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文档简介
1、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;,S2 + 2O2 = 2SO2, 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,(1)焙烧反应, 氧含量在1%左右时,则生成棕黑色Fe3
2、O4,称磁性烧渣: 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 +Q,(2)总反应方程式: 常规焙烧总反应方程式: 4FeS2+11O2=2 Fe2O3 + 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。 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+As4 2FeS2=2FeS+S2 4Fe
3、AsS+4FeS2=8 FeS+ As4S4 氧化 As4+3O2=2As2O3 1/2 S2+O2= SO2 As4S4+7 O2=2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 =Fe3O4+3 SO2 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。,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
4、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 720-1155,7.1102 7.6 8.3 9.1 10.0 11.1 12.5 14.3,436 487 556 636 727 837 977 1157,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850900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
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