限公司老系统硫酸装置设计生产能力为10万吨／年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。
本装置还具有高回收率和低“三废”排放等优点。
总硫回收率期望值可达97％（保证值为96.0％以上），工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1”四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放指标低于《大气污染物综合排放标准》，净化工段20％稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂使用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，达到综合利用的目的。
鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。
本装置技术新、可靠性高，采用以下具有成功业绩的最新技术：DCS 控制系统；阳极保护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。
现在建设的江西铜业（德兴）60万吨/年硫铁矿循环经济项目一期工程规模为30万吨/年，项目建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。
计划于2012年6月竣工投产。
第二节硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子量为98.078，分子式为H2SO4。
从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3·H2O。
在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比≤1时，称为硫酸，它们的摩尔比﹥1时，称为发烟硫酸。
硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。
第四章硫化矿的火法冶金课件
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任务实践二)硫酸化焙烧动力学硫化物的硫酸化焙烧，在其分解温度以下与 氧化反应受着同样因素的支配，但其反应机 理则不大相同，除了氧压外，颗粒表面上二 氧化硫的分压也起着重要的作用，对反应所 需的空气量则要求加以适当的控制。
MeO ·SO · (O)吸附
MeO · SO2吸附
MeO+SO2
或
MeS · (O · O)吸附
MeSO2
MeSO2+O2
MeSO2 · O2吸附
MeSO4 (一次硫酸盐)
冶金原理精品课程
任务实践经过氧分子的扩散和吸附，氧键的断裂，硫 酸盐晶核的产生以及新相在硫化物颗粒表面 的形成等步骤，焙烧反应便不再发生在固相 和气相之间，而是在两种固相即旧相和新相 之间进行，并发生如下反应：MeS+3MeSO4=4MeO+4SO2 一次硫酸盐在高温下也可以直接分离：MeSO =MeO+SO
ΔG θ=-94558+89.4T,J
=
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解决思路Kp=0.66当Pso2=13159Pa和Po2=4053Pa时， SO3有效压力 为：Pso3=Kp ·Pso2 ·P1/2o2=0.66×13159× (4053 )2=1601Pa
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解决思路此SO3 的有效压力，即为炉气中的实际分压Pso3(炉气)。 若Pso3(炉气)在所给定的条件下大于硫酸铅的离解压 P’so3,则硫酸铅便为热力学稳定固相，反之硫酸 铅便离解。为此，通过如下计算便可作出判断：反应 PbO ·PbSO4+SO3=2PbSO4ΔG θ=-309616-70.33TlogT+407.5TΔG θ 1100K=-96642J ·mol-1logK`p=logP’so3=2.57×10-5×101325=2.60Pa
硫铁矿焙烧的反应动力学原理
硫铁矿焙烧的反应动力学原理
硫铁矿焙烧是指将硫铁矿在高温下进行氧化反应，将其中的硫和部分铁氧化为二氧化硫和三氧化二铁，从而获得高纯度的铁。
该反应的动力学原理可以归结为两个关键步骤：氧化反应和扩散反应。
1. 氧化反应：在硫铁矿焙烧过程中，硫和铁与氧气反应生成硫酸气体和铁氧化物。
这一步骤的速率取决于反应物的浓度和温度。
高温下，反应速率增加，因为高温有利于反应物的扩散和碰撞，提高了反应速率。
2. 扩散反应：在焙烧过程中，二氧化硫和三氧化二铁要通过氧气的扩散逸出反应系统。
扩散速率与气体的浓度以及气体分子的运动速率有关。
高温可以提高气体分子的运动速率，从而促进反应物的扩散逸出，加快整个反应过程。
因此，硫铁矿焙烧的动力学原理可以通过控制温度和反应物浓度来改变反应速率。
反应温度的提高可以加快反应速率，而反应物浓度的增加也可以增加反应速率。
这些原理对于优化焙烧过程、提高铁的产率和纯度具有重要作用。
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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 SO2→ SO3 ，钙镁盐的分解等。 ② 空气过剩量不足：炉内呈较强还原气氛，残硫较高。（磁性焙烧） ❖ 3FeS2 + 8O2= Fe3O4 + 6SO2+Q
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（3）脱砷焙烧（两个阶段）
热分解
4FeAsS==4FeS+As4
2FeS2==2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4
氧化
As4+3O2==2As2O3
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1/2 S2+O2== SO2
As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2
3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2
锌、钴、镉的氧化物留在炉渣中，而PbO, As2O3, SeO2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。
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（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。
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。
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在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3
2Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。
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（4）产物：
❖ 炉气——硫与氧化合生成的SO2及其他气体（过量O2、空气带入的N2、 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、
氧通过气膜和氧化层的传质系数有关。
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（5）焙烧速度
转换段 500-630℃ 分解段 485-560℃
扩散段 720-1155℃
7.1×102
7.6
8.3
9.1
10.0
14.3
436℃
487
556
636
727
1157
11.1 837
12.5 977
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提高反应速率的途径：
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，
第S2二+步2O分2 解= 出2S的O2单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫；
① 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+7O2 = 2 Fe2O3+ 4SO2 + Q
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② 氧含量在1%左右时，则生成棕黑色Fe3O4，称磁性烧渣： 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 +Q
硫铁矿焙烧
（1）焙烧反应
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FeS2受热分解成贴和单体硫；
FeS2 FeS1x 12xS2
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。
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。