硫铁矿焙烧原理

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FeS2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；21212eexxFSFSSS2+2O2=2SO2①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=2Fe2O3+4SO2+Q（1）焙烧反应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（2）总反应方程式：①常规焙烧总反应方程式：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2+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（3）脱砷焙烧（两个阶段）热分解4FeAsS==4FeS+As42FeS2==2FeS+S24FeAsS+4FeS2==8FeS+As4S4氧化As4+3O2==2As2O31/2S2+O2==SO2As4S4+7O2==2As2O3+4SO23FeS+5O2==Fe3O4+3SO2在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O32Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。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、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。（4）产物：（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）焙烧速度分解段485-560℃转换段500-630℃扩散段720-1155℃7.1×1027.68.39.110.011.112.514.3436℃4875566367278379771157a．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：